EP3210229A1 - Trennschalter für hohe gleich- oder wechselströme bei hohen spannungen - Google Patents

Trennschalter für hohe gleich- oder wechselströme bei hohen spannungen

Info

Publication number
EP3210229A1
EP3210229A1 EP15797005.4A EP15797005A EP3210229A1 EP 3210229 A1 EP3210229 A1 EP 3210229A1 EP 15797005 A EP15797005 A EP 15797005A EP 3210229 A1 EP3210229 A1 EP 3210229A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
connecting element
switch
housing
contact
piston
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP15797005.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Lell
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.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP3210229A1 publication Critical patent/EP3210229A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02—Details
    • H01H85/04—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges
    • H01H85/05—Component parts thereof
    • H01H85/18—Casing fillings, e.g. powder
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02—Details
    • H01H85/04—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges
    • H01H85/05—Component parts thereof
    • H01H85/055—Fusible members
    • H01H85/08—Fusible members characterised by the shape or form of the fusible member
    • H01H85/10—Fusible members characterised by the shape or form of the fusible member with constriction for localised fusing
    • 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
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/28—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism
    • H01H33/36—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using dynamo-electric motor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H39/00—Switching devices actuated by an explosion produced within the device and initiated by an electric current
    • H01H39/006—Opening by severing a conductor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts

Definitions

  • the present invention relates to a switch, in particular a circuit breaker.
  • This can separate high DC or AC currents at high voltages, it is used, for example, in a voltage range between 100V and 5000V. Electric currents up to 10,000A can be separated.
  • Switching high power circuits ie at high voltages and / or high currents, is a challenge in the entire field of electrical engineering.
  • the problem occurs when switching off high DC currents and the zero crossings here compared to alternating currents on that arcs can be formed at sufficiently high voltage, which can remain stable from about 100V source voltage stable and consume all materials in their environment.
  • current can continue to flow in the arc while the circuit is already mechanically separated by the switch or should be disconnected.
  • various approaches are known. Some of these approaches also involve the speed of the separation process.
  • the Swiss patent CH 24 06 70 discloses a device for connection and disconnection of circuits in which high potentials occur.
  • the patent discloses that one of the high voltage leading contact conductor elements can be covered with a metal shield cap.
  • the contact conductor element may comprise a plurality of individual contact conductors and, accordingly, the metallic shield cover may be provided with a number of openings corresponding to the number of contact conductors.
  • the shielding cap is mechanically connected to the contact conductor so that it is moved back mechanically when approaching a second contact conductor, that is, the mating contact conductor, and only then are the through-openings-shielded contact conductors released.
  • This switching device is intended to be used in particular in power amplifiers of long-wave transmitters.
  • German patent DE 19 28 922 C3 discloses an approach of high voltage engineering, which also aims at the mechanical separation of circuits.
  • the current is conducted via one or more separating blades, which can be moved mechanically into a counterpart switch piece.
  • the separating knives can also be turned to ensure better electrical contact with the counter-piece.
  • This approach allows dealing with very high voltages in the range of more than 10kV and probably more than 100kV.
  • the mechanical separation is again quite slow, in addition, a mechanically complex to produce component is required, which also occupies a place.
  • German Auslegeschrift 1 050 858 discloses an electrical circuit breaker in the form of an explosive separator.
  • the blasting separator has a chamber in which a hollow conductor piece is located. In this an explosive charge can be introduced.
  • the conductor piece can be connected via contacts with power lines.
  • the explosive charge can be ignited by any ignition device, such as a filament.
  • the hollow conductor piece is burst and made a separation distance.
  • the formation of an arc should be suppressed by a bag or container that can be filled with water. The water is partially vaporized by the heat of the explosion and is said to support the extinguishing of an arc significantly.
  • An important advantage of the blasting separator is that it can cause a very fast separation of a circuit.
  • the German utility model DE 20 2007 013 841 111 discloses an electrical switching device which has a crankcase. The operation of the switching device is done mechanically via this crankcase, for example, it can be transferred from a closed position to an open position. Insulating gas is used to suppress any possible arcing. In order to reliably suppress an arc, this insulating gas must have a predetermined minimum pressure. To check compliance with the minimum pressure, a pressure sensor is provided. If an insulating gas appears to suppress the formation of an arc more reliable than, for example, a water bag, then the provision of pressure sensors is very complicated. In this regard, a simpler solution would be desirable.
  • German Offenlegungsschrift DE 198 19 662 A1 discloses an electrical switch for interrupting the power supply of a motor vehicle.
  • the electrical switch essentially corresponds to the concept of a splitter. In particular, he should serve to avoid a short circuit in the electrical system in a motor vehicle accident. Such a short circuit can cause a fire if fuel leaks. Therefore, it is intended to insert the electrical switch behind the battery terminal.
  • the electrical switch can be triggered for example by a squib, which in turn is triggered by a crash or impact sensor. When disconnecting the switch, a spark may occur. This should be shielded by the housing from the environment.
  • This electrical switch is designed for the high currents and voltages that can occur in the case of a battery short circuit or a similar short circuit in the vehicle. The emergence of a spark can not be completely avoided, so that the housing must protect it reliably.
  • the German patent DE 102 05 369 B4 discloses a similar switch in the form of an electrical fuse, in particular a pyrotechnic fuse for breaking high currents in electrical circuits. Also, this fuse is designed specifically for use for disconnecting the on-board wiring of a car battery shortly after an accident. However, this improved approach does not allow manual switching.
  • the two last-mentioned switches are well usable at source voltages below 100V DC, but would inevitably create an arc that, assuming high electrical currents at the moment of separation, are stable, destroy the switches and ultimately would not separate the circuit.
  • the present invention seeks to improve upon this prior art.
  • a circuit breaker is to be made available, which is suitable for high DC and AC currents at high source voltages, even without maintenance for many years on standby and especially to the outside during the triggering has no effect, so surrounding components not impaired.
  • the switch should be safe and yet inexpensive to manufacture. He should also be well combined with other security systems.
  • the switch should be transferred from a control position to a disconnected position.
  • the control position can also be described as a closed position. In this position, a current flows between a first contact and a second contact. In the disconnected position, at least no current flows between the first contact and the second contact. It is easily possible that flows in this disconnected position between two other contacts, such as the first contact and a third contact current. Then the switch would not be a mere circuit breaker
  • the switch should be suitable as a disconnector for high currents at high source voltages. In any case, it should be suitable for voltages above 100V and also for the separation of direct currents. As a rule, the switch is also suitable for medium and high voltages in the sense of the VDE regulations, namely for voltages of more than 1 kV.
  • the switch has a first contact and a second contact. As mentioned, he could also have other contacts. At least with the first contact and the second contact, he is in a to be switched, d. H. potentially disconnected circuit. In the control position of the switch, the electrical connection between the first contact and the second contact is made by a connecting element. As a rule, the connecting element will also mechanically connect the first contact and the second contact.
  • the connecting element extends substantially along an axis.
  • a suitable connecting element is therefore a connecting wire.
  • the wire does not have to have a uniform structure, it may well have mechanical weakenings or reinforcements.
  • a more or less structured or perforated connection plate is also suitable.
  • the connecting element is on the one hand in terms of its geometry and its material to its electrical requirements, so to dimension the power line in the Leit ein out.
  • the connecting element consists, for example, of copper or its alloys or of tungsten and its alloys, in particular of a material which, although electrically conductive, requires very high energies for its evaporation and ionization, for example tungsten and its alloys. Coatings of the connecting element with such metals or alloys are also possible.
  • the connecting element should be selected with regard to its function for the desired switching. It should namely be possible within the meaning of the invention to mechanically transfer the connecting element into a position in which the first contact is electrically isolated from the second contact, that is, the switch is transferred into its disconnected position.
  • an intended at the switch Actuate piston mechanically act on the connecting element, that the electrical connection between the first contact and the second contact is interrupted.
  • separation point In such an interruption usually at least one separation point is formed.
  • the separation point extends over a certain distance of the previous course of the connecting wire. It can therefore also be referred to as a separation line.
  • a separation distance has a length of more than 1% or more than 5% of the previous connecting wire, values between 5% and 20% are usually useful.
  • the switching piston is mechanically connected to the connecting element.
  • the connecting element for example, serve a solder joint, just as suitable are crimping or the use of cutting contacts or Multikontak- th.
  • the switching piston and the connecting element can ideally be made in one piece, so as to safely avoid unsafe joints.
  • the switching piston could cause a twisting and subsequent tearing of the connecting element by a torsional movement about the axis of symmetry of the connecting element.
  • the switching piston can tear the connecting element by a pulling movement along the main axis of extension of the connecting element. After the pulling movement, there is a first connecting element section, a separating route and a second connecting element section.
  • Such a pulling movement has proven to be particularly useful. This is due in particular to the fact that, in contrast to a torsional movement, a selectable separating distance is generated during the pulling movement.
  • the translatory movement can separate the connection element itself, but it can also serve (exclusively or additionally) to release the connection element from the first or from the second contact.
  • an isolating distance can be generated become. Therefore, it is expedient to continue such a movement beyond the breaking point of the connecting element, because in this continuation of the movement, an isolating distance is initially generated and then lengthened.
  • a first separation distance for example, by separation at the first or second contact
  • a second separation distance for example by separation of the connecting element
  • the switch should have a housing.
  • This housing should guide the control piston.
  • the leadership of the housing thus allows movement of the control piston relative to the housing, for example, the described pulling movement.
  • the housing should at least partially guide the piston. It is useful if the housing, for example in the region of a lid has a bore.
  • the control piston which is usually designed as a round cylindrical body, can be easily guided through such a bore.
  • the piston can be connected via a bellows with the housing. Thus, a bore can be avoided and a better and even hermetically sealed sealing of the housing can be achieved to the outside.
  • the housing should have an interior. Based on the housing, this interior is a cavity. The interior should surround the connecting element at least in sections. Thanks by the provision of a housing provides protection against flying sparks, when the connecting element is mechanically transferred to the disconnected position and in this separation of the connecting element, the formation of an arc is to be feared.
  • the interior of the housing but should be additionally filled with an isolating medium.
  • This isolating medium should be capable of completely suppressing the formation of an arc or at least limiting its formation in terms of its strength, distance and duration. It is intended to catch the fragments which may be formed during the separation at high current flow at the point of separation and, above all, to extract energy from the resulting arc by melting and cooling and thus to extinguish it again.
  • the isolating medium may be a silicate, mineral or special metal, in particular with high thermal conductivity at low electrical conductivity, high melting energy at the lowest possible melting temperature.
  • a fine-grained quartz sand based on the size of the housing offers itself. Conceivable are also other sands.
  • isolator media can also be mixed.
  • oils in question for example silicone oil, transformer oil, rapeseed oil or pure sunflower oil, and their fats and gels.
  • distilled water in question Furthermore, a protective gas can be introduced. All of these isolation media can also be mixed together.
  • a high vacuum should also be considered as isolating medium.
  • control piston different shapes may be appropriate. Often a cylindrical shape will be chosen because it can be made particularly cost effective. It could also be a shape with non-round cross section are selected, for example, have an elliptical or rectangular cross-section. It is useful if the switching piston has an annular projection on the side facing away from the connecting element. It is useful in the context of the present invention, when the control piston (at least also) can be moved manually. If a grip area or gripping ring is provided, the movement succeeds particularly well. In general, the movement will be a pulling movement, the switching piston is thus pulled out of the housing.
  • a drive movable switching piston of this type are also known as pin-puller drives.
  • the switching piston can be part of the drive or acted upon by a movable piston of the drive (pulled).
  • the switching piston could alternatively or in addition to the handle ring also be equipped with a drawbar eye, a ring or the like.
  • the switching piston should be performed usually electrically conductive.
  • it can expediently be made of metal, for example of copper or their alloys or of tungsten and its alloys. It can also consist of the same material as the connecting element and, like this, it can again be coated only with these materials.
  • the switching piston can be moved by means of a controllable drive.
  • the drive can be designed, for example, as an inductive drive.
  • an induction coil may be provided at a suitable distance from the switch housing.
  • the switching piston can be designed to be magnetically suitable.
  • the control piston can also be equipped with its own induction coil. It would also be conceivable to equip the control piston with an induction coil and to provide an electromagnetic reference point at a suitable distance from the control piston, for example a permanent magnet. In this way, the switching piston can therefore be moved alternatively or additionally inductively.
  • a drive by an eddy current drive is conceivable:
  • a force coil which is flowed through for the desired switching by a surge current from the outside.
  • a current is induced, which is opposite to the exciting current in the force coil according to Lenz's rule, whereby the end plate of the switching piston is repelled by the force coil extremely fast and with high force and thereby the connecting element connected in the housing ruptures.
  • gas pressure it may also be expedient to provide the movement of the switching piston by gas pressure.
  • the gas pressure can act on this sabot and so move the control piston in the desired direction, ie usually out of the housing.
  • Such a gas pressure can be established by means of suitable gas lines. It is expedient, in particular in the sense of a rapid separation, if the corresponding gas pressure is generated pyrotechnically.
  • a gas pressure can also be established by means of suitable gas lines.
  • the diameter of the end plate of the control piston can be increased so that it abuts against the inner walls of the piston housing.
  • it should usually be sealed gas-tight.
  • a closed space can be created, which can be filled by a gas line with a gaseous medium or propellant gas.
  • gases are suitable for this, for example air, nitrogen and carbon dioxide are suitable.
  • Carbon dioxide in particular has the advantage that it can be stored in the form of dry ice. It can then be used at a certain time to trigger the switch. In this way, an energy autarchic switch can be provided.
  • the gas pressure can also be generated by the decomposition of a liquid or solid substance, for example tetracene or dry ice.
  • Liquid or gaseous fuels and oxidizers can also be injected into a combustion chamber which is integrated into or connected to the switch.
  • Such fuels and oxidizers are referred to below as gas-generating materials len.
  • the pyrotechnic gas-generating materials regardless of whether they are deflagrating or detonative, should be included hereby.
  • these gas-generating materials After the activation of the combustion or oxidation process, these gas-generating materials generate a gas pressure (or, in the case of already gaseous fuels and / or oxidizers, a gas pressure which is markedly higher than the initial state), which acts on the switching piston and moves it from the pilot position into the disconnected position.
  • a gas pressure or, in the case of already gaseous fuels and / or oxidizers, a gas pressure which is markedly higher than the initial state
  • the combustion chamber could already contain either fuel or oxidizers (in liquid, solid or gaseous form). It is then possible to add the substance required for the purpose of
  • Such a system allows a fast and reliable separation of a circuit even after many years and is low maintenance, in individual cases, no maintenance is required for many years.
  • a pyrotechnic mixture In order to provide a pyrotechnic production of gas pressure and thus the pyrotechnic triggering of the switch, only a pyrotechnic mixture must be inserted into the combustion chamber. At the desired time, this can then be ignited by an ignition or igniter.
  • the combustion chamber can also be equipped with a firing or priming piece.
  • a firing or priming piece With a suitably chosen ignition or ignition piece, sufficient gas and / or exhaust gas products can be generated when it is ignited, so that a sufficient pressure builds up in the combustion chamber. This can then move over an end plate, which acts as a sabot, the switching piston a large enough piece to produce a separation distance.
  • the pyrotechnic triggering of the switch is provided via a combustion chamber, the effect of the combustion chamber can be increased by introducing fillers into the combustion chamber. Such fillers can reduce the unneeded void volume in the combustion chamber, so that an already much smaller amount of gas applied to the movement of the sabot and thus switching piston pressure required. It should be remembered that at the beginning of the firing process, the pressure must be highest, because then yes tearing of the connecting element is to initiate (or in alternative embodiments about the moving out of the connecting element from a socket).
  • the filling of the combustion chamber with water, mineral or natural oils, or silicone oil in each case with or without swelling agent
  • Water not only serves as a filler, but the high pressure at a steam generation can also act as a blowing agent water.
  • Siedeverzugses can thus produce a very large and rapidly increasing pressure effect on the end plate with a very small hot gas, for example by a firing or primer piece.
  • the combination of a detonator with such liquid packing, in particular with water or oil is so efficient that thereby a good sound engineering or shock wave technology coupling of the end plate is achieved.
  • the switching piston may also be connected to a membrane, which then replaces the end plate.
  • the membrane can be deformed in the direction of the switching piston movement during the separation.
  • a membrane typically has less mass than an end plate, thereby facilitating rapid movement.
  • a protective screen also called membrane support ring here, a bursting of the membrane can be reliably prevented.
  • a membrane has the particular advantage that it seals well to the outside and so no sealing problems occur over a long time. Such a membrane can also be used in combination with a bellows.
  • the connecting element can also have different shapes. It is expedient if the connecting element is a tube. Alternatively, the connecting element may also be a wire. Also, a tape would be useful, which is also particularly suitable to produce via holes and embossing predetermined separation points.
  • the connecting element can expediently be made of metal, for example copper, brass, red brass, steel or stainless steel. There are also their alloys in question, also also electrically conductive coated carbon fibers and glass fibers.
  • the connecting element can be arranged at one or more points. be weak. This could be about fine holes or scratches provided or the like.
  • the connecting element can also be designed so that it is not only separated by mechanical action, but also by electrical load.
  • the connecting element can also act as a fuse, essentially in the manner of a fuse.
  • This is a particularly remarkable aspect of the present invention.
  • a mechanically separable disconnector presented, which is suitable for separating high currents at high switching voltages, but at the same time the switch can be used as overload protection.
  • these two separate functions are not contradictory.
  • the mentioned mechanical weakenings of the connecting element usually lead to cross-sectional constrictions. At these cross-sectional constrictions increases the current density. Therefore, the connecting element heats up particularly strongly here, and the melting point of the material is thereby reached there first.
  • the connecting element itself may also have pyroelements, for example a pyroseele.
  • pyroelements for example a pyroseele.
  • Such Pyroseele is strongly heated at the intended locations of high current density and thereby ignited, so that in this way a particularly fast safety shutdown of a circuit is possible.
  • the proposed isolating medium suppresses even in this separation by electrical overload a possibly occurring arc.
  • a tubular connecting element can also be filled internally with an insulating medium in order to additionally extract energy from the arc which may form when the connecting element is being separated.
  • the connecting element may have at least one electrically weakened cross-section in order to achieve the separation of the connecting element by the overload current at a certain overload.
  • the connecting element has at least one mechanically weakened cross-section, which defines the separation points geometrically. In both cases, a plurality of such weakened cross sections can be provided one behind the other. These weakened cross sections may also be spaced so that this results in a plurality of predefined short separation points or parting lines.
  • Suitable mechanical weakenings are, for example, holes, recesses, recesses, bruises, etc.
  • the connecting element can be equipped in production with such elements or only afterwards.
  • Another significant improvement in the effectiveness of the connecting element may be in addition to or as an alternative to the solutions discussed so far therein. hen that at one or more locations pyrotechnic material is placed on the connecting element. As a result, a separation can be achieved even with relatively small overloads, since even then the ignition temperature of the appropriately selected pyrotechnic material is achieved and an ignition gap is applied by ignition. Alternatively or additionally, the material can be used to form or increase a separation distance faster or to prevent any regression or reduction of the separation distance.
  • a pyrotechnic material can be used, which is not (only) heat-sensitive, but also sensitive to friction.
  • the mechanical movement of the piston or an externally mounted pin-puller drive can then trigger an ignition.
  • the switching piston can be part of the drive designed as a pin-puller drive or a movable piston of the pin-puller drive can be connected to the switching piston.
  • the switching piston can be moved, for example, by pyrotechnic means, which are provided outside the housing, in particular by a pyrotechnic pin-puller drive or a pin-puller drive, which operates with a non-pyrotechnically generated gas pressure.
  • the devices for the gas or pyrodrive may be located inside the switch housing (i.e., the housing of the drive is integral with the housing of the switch, or the drive housing is inside the switch housing) or outside the switch housing.
  • the drive housing may be connected to the switch housing immediately adjacent or even located at a distance outside of the switch housing, wherein the movement of a drive element of the drive is mechanically transmitted to the control piston (for example, by an additional connecting piston or a correspondingly long running piston or Piston of the pin puller drive).
  • the switch can also be equipped with components which improve its electromagnetic compatibility (EMC) and / or its susceptibility to electrostatic discharge (ESD).
  • EMC electromagnetic compatibility
  • ESD electrostatic discharge
  • Corresponding protective components such as ferrite rings, Zener diode, suppressor diode, coils or varistors, in particular SIOV varistors can be provided on the switch and / or on the drive. They may be provided with or without connection to other electronic components of the switch.
  • Fig. 1 shows in cross section a first embodiment of the invention, in which a crack or a separation point t is generated in the connecting element.
  • Fig. 2 shows a corresponding view of another embodiment in which the
  • Fig. 3 shows an embodiment which corresponds to that of Fig. 1, but in which a different housing and other contact points are provided.
  • Fig. 4 shows another embodiment of the invention in which the housing has a bellows.
  • Fig. 5 shows a further embodiment of the invention, in which an additional
  • Piston housing is provided, the switching piston is thus located within the housing itself.
  • FIG. 6 shows a further embodiment of the invention in which a Pyrosee- le is used, as well as provided with a plurality of separation points connecting element, the separation points here additionally weakened with holes and are provided with outer Pyro electroden.
  • Fig. 7 shows a further embodiment of the invention, in which the drive for the tearing of the connecting element takes place by the movement of a membrane, which is depressed by the triggering and the burning of an ignition element in the combustion chamber and thereby deformed.
  • Fig. 8 shows an enlarged view of an advantageous connecting element (only in its Leit ein).
  • Fig. 9 shows a further embodiment of the invention, in which the switching piston is moved perpendicular to the connecting element.
  • FIG. 1 a and 1 b shows a first embodiment of a switch 10 according to the invention.
  • This switch 10 has a housing 12 which can be designed as essentially cylindrical.
  • the housing 12 has a housing bottom 14 and a housing cover 16. These delimit the interior 18.
  • the housing interior 18 is filled with an isolating medium 20. As shown, this may be a granular isolating medium 20, for example quartz sand.
  • the connecting element 22 also extends in this inner space 18. Binding element 22 is mechanically connected to the control piston 24.
  • the switching piston 24 is guided by a switching piston guide 26, which is provided in the housing cover 16 in the form of a bore.
  • the first contact 28 is provided adjacent to the housing cover 16. This can be made in one piece with the cover 16 and is in any case electrically conductively connected to the housing cover 16.
  • the housing cover 16 in turn is electrically connected in the region of the switching piston guide 26 to the switching piston 24, which in turn is connected in an electrically conductive manner to the connecting element 22.
  • the connecting element 22 is mechanically and also electrically conductively connected to the housing bottom 14 at the anchor point 32.
  • the housing bottom 14 in turn is integrally formed with the second contact 30. Accordingly, the housing bottom 14 is also electrically conductively connected to the second contact 30, so that the contact 30, which like the first contact 28 is annularly circumferentially around the housing 12, the Switch 10 can be contacted electrically.
  • Fig. 1 b shows the switch 10 in the disconnected position.
  • the connecting element 22 was disconnected. It now has a first section and a second section. In between lies the separation distance t. Accordingly, no current can flow. The formation of an arc is suppressed by the isolating medium 20, which also penetrates into the region of the separation distance t.
  • FIGS. 2a and 2b show another embodiment of a switch 10 according to the invention, again in the conducting position (FIG. 2a) and in the disconnected position (FIG. 2b).
  • the basic construction of the switch 10 corresponds to that shown in Fig. 1. Therefore, in this drawing, only a few essential elements of the switch 10 are again provided with reference numerals.
  • the switch 10 in turn has a housing 12 which extends between the housing bottom 14 and the housing cover 16. Again, a connecting element 22 is provided, which is mechanically connected to the switching piston 24. Notwithstanding the embodiment of Fig.
  • the bush-like receptacle 34 which may also be designed as a multi-contact socket, receives in the Leit ein the end facing it of the connecting element 22.
  • the arrow drawn on the switching piston 24 in FIG. 2a again indicates the pulling direction with which the switching piston 24 can be pulled out of the housing 12 of the switch 10, so that the switch 10 changes into its disconnected position. It does not tear the connecting element 22, but the connecting element 22 is pulled out of the first receptacle 34. Accordingly, an isolating distance t is again formed between the right end of the connecting web and the receptacle 34.
  • connection element may have weakening areas for this purpose.
  • Figs. 3a and 3b show an embodiment of the switch 10 which is similar to the embodiment of Fig. 1, but in which the first contact is otherwise provided.
  • a housing bottom 14 is provided on the switch 10 on the lower side of the housing 12 and on the upper side of the housing 12, a housing cover 16 is provided.
  • the lid 16 is completely embedded in the housing 12 and does not cover the forehead times of the housing walls to be cylindrically shaped.
  • another contact is provided.
  • the first contact is provided here by a contact point 36 on the housing 12, which extends slightly below the housing cover 16.
  • the contact point 36 can in turn be thought of as a circumferential ring.
  • the contact point 36 is connected to the connecting element 22 via the contact wire 38.
  • connection between the contact wire 38 and the connecting element 22 can be made for example via a solder joint.
  • the connection of the contact wire 38 with the contact point 36 can be made via a one-piece design or by a connection process, for example via a solder joint.
  • the connecting element 22 tears when pulling out the control piston 24 in the same manner as in the embodiment of FIG. 1st
  • the second contact can also be replaced by a radial external contact, so that here too the front side would no longer be electrically conductive - and in the case of a connection element 22 mounted on the inside of the housing 14, then completely isolated (not shown).
  • FIGS. 4a and 4b show another embodiment of the switch 10.
  • a cylindrical housing 12 is provided with a housing bottom 14 in a known manner.
  • a connecting element 22 extends in the housing 12.
  • the housing cover 16 has a bellows 40 in this embodiment.
  • the bellows 40 separates the switching piston 24 from the interior of the housing 12. Only for electrical connection of the switching piston 24 with the connecting element 22, an electrical feedthrough 42 is provided.
  • the switching piston can also consist of an insulator, an electrical separation of the security part / the housing with the trigger part is thus safe and clean feasible.
  • This housing variant is also particularly well suited for liquid or gaseous isolating media 20. It is also suitable if a vacuum or a high vacuum is to be provided for electrical insulation in the interior of the housing 12.
  • the switching piston 24 expediently has a grip region 44 in its region facing away from the housing 12 having.
  • This grip region 44 may have a grip ring 46, which is particularly helpful in the manual operation of the control piston 24.
  • FIGS. 5a and 5b show an embodiment which is not primarily optimized for manual operation of the control piston 24.
  • an additional piston housing 50 is provided in addition to the housing 12 of the switch 10.
  • the piston housing 50 can also be made in one piece with the housing 12.
  • the piston housing 50 is formed by a separate component, essentially by a cylinder portion of the same diameter as the cylinder of the housing 12.
  • the cylinder of the piston housing 50 is connected by a plug connection with the housing 12.
  • the housing cover 16 is accordingly designed so that it provides receptacles for both cylinders.
  • the switch 10 has in a known manner via a housing bottom 14, which in turn is connected to the connecting element 22.
  • the connecting element 22 is connected to the switching piston 24 on the other side.
  • the switching piston 24 has an end plate 48. This end plate 48 may be the same or similar to the grip ring 46, but its function deviates from that of the grip ring 46, as will be seen below.
  • the piston housing 50 has a cavity 52. This is bounded on the left by an end face 54.
  • the end face 54 may be open (which also allows the additional manual operation of the control piston 24) or it may have its own lid 16.
  • an induction coil 56 is provided in the cavity 52 of the piston housing 50.
  • the induction coil 56 can act at least on the end plate 48 of the control piston 24.
  • the end plate 48 should also be made of a suitable material, for example, a ferromagnetic material such as soft iron or steel is suitable. Due to the inductive effect of the induction coil 56 on the control piston 24, which is advantageously mediated via the end plate 48, the control piston 24 can be pulled out of the housing 12 of the switch 10.
  • the switch 10 is transferred to its disconnected position, which can be seen in Fig. 5b.
  • the connecting element 22 is separated into a first portion and a second portion, between which a separation distance t is located.
  • the switching piston 24 projects further into the cavity 52 of the piston housing 50. The provision of the cavity 52 ensures that no other components obstruct the movement of the control piston 24.
  • the ignition or initiation of housed in the sealed space pyrotechnic material is then carried out as usual by hot wire, explosion wire, explosion film or by default by a firing or primer.
  • Various variants are expedient in the context of the present invention.
  • Fig. 6 shows another embodiment of the switch 10 in the known view.
  • This in turn has a housing 12 with a housing bottom 14 and a housing cover 16.
  • the interior 18 of the housing 12 is in turn filled with an isolating medium 20.
  • a connecting element 22 is arranged, which is connected to the switching piston 24.
  • the connecting element 22 is designed here as a melting tube. However, its geometric shape does not have to be round, so the term hot melt tape is also adequate for other designs.
  • a number of holes 58 are provided in two areas of the connecting element 22, a number of holes 58 are provided. These holes 58 lead to a Cross-sectional constriction for the power line between the contacts 28 and 30.
  • the connecting element 22 heats up particularly strongly at these points.
  • the melting point of the material can be achieved very quickly.
  • the heating is used not only for reaching the melting point but also as the ignition temperature for pyroelements. In the area of the bores 58, pyroelements 60 are therefore attached. By heating an explosion is triggered, which favors the formation of a separation line particularly.
  • the area in which such weakening is provided by bores 58 and also the optional additional pyroelements 60 is connected to a status indicator 64 by a sensor wire 62.
  • the sensor wire 62 In the Leit ein shown in Fig. 6a, the sensor wire 62 is under tension. He transmits this voltage to the status display 64, which is designed in the form of a simple leaf spring. In the disconnected position shown in FIG. 6 b, the sensor wire 62 is separated from the connecting element 22. Accordingly, it no longer transfers tension and the leaf spring is clearly visible on the outside of the housing 12. The leaf spring thus serves as a status indicator.
  • This status indicator 64 is also useful for checking the operability of the switch 10.
  • the concept of status indication with a sensor wire 62 may also be used in other embodiments of the invention.
  • This embodiment shows a further improvement of the effectiveness of the switch 10, which, however, can also be applied to switches in other embodiments and in particular to other connecting elements.
  • the connecting element 22, which has substantially the shape of a melting tube, is equipped in its inner cavity with a Pyroseele, ie, the cavity is filled with explosive. This explosive can also be exploded by the heating in the area of the holes 58.
  • the pyroelements 60 can have a supporting effect, but they do not have to.
  • the provision of a Pyroseele promotes the formation of a separation line.
  • the Pyroseele is additionally used in the illustrated embodiment for another purpose.
  • Pyroseele 66 continues in piston 24 and acts as a kind of ignition transmission line.
  • a channel-like ignition connection is provided in the piston 24 itself.
  • a Pyrofglung 60 are ignited. This Pyrofglung is located in a part of the cavity, the combustion chamber 68, a turn provided piston housing 50th
  • the switch 10 has an additional feature which could be combined with other switches as well.
  • the switch 10 in turn has a piston housing 50. This encloses a cavity 52.
  • the end face of the piston 54 is designed this time as an end wall.
  • the end plate 48 is mechanically movable (unless the switching piston 24 is fixed by the connecting element 22).
  • This design of the switch 10 still allows an additional means for accelerating the electrical separation and forming a separation distance.
  • This additional means can also be combined with switches from other embodiments.
  • a pyrofilling is introduced between the end plate 48 and the housing cover 16 in the combustion chamber 68. Upon explosion of this pyrofilling, the end plate 48 is moved to the left on the end wall 64 of the piston housing.
  • the explosion of the Pyrofgglung 60 can be triggered in the following manner:
  • the explosive Pyroseele 66 is connected through a channel which acts as ignition 70 with the Pyrofgglung 60.
  • the pyroseele 66 acts as a pyrotechnic ignition transmission line, which causes ignition of the pyrofoil 60.
  • this ignition causes the end plate 48 to move toward the end face 54.
  • a wall opening 72 is provided in the end face 54. This can also accommodate the pin 74 of the end plate 48 and thus able to display the completed triggering of the switch from the outside purely visually. It is also shown in FIG.
  • the embodiments of the switch 10 shown in Fig. 6 thus cause a very rapid formation of a separation distance t by three pyrotechnic and an electrical effect.
  • the four effects described can also be used individually and independently of each other.
  • FIG. 7 shows another embodiment of a switch according to the present invention.
  • FIG. 7A shows the switch in its pilot position while FIG. 7B shows the switch in the disconnected position.
  • the basic components of the switch completely correspond to those of FIG. 6.
  • a connecting element 22 is housed in a housing 12.
  • the connecting element 22 in turn has bores 58 and pyroelements 60 in the vicinity of the bores 58.
  • no control piston 24 is provided here
  • no end plate 48 is provided.
  • the connecting element 22 is passed through an opening in the housing cover 16.
  • It is connected to a membrane 76, which may also be formed as a double or multi-layer membrane.
  • This membrane 76 is mounted in a housing 50.
  • the housing 50 in turn has a cavity 52 and an end wall 54.
  • pyrotechnic means such as the pyroelements 60 and a pyroelectric element 66, again provided
  • an ignition can be initiated. the one that leads to the separation of the connecting element 22. This is shown in Fig. 7b.
  • a membrane opposes a low weight and thus the movement of parts of the connecting element 22 into the housing 50 in a slightly inert mass.
  • a wall opening 72 may be provided so as not to create a back pressure by compressing the gas (air) previously present in the cavity 52.
  • the ignition element 80 is triggered or amplified alternatively or additionally, but usually in addition, by an ignition element 80.
  • the ignition element may be, for example, a firing piece or a firing piece.
  • the ignition element 80 is located in the combustion chamber 68 of the housing 50.
  • the combustion chamber 68 may be filled to enhance the effect on the membrane 76 with a propellant charge powder.
  • a filling body of a solid, liquid or gel-like material can be used in the combustion chamber.
  • Such a packing reduces both the free volume in the combustion chamber and thus allows to achieve higher pressures even with very low pyrotechnic materials, on the other hand it also optimally coupled to the combustion or implementation of the pyrotechnic material pressure wave and with the lowest possible attenuation of the membrane material at.
  • a convertible, liquid or solid substance may be provided in the combustion chamber 68.
  • a substance that is rapidly entering the gas phase For example, dry ice or even tetrazene, even water is advantageous because it produces a very good working steam when it evaporates. Its effect can be increased, if one Sets the amount of water in the combustion chamber so that it comes to the boiling delay of the pyrotechnic material here.
  • This embodiment allows a particularly rapid separation of the switch 10, a reliable device through the use of only a few items, a good seal to the outside with minimal effort and also a very cost-effective production of the switch.
  • FIG. 8 shows a suitable connecting element 22.
  • This connecting element 22 is designed substantially as a melting band.
  • a fusion band may have one or more holes 58 in one or more areas.
  • other mechanical weakenings may be provided, such as recesses or recesses of each type and shape or bruises.
  • Such elements cause the current density in the respective areas to increase. This leads to a heating of the connecting element 22, so that it can cause a melting of the connecting element 22.
  • the heat development can also trigger an explosive process.
  • pyroelements 60 can be provided in close proximity to the weakening elements, in particular therefore to the bores 58.
  • Such a connecting element 22 is far more effective in the range of high DC voltages and AC voltages than a conventional fuse wire.
  • the provision of a plurality of bores 58 or even a plurality of regions of bores 58 (or corresponding weakenings) can promote the formation of a plurality of short partitions.
  • the formation of several short separation distances compared to a single long separation distance is advantageous, because then in the manner of a series circuit of resistors per separate route only a corresponding fraction, the voltage applied between the contacts 28 and 30 voltage applied, and therefore the here occurring, correspondingly weaker arcs can be much easier cooled or deleted.
  • Fig. 9 shows another embodiment of the switch 10 in the known view.
  • This in turn has a cylindrical housing 12 with a housing bottom 14 and a housing cover 16.
  • the interior 18 of the housing 12 is provided with an insulating tormedium 20 filled.
  • a connecting element 22 is arranged, which is connected to the switching piston 24.
  • the switching piston 24 is here perpendicular to the connecting element 22.
  • a separating line is thus produced by displacing sections of the connecting element 22 at an angle to the main direction of insertion of the connecting element (as a rule quickly torn out). Angle between 5 ° and 90 ° are expedient, even if only a 90 ° angle is shown here.
  • a piston housing 50 which is mounted perpendicular to the cylindrical wall of the housing 12.
  • the switching piston 24 generates a multi-point in the connecting element 22.
  • the switching piston is connected to a collector 82, which in turn by means of connector 84 (designed as a connecting hook) acts on the connecting element 22.
  • connector 84 designed as a connecting hook
  • Membrane also multilayer membrane

Landscapes

  • Fuses (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schalter (10), insbesondere Trennschalter (10) für hohe Gleich- und Wechselströme bei hohen Spannungen, welcher aus einer Leitstellung in eine Trennstellung überführt werden kann und welcher ein Gehäuse (12), einen ersten Kontakt (28), einen zweiten Kontakt (30), einen vom Gehäuse (12) geführten Schaltkolben (24) und ein Verbindungselement (22) aufweist, welches in der Leitstellung des Schalters (10) eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Kontakt (28) und dem zweiten Kontakt (30) herstellt, wobei das Gehäuse (12) einen das Verbindungselement (22) umgebenden Innenraum (18) aufweist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (22) zumindest abschnittsweise in dem Innenraum (18) verläuft, dass der Innenraum (18) mit einem Isolatormedium (20) gefüllt ist und dass der Schalter so ausgebildet ist, dass eine mechanische Bewegung der Schaltkolbens (24) den Schalter (10) von der Leitstellung in die Trennstellung überführen kann, wobei der Schaltkolben (24) mechanisch so auf das Verbindungselement (22) wirkt, dass die elektrische Verbindung zwischen dem ersten Kontakt (28) und dem zweiten Kontakt (30) an mindestens einer Trennstelle unterbrochen wird.

Description

Trennschalter für hohe Gleich- oder Wechselströme bei hohen Spannungen
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schalter, insbesondere einen Trennschalter. Dieser kann hohe Gleich- oder Wechselströme bei hohen Spannungen trennen, er kommt beispielsweise in einem Spannungsbereich zwischen 100V und 5000V zum Einsatz. Dabei können elektrische Ströme bis 10.000A getrennt werden.
Hintergrund der Erfindung
Das Schalten von Stromkreisen mit hoher Leistung, also bei hohen Spannungen und/oder hohen Strömen ist eine Herausforderung auf dem gesamten Gebiet der Elektrotechnik. Insbesondere tritt das Problem beim Abschalten von hohen Gleichströmen und den hier gegenüber Wechselströmen nicht vorhandenen Nulldurchgängen auf, dass bei hinreichend hoher Spannung Lichtbögen gebildet werden können, die ab circa 100V Quellspannung stabil stehen bleiben können und alle Materialien in ihrer Umgebung verzehren. Durch den Abbrand und die Ionisation der den Strom führenden Kontakte bzw. Elektroden kann hierbei im Lichtbogen Strom weiterfließen, während der Stromkreis durch den Schalter mechanisch schon getrennt ist bzw. getrennt sein sollte. Zur Vermeidung dieses Problems sind vielfältige Ansätze bekannt. Bei einigen dieser Ansätze geht es auch um die Schnelligkeit des Trennvorganges.
Die Schweizer Patentschrift CH 24 06 70 offenbart eine Vorrichtung zur Verbindung und Trennung von Stromkreisen, in denen hohe Potenziale auftreten. Das Patent offenbart, dass eines der Hochspannung führenden Kontaktleiterelemente mit einer metallischen Schirmhaube überdeckt werden kann. Das Kontaktleiterelement kann mehrere einzelne Kontaktleiter aufweisen und dementsprechend kann die metallische Schirmhaube mit einer der Zahl der Kontaktleiter entsprechenden Zahl von Öffnungen versehen werden. Die Schirmhaube wird mechanisch so mit dem Kontaktleiter verbunden, dass sie bei Annäherung eines zweiten Kontaktleiters, also des Gegenkontaktlei- ters mechanisch zurückbewegt wird und erst dann durch die Öffnungen hindurch die bis dahin abgeschirmten Kontaktleiter freigegeben werden. Diese Schalteinrichtung soll insbesondere bei Endstufen von Langwellensendern zum Einsatz kommen. Es ist erkennbar, dass durch die Schirmhaube die Ausbildung von Lichtbögen erschwert wird, ebenso erkennbar ist aber, dass diese jedenfalls bei hinreichend hoher Spannung nicht völlig unterdrückt werden kann. Der mechanische Aufbau ist auch für eine sehr schnelle Verbindung oder Trennung eines Stromkreises wenig geeignet, sie ist zudem nur für relativ kleine und hochfrequente Ströme wirksam.
Die deutsche Patentschrift DE 19 28 922 C3 offenbart einen Ansatz der Hochspannungstechnik, welcher ebenfalls die mechanische Trennung von Stromkreisen anstrebt. Der Strom wird über ein oder mehrere Trennmesser geführt, welche in ein Ge- genschaltstück mechanisch hinein bewegt werden können. Die Trennmesser können zusätzlich gedreht werden, um einen besseren elektrischen Kontakt mit dem Gegen- schaltstück sicher zu stellen. Dieser Ansatz erlaubt den Umgang mit sehr hohen Spannungen im Bereich von mehr als 10kV und wohl auch mehr als 100kV. Die mechanische Trennung ist aber wiederum recht langsam, außerdem ist ein mechanisch aufwändig herzustellendes Bauteil erforderlich, welches auch einen Platz einnimmt.
Die deutsche Auslegeschrift 1 050 858 offenbart einen elektrischen Stromkreisunterbrecher in Form eines Sprengtrenners. Der Sprengtrenner weist eine Kammer auf, in der sich ein hohles Leiterstück befindet. In dieses kann eine Sprengladung eingebracht werden. Das Leiterstück kann über Kontakte mit Stromleitungen verbunden werden. Die Sprengladung kann durch eine beliebige Zündeinrichtung, beispielsweise einen Glühdraht gezündet werden. Dadurch wird das hohle Leiterstück zersprengt und eine Trennstrecke hergestellt. Die Ausbildung eines Lichtbogens soll durch einen Beutel oder Behälter unterdrückt werden, der mit Wasser gefüllt werden kann. Das Wasser wird durch die Hitze der Explosion zum Teil verdampft und soll so die Löschung eines Lichtbogens wesentlich unterstützen. Ein wesentlicher Vorteil des Sprengtrenners ist, dass er eine sehr schnelle Trennung eines Schaltkreises bewirken kann. Die Löschung eines Lichtbogens mit Wasser erscheint jedoch nicht zufriedenstellend. Sie könnte auch zur Benetzung umliegender Bauteile führen. Ferner ist zu bedenken, dass eine Unterbrechung des Schaltkreises hier ausschließlich durch die Sprengladung bewirkt werden kann. Eine manuelle Betätigung ist nicht möglich, so dass es sich hierbei auch nicht um einen Schalter im klassischen Sinne handelt. Eine Kapselung der Vorrichtung, die eine Wirkung nach außen ermöglichen würde, ist nicht möglich, weil die Sprengschwaden, die Trümmerstücke aus der Sprengung und insbesondere das verdampfende Wasser einen mit normalen Mitteln nicht mehr beherrschbaren Überdruck erzeugen würden, der nur durch extrem starke metallische Wandstärken beherrschbar wäre.
Die deutsche Gebrauchsmusterschrift DE 20 2007 013 841 111 offenbart ein elektrisches Schaltgerät, welches einen Kurbelkasten aufweist. Die Bedienung des Schaltgerätes erfolgt mechanisch über diesen Kurbelkasten, beispielsweise kann es von einer Einschaltstellung in eine Ausschaltstellung überführt werden. Zur Unterdrückung von möglicherweise auftretenden Lichtbögen wird Isoliergas eingesetzt. Dieses Isoliergas muss, um zuverlässig einen Lichtbogen unterdrücken zu können, einen vorgegebenen Mindestdruck aufweisen. Zur Prüfung der Einhaltung des Mindestdrucks ist ein Drucksensor vorgesehen. Wenn ein Isoliergas auch die Entstehung eines Lichtbogens zuverlässiger zu unterdrücken erscheint als etwa ein Wasserbeutel, so ist das Vorsehen von Drucksensoren doch sehr aufwändig. In diesem Hinblick wäre also eine einfachere Lösung wünschenswert.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 198 19 662 A1 offenbart einen elektrischen Schalter zum Unterbrechen der Stromversorgung eines Kraftfahrzeugs. Der elektrische Schalter entspricht im Wesentlichen dem Konzept eines Trennsprengers. Insbesondere soll er dazu dienen, bei einem Kraftfahrzeugunfall einen Kurzschluss im elektrischen Bordnetz zu vermeiden. Ein solcher Kurzschluss kann bei auslaufendem Kraftstoff einen Brand verursachen. Daher ist vorgesehen, den elektrischen Schalter hinter der Batterieklemme einzusetzen. Der elektrische Schalter kann beispielsweise durch eine Zündpille ausgelöst werden, welche ihrerseits durch einen Crash- oder Aufprallsensor ausgelöst wird. Beim Trennen des Schalters kann ein Funke entstehen. Dieser soll durch das Gehäuse gegenüber der Umgebung abgeschirmt werden.
Dieser elektrische Schalter ist für die hohen Ströme und Spannungen ausgelegt, die bei einem Batteriekurzschluss oder vergleichbaren Kurzschluss im KFZ auftreten können. Die Entstehung eines Funkens kann aber nicht ganz vermieden werden, so dass das Gehäuse diesen verlässlich abschirmen muss. Die deutsche Patentschrift DE 102 05 369 B4 offenbart einen ähnlichen Schalter in der Form einer elektrischen Sicherung, insbesondere einer pyrotechnischen Sicherung für das Unterbrechen hoher Stromstärken in elektrischen Schaltkreisen. Auch diese Sicherung ist speziell für den Einsatz zum Trennen der Bordverkabelung einer Autobatterie kurz nach einem Unfall ausgelegt. Auch dieser verbesserte Ansatz erlaubt allerdings keine manuelle Schaltung.
Die beiden letztgenannten Schalter sind wohl bei Quellspannungen unter 100V Gleichspannung gut einsetzbar, darüber würde jedoch zwangsläufig ein Lichtbogen entstehen, der, hohe elektrische Ströme im Augenblick des Trennens vorausgesetzt, stabil stehen, die Schalter zerstören und den Stromkreis letztendlich nicht trennen würde.
Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wünscht diesen Stand der Technik zu verbessern. Insbesondere soll ein Trennschalter zur Verfügung gestellt werden, welcher für hohe Gleich- und Wechselströme bei hohen Quellspannungen geeignet ist, auch ohne Wartung viele Jahre in Bereitschaft steht und vor allem nach außen bei der Auslösung keine Wirkung hat, also umliegende Bauteile nicht beeinträchtigt. Der Schalter soll sicher sein und dennoch kostengünstig in der Herstellung. Er soll auch gut mit anderen Sicherungssystemen kombinierbar sein.
Diese Vorteile werden durch einen Schalter nach Anspruch 1 erreicht.
Der Schalter soll von einer Leitstellung in eine Trennstellung überführt werden. Die Leitstellung kann auch als Einschaltstellung beschrieben werden. In dieser Stellung fließt ein Strom zwischen einem ersten Kontakt und einem zweiten Kontakt. In der Trennstellung fließt zumindest kein Strom zwischen dem ersten Kontakt und dem zweiten Kontakt. Es ist leicht möglich, dass in dieser Trennstellung zwischen zwei anderen Kontakten, beispielsweise dem ersten Kontakt und einem dritten Kontakt Strom fließt. Dann wäre der Schalter kein bloßer Trennschalter Der Schalter soll als Trennschalter für hohe Ströme bei hohen Quellspannungen geeignet sein. In jedem Fall soll er für Spannungen über 100V und auch für das Trennen von Gleichströmen geeignet sein. Der Schalter ist seiner Konstruktion nach in aller Regel auch für Mittel- bzw. Hochspannungen im Sinne der VDE-Vorschriften, nämlich für Spannungen für mehr als 1 kV geeignet.
Der Schalter weist einen ersten Kontakt und einen zweiten Kontakt auf. Wie erwähnt, könnte er auch weitere Kontakte aufweisen. Zumindest mit dem ersten Kontakt und dem zweiten Kontakt wird er in einen zu schaltenden, d. h. potenziell zu trennenden Stromkreis geschaltet. In der Leitstellung des Schalters wird die elektrische Verbindung zwischen dem ersten Kontakt und dem zweiten Kontakt durch ein Verbindungselement hergestellt. In der Regel wird das Verbindungselement den ersten Kontakt und den zweiten Kontakt auch mechanisch verbinden.
Zweckmäßigerweise erstreckt sich das Verbindungselement im Wesentlichen entlang einer Achse. Ein geeignetes Verbindungselement ist daher ein Verbindungsdraht. Der Draht muss dabei keine gleichmäßige Struktur aufweisen, er kann durchaus mechanische Schwächungen oder Verstärkungen aufweisen. Ebenfalls geeignet ist ein mehr oder weniger strukturiertes oder gelochtes Verbindungsblech. Das Verbindungselement ist zum einen im Hinblick auf seine Geometrie und sein Material auf seine elektrischen Anforderungen, also die Stromleitung in der Leitstellung hin zu dimensionieren. Das Verbindungselement besteht zum Beispiel aus Kupfer oder dessen Legierungen oder aus Wolfram und dessen Legierungen, insbesondere aus einem Material, das zwar elektrisch gut leitfähig ist, aber dabei für dessen Verdampfen und Ionisieren möglichst hohe Energien erfordert, beispielsweise Wolfram und dessen Legierungen. Auch Beschichtungen des Verbindungselements mit derartigen Metallen oder Legierungen sind möglich.
Zum anderen soll das Verbindungselement im Hinblick auf seine Funktion für das gewünschte Schalten gewählt werden. Es soll nämlich im Sinne der Erfindung möglich sein, das Verbindungselement mechanisch in eine Stellung zu überführen, in der der erste Kontakt elektrisch vom zweiten Kontakt getrennt ist, der Schalter also in seine Trennstellung überführt ist. Zu diesem Zweck soll ein am Schalter vorgesehener Schaltkolben mechanisch so auf das Verbindungselement wirken, dass die elektrische Verbindung zwischen dem ersten Kontakt und dem zweiten Kontakt unterbrochen wird.
Bei einer solchen Unterbrechung wird in der Regel mindestens eine Trennstelle ausgebildet. Die Trennstelle erstreckt sich dabei über eine bestimmte Strecke des vormaligen Verlaufes des Verbindungsdrahtes. Sie kann daher auch als Trennstrecke bezeichnet werden. Vorzugsweise hat eine solche Trennstrecke eine Länge von mehr als 1 % oder mehr als 5% des vormaligen Verbindungsdrahtes, Werte zwischen 5% und 20% sind in der Regel sinnvoll. Es ist auch möglich, mehrere Trennstellen im Verbindungsdraht zu erzeugen. Dies kann im Augenblick des gewollten Schaltens entstehen. Alternativ oder zusätzlich ist auch eine Bildung von Trennstellen bei Überlast möglich, wie nachfolgend noch näher beschrieben werden wird.
Es ist daher zweckmäßig, wenn der Schaltkolben mit dem Verbindungselement mechanisch verbunden ist. Dazu kann beispielsweise eine Lötstelle dienen, genauso geeignet sind Crimpen oder die Verwendung von Schneidkontakten oder Multikontak- ten. Der Schaltkolben und das Verbindungselement können idealerweise auch einstückig ausgeführt sein, um so unsichere Verbindungsstellen sicher zu vermeiden.
Verschiedene mechanische Bewegungen können den Übergang des Schalters in die Trennstellung bewirken. Beispielsweise könnte der Schaltkolben durch eine Torsionsbewegung um die Symmetrieachse des Verbindungselementes ein Verdrillen und nachfolgendes Reißen des Verbindungselementes bewirken. Alternativ oder zusätzlich kann der Schaltkolben durch eine Zugbewegung entlang der Haupterstreckungsachse des Verbindungselementes das Verbindungselement zerreißen. Nach der Zugbewegung gibt es einen ersten Verbindungselementabschnitt, eine Trennstrecke und einen zweiten Verbindungselementabschnitt. Eine solche Zugbewegung hat sich als besonders zweckmäßig erwiesen. Dies liegt insbesondere daran, dass bei der Zugbewegung anders als etwa bei einer Torsionsbewegung eine wählbare Trennstrecke erzeugt wird.
Die translatorische Bewegung kann das Verbindungselement selbst trennen, sie kann aber auch (ausschließlich oder zusätzlich) dazu dienen, das Verbindungselement vom ersten oder vom zweiten Kontakt zu lösen. Auch dabei kann eine Trennstrecke erzeugt werden. Daher ist es zweckmäßig, eine solche Bewegung über den Reißpunkt des Verbindungselementes hinaus fortzuführen, weil bei dieser Fortführung der Bewegung eine Trennstrecke zunächst erzeugt und danach verlängert wird. In einer Bewegung können auch eine erste Trennstrecke, beispielsweise durch Trennung am ersten oder zweiten Kontakt, und eine zweite Trennstrecke, beispielsweise durch Trennung des Verbindungselementes, erzeugt werden.
Der Schalter soll ein Gehäuse aufweisen. Dieses Gehäuse soll den Schaltkolben führen. Die Führung des Gehäuses also ermöglicht eine Bewegung des Schaltkolbens relativ zum Gehäuse, beispielsweise die beschriebene Zugbewegung. Während dieser Bewegung soll das Gehäuse zumindest abschnittsweise den Kolben führen. Zweckmäßig ist es, wenn das Gehäuse, beispielsweise im Bereich eines Deckels eine Bohrung aufweist. Der Schaltkolben, welcher in aller Regel als runder zylindrischer Körper ausgeführt wird, kann gut durch eine solche Bohrung geführt werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Kolben über einen Faltenbalg mit dem Gehäuse verbunden werden. So kann eine Bohrung vermieden und eine bessere und sogar hermetisch dichte Abdichtung des Gehäuses nach außen erreicht werden.
Das Gehäuse soll einen Innenraum aufweisen. Bezogen auf das Gehäuse handelt es sich bei diesem Innenraum um einen Hohlraum. Der Innenraum soll das Verbindungselement zumindest abschnittsweise umgeben. Schon durch das Vorsehen eines Gehäuses ergibt sich ein Schutz vor Funkenflug, wenn das Verbindungselement mechanisch in die Trennstellung überführt wird und bei dieser Trennung des Verbindungselementes die Ausbildung eines Lichtbogens zu befürchten ist.
Im Sinne der Erfindung soll der Innenraum des Gehäuses aber zusätzlich mit einem Isolatormedium gefüllt sein. Dieses Isolatormedium soll geeignet sein, die Ausbildung eines Lichtbogens ganz zu unterdrücken oder zumindest in Bezug auf seine Stärke, Strecke und Zeitdauer die Ausbildung zu begrenzen. Es soll die eventuell bei der Trennung bei hohem Stromfluss an der Trennstelle entstehende Bruchstücke abfangen und vor allem dem hier entstehenden Lichtbogen Energie durch Aufschmelzungen und Abkühlen entziehen und ihn damit wieder erlöschen lassen. Das Isolatormedium kann ein Silikat, Mineral oder Sondermetall sein, insbesondere mit hoher Wärmeleitfähigkeit bei kleiner elektrischer Leitfähigkeit, hoher Schmelzenergie bei möglichst kleiner Schmelztemperatur. Insbesondere bietet sich ein bezogen auf die Größe des Gehäuses feinkörniger Quarzsand an. Denkbar sind auch andere Sande. Alternativ zu einem Sand mineralischen Ursprunges kommt auch ein metallischer Sand in Frage. Solche Isolatormedien können auch gemischt werden. Als Isolatormedium kommen ferner Öle in Frage, beispielsweise Silikonöl, Transformatorenöl, Rapsöl oder auch reines Sonnenblumenöl, sowie deren Fette und Gele. Ebenfalls kommt destilliertes Wasser in Frage. Ferner kann ein Schutzgas eingebracht werden. Alle diese genannten Isolationsmedien können auch miteinander gemischt werden. Im Sinne dieser Erfindung soll auch ein Hochvakuum als Isolatormedium gelten.
Für den Schaltkolben können verschiedene Formen zweckmäßig sein. Häufig wird eine Zylinderform gewählt werden, weil diese besonders kostengünstig hergestellt werden kann. Es könnte auch eine Form mit nicht rundem Querschnitt gewählt werden, beispielsweise einen elliptischen oder rechteckigen Querschnitt haben. Es ist nützlich, wenn der Schaltkolben an der von dem Verbindungselement abgewandten Seite einen ringförmigen Vorsprung aufweist. Zweckmäßig ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung, wenn der Schaltkolben (zumindest auch) manuell bewegt werden kann. Wenn ein Griffbereich oder Greifring vorgesehen ist, so gelingt die Bewegung besonders gut. In der Regel wird die Bewegung dabei eine Zugbewegung sein, der Schaltkolben wird also aus dem Gehäuse herausgezogen. Mittels eines Antriebs bewegbare Schaltkolben dieser Art sind auch als Pin-Puller-Antriebe bekannt. Der Schaltkolben kann dabei Bestandteil des Antriebs sein oder von einem bewegbaren Kolben des Antriebs beaufschlagt (gezogen) werden. Der Schaltkolben könnte alternativ oder zusätzlich zum Griffring auch mit einer Zugöse, einem Ring oder dergleichen ausgerüstet sein.
Der Schaltkolben soll in der Regel elektrisch leitend ausgeführt sein. Dazu kann er zweckmäßigerweise aus Metall bestehen, zum Beispiel aus Kupfer oder deren Legierungen oder aus Wolfram und dessen Legierungen. Er kann auch aus dem gleichen Material bestehen wie das Verbindungselement und er kann wie dieses auch wieder nur mit diesen Materialien beschichtet sein. Alternativ oder zusätzlich zur manuellen Bewegung des Schaltkolbens kommen hier auch andere Bewegungsformen in Frage. Insbesondere kann der Schaltkolben mittels eines ansteuerbaren Antriebs bewegt werden. Der Antrieb kann beispielsweise als induktiver Antrieb ausgebildet sein. Dazu kann in geeignetem Abstand zum Schaltergehäuse eine Induktionsspule vorgesehen sein. Der Schaltkolben kann in geeigneter Weise magnetisch ausgeführt sein. Der Schaltkolben kann aber auch mit einer eigenen Induktionsspule ausgerüstet sein. Ebenfalls wäre es denkbar, den Schaltkolben mit einer Induktionsspule auszurüsten und in geeigneter Entfernung zum Schaltkolben einen elektromagnetischen Bezugspunkt vorzusehen, beispielsweise einen Permanentmagneten. In dieser Weise kann der Schaltkolben also alternativ oder zusätzlich induktiv bewegt werden.
Auch ein Antrieb durch einen Wirbelstromantrieb ist denkbar: In diesem Fall befindet sich zwischen dem Gehäuse mit dem Verbindungselement und der Endplatte des Schaltkolbens eine Kraftspule, die für das gewünschte Schalten durch einen Stoßstrom von außen durchflössen wird. In der vor der Kraftspule befindlichen Endplatte aus einem elektrisch gut leitenden Material wird hierbei ein Strom induziert, der entsprechend der Lenzschen Regel dem Erregerstrom in der Kraftspule entgegengesetzt ist, wodurch die Endplatte des Schaltkolbens von der Kraftspule extrem schnell und mit hoher Kraft abgestoßen wird und dabei das im Gehäuse angeschlossene Verbindungselement aufreißt.
Es kann auch zweckmäßig sein, die Bewegung des Schaltkolbens durch Gasdruck vorzusehen. In diesem Fall ist es zweckmäßig, den Schaltkolben mit einem Treibspiegel aufzurüsten. Der Gasdruck kann auf diesen Treibspiegel wirken und so den Schaltkolben in die gewünschte Richtung, in der Regel also aus dem Gehäuse heraus bewegen. Ein solcher Gasdruck kann durch geeignete Gasleitungen aufgebaut werden. Zweckmäßig ist es insbesondere im Sinne einer schnellen Trennung, wenn der entsprechende Gasdruck pyrotechnisch erzeugt wird. Dazu ist es zweckmäßig, an geeigneter Stelle eine Brennkammer mit eingebrachtem Treibladungspulver vorzusehen, welches mittels eines Zünd- oder Anzündstücks aktivierbar ist. Ein Gasdruck kann auch durch geeignete Gasleitungen aufgebaut werden. Dazu kann der Durchmesser der Endplatte des Schaltkolbens so vergrößert werden, dass er an die Innenwände des Kolbengehäuses anstößt. Zusätzlich sollte er in der Regel gasdicht abgedichtet werden. In dieser Weise lässt sich ein abgeschlossener Raum erzeugen, der durch eine Gasleitung mit einem gasförmigen Medium oder Treibgas befüllt werden kann. Hierfür eignen sich viele technische Gase, beispielsweise kommen Luft, Stickstoff und Kohlendioxid in Frage. Kohlendioxid hat insbesondere den Vorteil, dass es in Form von Trockeneis gelagert werden kann. Es kann dann zu einem bestimmten Zeitpunkt zur Auslösung des Schalters eingesetzt werden. In dieser Weise lässt sich ein Energieautarker-Schalter zur Verfügung stellen. Zusätzlich kommt es in Frage, das gelagerte Kohlendioxid zu erhitzen, um so noch schneller Gas entstehen lassen zu können. Der Gasdruck kann auch durch die Zersetzung eines flüssigen oder festen Stoffes, beispielsweise Tetrazen oder Trockeneis, erzeugt werden.
Auch flüssige oder gasförmige Brennstoffe und Oxidatoren können in eine Brennkammer eingespritzt werden, die in den Schalter integriert oder mit diesem verbunden ist. Solche Brennstoffe und Oxidatoren werden im Folgenden als gaserzeugende Materia- len bezeichnet. Auch die pyrotechnischen gaserzeugenden Materialen, unabhängig davon, ob diese deflagrierend oder detonativ reagieren, sollen hierdurch umfasst sein. Nach der Aktivierung des Verbrennungs- bzw. Oxidationsvorgangs erzeugen diese gaserzeugenden Materialen einen Gasdruck (bzw. bei bereits gasförmigen Brennstoffen und/oder Oxidatoren einen gegenüber dem Ausgangszustand deutlich höheren Gasdruck), welcher den Schaltkolben beaufschlagt und diesen aus der Leitstellung in die Trennstellung bewegt. Zur Zündung kann dann eine Zündkerze, ein Glühdraht oder ein Anzünder dienen. Alternativ oder zusätzlich könnte die Brennkammer auch bereits entweder Brennstoff oder Oxidatoren (in flüssiger, fester oder gasförmiger Form) enthalten. Man kann dann zum gewählten Aktivierungszeitpunkt den jeweils anderen Stoff zur Entflammung und/oder Gaserzeugung benötigten Stoff hinzugeben.
Ein solches System, wie auch durchaus ein pyrotechnisches System, erlaubt eine schnelle und zuverlässige Trennung eines Schaltkreises noch nach vielen Jahren und ist dabei wartungsarm, im Einzelfall ist über viele Jahre überhaupt keine Wartung erforderlich. Um eine pyrotechnische Erzeugung von Gasdruck und damit die pyrotechnische Auslösung des Schalters vorzusehen, muss nur eine pyrotechnische Mischung in die Brennkammer eingefügt werden. Zum gewünschten Zeitpunkt kann diese dann durch ein Zünd- oder Anzündmittel gezündet werden.
Alternativ oder zusätzlich kann die Brennkammer auch mit einem Zünd- oder Anzündstück ausgerüstet werden. Bei einem geeigneten gewählten Zünd- oder Anzündstück können bei dessen Zündung genügend Gas und/oder Abgasprodukte erzeugt werden, so dass sich ein genügender Druck in der Brennkammer aufbaut. Dieser kann dann über eine Endplatte, die als Treibspiegel wirkt, den Schaltkolben ein ausreichend großes Stück bewegen, um eine Trennstrecke zu erzeugen. Wenn die pyrotechnische Auslösung des Schalters über eine Brennkammer vorgesehen wird, so kann die Wirkung der Brennkammer dadurch gesteigert werden, dass Füllkörper in die Brennkammer eingebracht werden. Solche Füllkörper können das nicht benötigte Leervolumen in der Brennkammer reduzieren, so dass eine bereits viel kleinere Gasmenge den zur Bewegung des Treibspiegels und damit Schaltkolbens erforderlichen Druck aufbringt. Zu bedenken ist dabei, dass bei Beginn des Brennprozesses der Druck am höchsten sein muss, weil dann ja ein Reißen des Verbindungselementes einzuleiten ist (oder bei alternativen Ausführungsformen etwa das Hinausbewegen des Verbindungselementes aus einer Buchse).
Alternativ oder zusätzlich kann auch das Befüllen der Brennkammer mit Wasser, mineralischen oder natürlichen Ölen, oder auch Silikonöl (jeweils mit oder ohne Quellmittel) erwogen werden. Wasser dient dabei nicht nur als Füllkörper, sondern der hohe Druck bei einer Dampferzeugung lässt Wasser zusätzlich als Treibmittel wirken. Bei geschickter Ausnutzung des Siedeverzuges lässt sich damit mit einer sehr kleinen Heißgaseinwirkung, beispielsweise durch ein Zünd- oder Anzündstück eine sehr große und schnell ansteigende Druckwirkung auf die Endplatte erzeugen.
Besonders die Kombination eines Zündstücks mit solchen flüssigen Füllkörpern, insbesondere mit Wasser oder Öl, ist so effizient, dass dadurch eine gute schalltechnische bzw. stoßwellentechnische Ankopplung der Endplatte erreicht wird. In einer anderen Ausführungsform des Schalters kann der Schaltkolben auch mit einer Membran verbunden werden, die dann die Endplatte ersetzt. Die Membran kann in Richtung der Schaltkolbenbewegung bei der Trennung verformt werden. Eine Membran weist in der Regel weniger Masse auf als eine Endplatte, wodurch die schnelle Bewegung erleichtert wird. Durch geeignete Mittel, beispielsweise durch eine Schutzscheibe, hier auch Membranstützring genannt, kann ein Platzen der Membran sicher verhindert werden. Eine Membran hat insbesondere den Vorteil, dass sie nach außen gut abdichtet und so über lange Zeit auch keine Dichtprobleme auftreten. Eine solche Membran kann auch in Kombination mit einem Faltenbalg eingesetzt werden.
Bei hohen mechanischen Belastungen der Membran und auch aus Sicherheitsüberlegungen heraus kann diese auch aus mehreren übereinander liegenden Einzelmembranen ausgeführt bzw. eingesetzt werden. So sind beispielsweise zwei übereinander gelegte Membranen mit halber Stärke als eine gleich dicke Membran leichter verformbar als die dickere Membran bei gleicher Gesamtmasse, zudem wirkt sich ein evtl. in einer Membran vorhandener oder entstehender Riss im Material nicht schädlich aus, das treibende Gas bleibt hierbei dennoch in der Brennkammer sicher verschlossen. Vereinfachend wird hier jedoch meist nur von einer Membran gesprochen.
Das Verbindungselement kann ebenfalls verschiedene Formen haben. Zweckmäßig ist es, wenn das Verbindungselement ein Röhrchen ist. Alternativ kann das Verbindungselement auch ein Draht sein. Ebenfalls wäre ein Band zweckmäßig, das überdies besonders geeignet ist, um über Bohrungen und Prägungen vorgegebene Trennstellen zu erzeugen. Das Verbindungselement kann zweckmäßigerweise aus Metall bestehen, beispielsweise aus Kupfer, Messing, Rotguss, Stahl oder Edelstahl. Es kommen auch deren Legierungen in Frage, ferner auch elektrisch leitfähig beschichtete Kohlefasern und Glasfasern.
Um eine leichte und vordefinierte mechanische Trennung des Verbindungselementes zu bewirken, kann das Verbindungselement an einer oder an mehreren Stellen ge- schwächt sein. Dazu könnten etwa feine Bohrungen oder Ritzungen vorgesehen werden oder dergleichen.
Das Verbindungselement kann auch so ausgelegt werden, dass es nicht nur durch mechanische Einwirkung getrennt wird, sondern auch durch elektrische Last. Mit anderen Worten kann das Verbindungselement auch als Sicherung, im Wesentlichen nach Art einer Schmelzsicherung wirken. Dies ist ein besonders bemerkenswerter Aspekt der vorliegenden Erfindung. Es wird nicht nur ein mechanisch trennbarer Trennschalter vorgestellt, welcher zur Trennung hoher Ströme bei hohen Schaltspannungen geeignet ist, sondern gleichzeitig kann der Schalter als Überlastsicherung verwendet werden. Bei dem erfindungsgemäßen Konzept stehen diese beiden an sich separaten Funktionen nicht im Widerspruch. Beispielsweise führen die genannten mechanischen Schwächungen des Verbindungselementes in der Regel zu Querschnittverengungen. An diesen Querschnittverengungen steigt die Stromdichte an. Daher erwärmt sich das Verbindungselement hier besonders stark und der Schmelzpunkt des Materials wird dadurch dort als erstes erreicht.
Wenn mehrere elektrisch wirksame Schwächungen hintereinander im Verbindungselement vorhanden sind kann zudem erreicht werden, dass im Überlastfall oder im gewollten Schaltfall das Material des Verbindungselementes an mehreren Stellen voneinander getrennt wird. Damit wird erreicht, dass nun an jeder Trennstelle nicht mehr die gesamte Schaltspannung anliegt, damit hier die Ionisation des Materials der Leiterstücke drastisch absinkt und damit auch die Löschung der entstehenden Lichtbogen einfacher möglich wird.
In einer zweckmäßigen Weiterentwicklung der Erfindung kann das Verbindungselement selbst auch noch Pyroelemente, beispielsweise eine Pyroseele aufweisen. Eine solche Pyroseele wird an den vorgesehenen Stellen großer Stromdichte stark erwärmt und dabei gezündet, so dass in dieser Weise eine besonders schnelle Sicherheitsabschaltung eines Stromkreises möglich wird. Das vorgesehene Isolatormedium unterdrückt auch bei dieser Trennung durch elektrische Überlast einen möglicherweise auftretenden Lichtbogen. Anstelle einer Pyroseele kann ein rohrförmiges Verbindungselement auch innen wieder mit einem Isolationsmedium gefüllt sein, um dem sich evtl. beim Trennen des Verbindungselements bildenden Lichtbogens zusätzlich Energie zu entziehen.
Es sind durchaus noch andere zweckmäßige Gestaltungen des Verbindungselementes möglich, welche im Zusammenhang mit dem erfinderischen Schalter einen hohen Nutzen bringen. Beispielsweise kann das Verbindungselement mindestens einen elektrisch geschwächten Querschnitt aufweisen, um damit bei einer bestimmten Überlast die Trennung des Verbindungselementes durch den Überlaststrom zu erreichen. Ebenfalls ist es möglich, dass das Verbindungselement mindestens einen mechanisch geschwächten Querschnitt aufweist, der die Trennstellen geometrisch festlegt. In beiden Fällen kann auch eine Vielzahl solcher geschwächter Querschnitte hintereinander vorgesehen sein. Diese geschwächten Querschnitte können auch so beabstandet sein, dass dadurch mehrere vordefinierte kurze Trennstellen oder Trennstrecken entstehen. Geeignete mechanische Schwächungen sind beispielsweise Bohrungen, Ausnehmungen, Aussparungen, Quetschungen, usw. Das Verbindungselement kann in der Produktion mit solchen Elementen ausgestattet werden oder erst im Nachhinein.
Das Vorsehen von mehreren solchen geschwächten Querschnitten in Längsrichtung des Verbindungselementes und in gleichem oder variablem Abstand ist regelmäßig günstig. Denn die Ausbildung von multiplen Trennstrecken bei gewünschter Überlast führt zu reduzierten Schaltspannungen gegenüber der äußeren, zwischen den Kontakten des Schalters anliegenden Quellspannung. Nach Art einer Serienschaltung von Widerständen fällt pro Trennstrecke nur ein Teil der außen anliegenden Quellspannung ab.
Um das Trennverhalten im Vorhinein noch genauer festzulegen kommt es auch in Betracht, Materialien aufzulöten, aufzuprägen oder aufzuschweißen. Dadurch können Wärmesenken erzeugt werden, welche das Trennverhalten ebenfalls beeinflussen (indem sie nämlich an solchen Stellen die Trennung unterdrücken).
Eine andere wesentliche Verbesserung der Effektivität des Verbindungselementes kann zusätzlich oder alternativ zu den bis hier angesprochenen Lösungen darin beste- hen, dass an einer oder mehreren Stellen pyrotechnisches Material auf das Verbindungselement aufgesetzt wird. Dadurch kann auch bei relativ kleinen Überlasten eine Trennung erreicht werden, da schon dann die Zündtemperatur des entsprechend ausgewählten pyrotechnischen Materials erreicht wird und durch Zündung eine Trennstrecke aufgebracht wird. Alternativ oder zusätzlich kann das Material dazu benutzt werden, eine Trennstrecke schneller auszubilden oder zu vergrößern oder eine eventuelle Rückbildung oder Verkleinerung der Trennstrecke zu verhindern.
Dabei kann auch ein pyrotechnisches Material eingesetzt werden, welches nicht (nur) wärmeempfindlich ist, sondern auch reibungsempfindlich. Durch die mechanische Bewegung des Kolbens oder eines außen angebrachten Pin-Puller-Antriebs kann dann eine Zündung ausgelöst werden. Wie bereits erwähnt, kann der Schaltkolben Bestandteil des als Pin-Puller-Antriebs ausgestalteten Antriebs sein oder es kann ein bewegbarer Kolben des Pin-Puller-Antriebs mit dem Schaltkolben verbunden sein.
Alternativ oder zusätzlich zu diesen Vorrichtungen können auch zahlreiche Verbesserungen im Wesentlichen außerhalb des eigentlichen Schaltergehäuses vorgesehen sein. Der Schaltkolben kann beispielsweise auch durch pyrotechnische Mittel bewegt werden, welche außerhalb des Gehäuses vorgesehen sind, insbesondere durch einen pyrotechnischen Pin-Puller-Antrieb oder einen Pin-Puller-Antrieb, der mit einem nicht pyrotechnisch erzeugten Gasdruck arbeitet. Die Vorrichtungen für den Gas- oder Pyro- Antrieb können sich dabei im Inneren des Schaltergehäuses befinden (d.h. das Gehäuse des Antriebs ist integriert mit dem Gehäuse des Schalters augebildet oder das Antriebsgehäuse befindet sich innerhalb des Schaltergehäuses) oder außerhalb des Schaltergehäuses. Im letztgenannten Fall kann das Antriebsgehäuse mit dem Schaltergehäuse unmittelbar angrenzend verbunden sein oder sich sogar in einem Abstand außerhalb des Schaltgehäuses befinden, wobei die Bewegung eines Antriebselements des Antriebs mechanisch auf den Schaltkolben übertragen wird (beispielsweise durch einen zusätzlichen Verbindungskolben oder einen entsprechend lang ausgeführten Schaltkolben oder Kolben des Pin-Puller-Antriebs).
Grundsätzlich zweckmäßig ist es auch, an einem Schalter zwei Schaltkolben oder entsprechend zwei Pin-Puller-Antriebe vorzusehen. Damit kann das Auslösen des Schalters an zwei Stellen, etwa von beiden Seiten erfolgen. Somit kann eine alternative Auslösung oder auch eine doppelte (gleichzeitige) Auslösung erfolgen. In jedem Fall ergibt sich eine Redundanz in der Konstruktion, welche die Trennung eines Schaltkreises noch einmal zuverlässiger macht.
Grundsätzlich kann auch der Schalter mit Komponenten ausgerüstet werden, die seine elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) und/oder seine Anfälligkeit für elektrostatische Entladung (ESD) verbessern. Entsprechende Schutzkomponenten wie Ferritringe, Zener-Diode, Suppressor-Diode, Spulen oder Varistoren, insbesondere SIOV- Varistoren können an dem Schalter vorgesehen sein und/oder an dem Antrieb. Sie können mit oder ohne Verbindung mit anderen elektronischen Bauteilen des Schalters vorgesehen sein.
Weitere Merkmale, aber auch Vorteile der Erfindung, ergeben sich aus den nachfolgend aufgeführten Zeichnungen und der zugehörigen Beschreibung. In den Abbildungen und in den dazugehörigen Beschreibungen sind Merkmale der Erfindung in Kombination beschrieben. Diese Merkmale können allerdings auch in anderen Kombinationen von einem erfindungsgemäßen Gegenstand umfasst werden. Jedes offenbarte Merkmal ist also auch als in technisch sinnvollen Kombinationen mit anderen Merkmalen offenbart zu betrachten. Die Abbildungen sind teilweise leicht vereinfacht und schematisch. Die nachfolgenden Abbildungen zeigen den gleichen Schalter jeweils in seiner Leitstellung (jeweils Fig. a) und in seiner Trennstellung (jeweils Fig. b).
Fig. 1 zeigt im Querschnitt eine erste Ausführungsform der Erfindung, bei der ein Riss beziehungsweise eine Trennstelle t im Verbindungselement erzeugt wird.
Fig. 2 zeigt in entsprechender Ansicht eine andere Ausführungsform, bei der das
Verbindungselement aus dem ersten Kontakt herausgezogen und damit getrennt wird.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, die der der Fig. 1 entspricht, bei der jedoch ein anderes Gehäuse und andere Kontaktstellen vorgesehen sind. Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei der das Gehäuse einen Faltenbalg aufweist.
Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der ein zusätzliches
Kolbengehäuse vorgesehen ist, der Schaltkolben sich also innerhalb des Gehäuses selbst befindet.
Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der eine Pyrosee- le zum Einsatz kommt, sowie ein mit mehreren Trennstellen versehenes Verbindungselement, wobei die Trennstellen hier zusätzlich mit Bohrungen geschwächt und mit äußeren Pyroelementen versehen sind.
Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der der Antrieb für das Aufreißen des Verbindungselements durch die Bewegung einer Membran erfolgt, die dafür durch die Auslösung und den Abbrand eines Zündelements in der Brennkammer bedrückt und dabei verformt wird.
Fig. 8 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines vorteilhaften Verbindungselementes (nur in seiner Leitstellung).
Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der der Schaltkolben senkrecht zum Verbindungselement bewegt wird.
Fig. 1 a und Fig. 1 b zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schalters 10. Dieser Schalter 10 weist ein Gehäuse 12 auf, welches als im Wesentlichen zylinderförmig ausgeführt werden kann. Das Gehäuse 12 weist einen Gehäuseboden 14 und einen Gehäusedeckel 16 auf. Diese grenzen den Innenraum 18 ab. Der Gehäuseinnenraum 18 ist mit einem Isolatormedium 20 gefüllt. Wie dargestellt, kann es sich hierbei um ein körniges Isolatormedium 20 handeln, beispielsweise um Quarzsand. In diesem Innenraum 18 verläuft ferner das Verbindungselement 22. Das Ver- bindungselement 22 ist mechanisch mit dem Schaltkolben 24 verbunden. Der Schaltkolben 24 wird von einer Schaltkolbenführung 26 geführt, welche im Gehäusedeckel 16 in Form einer Bohrung vorgesehen ist.
An der Außenseite des Gehäuses 12 ist in Nachbarschaft zum Gehäusedeckel 16 der erste Kontakt 28 vorgesehen. Dieser kann einstückig mit dem Deckel 16 ausgeführt sein und ist jedenfalls elektrisch leitend mit dem Gehäusedeckel 16 verbunden. Der Gehäusedeckel 16 wiederum ist im Bereich der Schaltkolbenführung 26 elektrisch leitend mit dem Schaltkolben 24 verbunden, welcher wiederum elektrisch leitend mit dem Verbindungselement 22 verbunden ist. Das Verbindungselement 22 ist am Ankerpunkt 32 mechanisch und auch elektrisch leitend mit dem Gehäuseboden 14 verbunden. Der Gehäuseboden 14 wiederum ist einstückig ausgeführt mit dem zweiten Kontakt 30. Dementsprechend ist der Gehäuseboden 14 auch elektrisch leitend mit dem zweiten Kontakt 30 verbunden, so dass am Kontakt 30, welcher wie der erste Kontakt 28 ringförmig umlaufend um das Gehäuse 12 gestaltet wird, der Schalter 10 elektrisch kontaktiert werden kann.
Fig. 1 b zeigt den Schalter 10 in der Trennstellung. Durch Zug am Schaltkolben 24 in der in Fig. 1 a durch einen Pfeil bezeichneten Richtung wurde das Verbindungselement 22 getrennt. Es weist also nun einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt auf. Dazwischen liegt die Trennstrecke t. Dementsprechend kann kein Strom fließen. Die Bildung eines Lichtbogens wird durch das Isolatormedium 20 unterdrückt, das auch in den Bereich der Trennstrecke t eindringt.
Fig. 2a und 2b zeigen eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schalters 10, wiederum in der Leitstellung (Fig. 2a) und der in der Trennstellung (Fig. 2b). Die Grundkonstruktion des Schalters 10 entspricht der in Fig. 1 dargestellten. Daher sind in dieser Zeichnung nur einige wesentlichen Elemente des Schalters 10 wiederum mit Bezugszeichen versehen. Der Schalter 10 weist wiederum ein Gehäuse 12 auf, welches sich zwischen dem Gehäuseboden 14 und dem Gehäusedeckel 16 erstreckt. Wiederum ist ein Verbindungselement 22 vorgesehen, welches mechanisch mit dem Schaltkolben 24 verbunden ist. Abweichend von der Ausführungsform der Fig. 1 ist am Gehäuseboden 14 jedoch kein Ankerpunkt 32 vorgesehen, sondern die Aufnahme 34. Die buchsenartige Aufnahme 34, die auch als Multikontaktbuchse ausgeführt sein kann, nimmt in der Leitstellung das ihr zugewandte Ende des Verbindungselementes 22 auf.
Der in Fig. 2a am Schaltkolben 24 eingezeichnete Pfeil bezeichnet wiederum die Zugrichtung, mit der der Schaltkolben 24 aus dem Gehäuse 12 des Schalters 10 gezogen werden kann, so dass der Schalter 10 in seine Trennstellung übergeht. Dabei reißt nicht das Verbindungselement 22, vielmehr wird das Verbindungselement 22 aus der ersten Aufnahme 34 gezogen. Dementsprechend wird zwischen dem rechten Ende des Verbindungssteges und der Aufnahme 34 wieder eine Trennstrecke t ausgebildet.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind aber auch Ausführungsformen denkbar, bei denen zwei oder mehr Trennstrecken erzeugt werden. Beispielsweise könnten zusätzlich zur Trennung des Verbindungselementes von der Aufnahme 34 noch ein oder mehrere Risse im Verbindungselement erzeugt werden. Das Verbindungselement kann dazu Schwächungsbereiche aufweisen.
Die Fig. 3a und 3b zeigen eine Ausführungsform des Schalters 10, welche der Ausführungsform aus Fig. 1 ähnelt, bei der aber der erste Kontakt in anderer Weise vorgesehen ist. Wiederum ist am Schalter 10 auf der unteren Seite des Gehäuses 12 ein Gehäuseboden 14 vorgesehen und auf der oberen Seite des Gehäuses 12 ist ein Gehäusedeckel 16 vorgesehen. In dieser Ausführungsform ist der Deckel 16 jedoch vollständig in das Gehäuse 12 eingelassen und bedeckt die Stirnzeiten der zylindrisch zu denkenden Gehäusewände nicht. Bei dieser alternativen mechanischen Lösung ist eine andere Kontaktierung vorgesehen. Der erste Kontakt ist hier durch eine Kontaktstelle 36 auf dem Gehäuse 12 vorgesehen, welche etwas unterhalb des Gehäusedeckels 16 verläuft. Die Kontaktstelle 36 kann wiederum als umlaufender Ring gedacht werden. Die Kontaktstelle 36 ist über den Kontaktdraht 38 mit dem Verbindungselement 22 verbunden. Die Verbindung zwischen dem Kontaktdraht 38 und dem Verbindungselement 22 kann beispielsweise über eine Lötstelle erfolgen. Die Verbindung des Kontaktdrahtes 38 mit der Kontaktstelle 36 kann über eine einstückige Ausführung oder durch einen Verbindungsprozess, beispielsweise über eine Lötstelle, erfolgen. Wie in Fig. 3b dargestellt, reißt das Verbindungselement 22 beim Herausziehen des Schaltkolbens 24 in gleicher Weise, wie in der Ausführungsform der Fig. 1 .
Selbstverständlich kann auch der zweite Kontakt durch einen radialen Außenkontakt ersetzt werden, so dass auch hier die Stirnseite nicht mehr vollflächig elektrisch leitfähig wäre - und im Fall eines innen isoliert am Gehäuseboden 14 angebrachten Verbindungselement 22 dann hier vollständig isoliert wäre (nicht gezeichnet).
Fig. 4a und Fig. 4b zeigen eine andere Ausführungsform des Schalters 10. In dieser Ausführungsform des Schalters 10 ist in bekannter Weise ein zylindrisches Gehäuse 12 mit einem Gehäuseboden 14 vorgesehen. Im Gehäuse 12 verläuft wiederum ein Verbindungselement 22. Der Gehäusedeckel 16 weist in dieser Ausführungsform aber einen Faltenbalg 40 auf. Der Faltenbalg 40 trennt den Schaltkolben 24 vom Innenraum des Gehäuses 12. Lediglich zur elektrischen Verbindung des Schaltkolbens 24 mit dem Verbindungselement 22 ist eine elektrische Durchführung 42 vorgesehen.
Bei Bewegung des Schaltkolbens 24 in die in Fig. 4a mit einem Pfeil bezeichnete Richtung wird der Schalter 10 in die in Fig. 4b dargestellte Trennstellung überführt. Durch die Bewegung wird wiederum ein Riss bzw. eine Trennstelle t im Verbindungselement 22 erzeugt. Der Faltenbalg 40 wird dabei nach links gezogen und befindet sich dann in einer entspannten Stellung.
Bei dieser Ausführungsform kann also auf eine Durchführung des Schaltkolbens 24 durch den Gehäusedeckel 16 verzichtet werden. Der Innenraum des Gehäuses 12 ist gut nach außen abgedichtet, zudem kann nun der Schaltkolben auch aus einem Isolator bestehen, eine elektrische Trennung des Sicherungsteils / des Gehäuses mit dem Auslöseteil ist damit sicher und sauber realisierbar. Auch eignet sich diese Gehäusevariante besonders gut für flüssige oder gasförmige Isolatormedien 20. Sie eignet sich auch dann, wenn zur elektrischen Isolation im Innenraum des Gehäuses 12 ein Vakuum oder ein Hochvakuum vorgesehen werden soll.
Am Beispiel dieser Ausführungsform ist dargestellt, dass der Schaltkolben 24 in seinem vom Gehäuse 12 abgewandten Bereich zweckmäßigerweise einen Griffbereich 44 aufweist. Dieser Griffbereich 44 kann einen Griffring 46 aufweisen, der bei der manuellen Bedienung des Schaltkolbens 24 besonders hilfreich ist.
Die Fig. 5a und Fig. 5b zeigen eine Ausführungsform, die nicht vorrangig auf die manuelle Bedienung des Schaltkolbens 24 hin optimiert ist. In dieser Ausführungsform ist neben dem Gehäuse 12 des Schalters 10 ein zusätzliches Kolbengehäuse 50 vorgesehen. Das Kolbengehäuse 50 kann auch einstückig mit dem Gehäuse 12 ausgeführt werden. In der gezeigten Ausführungsform wird das Kolbengehäuse 50 durch ein separates Bauteil gebildet, im Wesentlichen durch ein Zylinderstück gleichen Durchmessers wie der Zylinder des Gehäuses 12. Wie angedeutet, ist der Zylinder des Kolbengehäuses 50 durch eine Steckverbindung mit dem Gehäuse 12 verbunden. Der Gehäusedeckel 16 ist dementsprechend so gestaltet, dass er Aufnahmen für beide Zylinder bietet.
Der Schalter 10 verfügt in bekannter Weise über einen Gehäuseboden 14, der wiederum mit dem Verbindungselement 22 verbunden ist. Das Verbindungselement 22 ist auf der anderen Seite mit dem Schaltkolben 24 verbunden. Der Schaltkolben 24 verfügt über eine Endplatte 48. Diese Endplatte 48 kann gleich oder ähnlich wie der Griffring 46 ausgeführt sein, seine Funktion weicht aber von der des Griffringes 46 ab, wie nachfolgend dargestellt wird.
Das Kolbengehäuse 50 weist einen Hohlraum 52 auf. Dieser wird links durch eine Stirnfläche 54 begrenzt. Die Stirnfläche 54 kann offen sein (was auch die zusätzliche manuelle Bedienung des Schaltkolbens 24 erlaubt) oder sie kann einen eigenen Deckel 16 aufweisen. Unterhalb der Stirnfläche 54 ist im Hohlraum 52 des Kolbengehäuses 50 eine Induktionsspule 56 vorgesehen. Die Induktionsspule 56 kann zumindest auf die Endplatte 48 des Schaltkolbens 24 einwirken. Dazu soll die Endplatte 48 auch aus einem geeigneten Material gefertigt sein, beispielsweise ist ein ferromagnetisches Material wie Weicheisen oder Stahl geeignet. Durch die induktive Wirkung der Induktionsspule 56 auf den Schaltkolben 24, die vorteilhafterweise über die Endplatte 48 vermittelt wird, kann der Schaltkolben 24 aus dem Gehäuse 12 des Schalters 10 gezogen werden. Hierdurch wird der Schalter 10 in seine Trennstellung überführt, welche in Fig. 5b zu erkennen ist. Wiederum wird das Verbindungselement 22 in einen ersten Abschnitt und in einen zweiten Abschnitt getrennt, zwischen denen eine Trennstrecke t liegt. Der Schaltkolben 24 ragt dabei weiter in den Hohlraum 52 des Kolbengehäuses 50 hinein. Das Vorsehen des Hohlraumes 52 stellt sicher, dass nicht etwa andere Bauteile die Bewegung des Schaltkolbens 24 behindern.
Es lässt sich leicht auch ein Kolbengehäuse 50 konstruieren, bei dem keine induktive Bewegung des Schaltkolbens 24 vorgesehen ist, sondern der Schaltkolben 24 durch Gasdruck bewegt wird. In diesem Falle wird die Endplatte 48 des Schaltkolbens 24 im Durchmesser bis zur Gehäusewand vergrößert und dort abgedichtet, so dass nun zwischen der Endplatte 48 und dem Gehäusedeckel 16 ein in sich abgedichter Raum entsteht, der mit gasförmigen Medien bedrückt werden kann. Durch eine Erhöhung des Gasdrucks hier wird der Schaltkolben 24 aus dem Gehäuse 12 des Schalters 10 hinausgetrieben. Ein entsprechender Gasdruck kann dabei leicht durch pyrotechnische Mittel aufgebaut werden, der oben beschriebene abgedichtete Raum würde hier dann zu einer Brennkammer werden.
Die Anzündung bzw. Initiierung des im abgedichteten Raum untergebrachten pyrotechnischen Stoffes erfolgt dann wie üblich durch Hitzedraht, Explosionsdraht, Explosionsfolie oder standardmäßig durch ein Zünd- oder Anzündstück. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind verschiedene Varianten zweckmäßig.
Fig. 6 zeigt eine andere Ausführungsform des Schalters 10 in der bekannten Ansicht. Dieser weist wiederum ein Gehäuse 12 mit einem Gehäuseboden 14 und einem Gehäusedeckel 16 auf. Der Innenraum 18 des Gehäuses 12 ist wiederum mit einem Isolatormedium 20 gefüllt. Im Isolatormedium 20 ist ein Verbindungselement 22 angeordnet, welches mit dem Schaltkolben 24 verbunden ist. Die Gestaltung des Verbindungselementes 22 weicht jedoch von den vorherigen Ausführungsformen ab. Das Verbindungselement 22 ist hier als Schmelzröhrchen ausgeführt. Seine geometrische Form muss allerdings nicht rund sein, so dass die Bezeichnung Schmelzband für andere Ausführungen auch adäquat ist. In zwei Bereichen des Verbindungselementes 22 ist eine Anzahl von Bohrungen 58 vorgesehen. Diese Bohrungen 58 führen zu einer Querschnittsverengung für die Stromleitung zwischen den Kontakten 28 und 30. Durch die Querschnittsverengung steigt in diesen Bereichen die Stromdichte besonders stark an. Somit erwärmt sich das Verbindungselement 22 an diesen Stellen besonders stark. Damit kann in diesen Bereichen der Schmelzpunkt des Materials besonders schnell erreicht werden. Alternativ oder zusätzlich wird die Erhitzung aber nicht nur zum Erreichen des Schmelzpunktes eingesetzt, sondern auch als Zündtemperatur für Pyroelemente. Im Bereich der Bohrungen 58 sind daher Pyroelemente 60 angebracht. Durch Erhitzung wird eine Explosion ausgelöst, welche die Ausbildung einer Trennstrecke besonders begünstigt.
Der Bereich, in dem eine solche Schwächung durch Bohrungen 58 und auch die optionalen zusätzlichen Pyroelemente 60 vorgesehen ist, ist durch einen Sensordraht 62 mit einer Zustandsanzeige 64 verbunden. In der in der Fig. 6a gezeigten Leitstellung steht der Sensordraht 62 unter Spannung. Diese Spannung überträgt er auf die Zustandsanzeige 64, die in Form einer einfachen Blattfeder ausgeführt ist. In der Trennstellung, die in Fig. 6b gezeigt ist, ist der Sensordraht 62 vom Verbindungselement 22 abgetrennt. Dementsprechend überträgt er keine Spannung mehr und die Blattfeder steht deutlich sichtbar außen vom Gehäuse 12 ab. Die Blattfeder dient also so als Zustandsanzeige. Diese Zustandsanzeige 64 ist auch zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit des Schalters 10 nützlich. Selbstverständlich kann das Konzept der Zustandsanzeige mit einem Sensordraht 62 auch in anderen Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden.
Diese Ausführungsform zeigt noch eine weitere Verbesserung der Wirksamkeit des Schalters 10, welche allerdings ebenfalls auf Schalter in anderen Ausführungsformen und insbesondere auf andere Verbindungselemente angewandt werden kann. Das Verbindungselement 22, welches im Wesentlichen die Form eines Schmelzröhrchens hat, ist in seinem inneren Hohlraum mit einer Pyroseele ausgestattet, d. h. der Hohlraum ist mit Explosivstoff gefüllt. Dieser Explosivstoff kann durch die Erhitzung in dem Bereich der Bohrungen 58 ebenfalls zur Explosion gebracht werden. Die Pyroelemente 60 können dabei unterstützend wirken, müssen dies aber nicht. Das Vorsehen einer Pyroseele fördert die Ausbildung einer Trennstrecke. Vorteilhaft für die noch schnellere Ausbildung einer Trennstrecke und somit für die noch schnellere Kontaktunterbrechung ist, dass die Pyroseele in der dargestellten Ausführungsform zusätzlich auch zu einem anderen Zweck eingesetzt wird. Die Pyroseele 66 setzt sich in dem Kolben 24 fort und wirkt als eine Art Zündübertragungslei- tung. Dazu ist im Kolben 24 selbst eine kanalartige Zündverbindung vorgesehen. Über diese Zündverbindung kann eine Pyrofüllung 60 gezündet werden. Diese Pyrofüllung befindet sich in einem Teil des Hohlraums, der Brennkammer 68, eines wiederum vorgesehenen Kolbengehäuses 50.
In dieser Ausführungsform weist der Schalter 10 ein zusätzliches Merkmal auf, welches so auch mit anderen Schaltern kombiniert werden könnte. Der Schalter 10 weist wiederum ein Kolbengehäuse 50 auf. Dieses umschließt einen Hohlraum 52. Die Stirnfläche des Kolbens 54 ist diesmal als Stirnwand gestaltet. In dem Kolbengehäuse 50 ist die Endplatte 48 mechanisch beweglich (sofern der Schaltkolben 24 nicht durch das Verbindungselement 22 fixiert wird).
Diese Gestaltung des Schalters 10 erlaubt noch ein zusätzliches Mittel zur Beschleunigung der elektrischen Trennung und Ausbildung einer Trennstrecke. Dieses zusätzliche Mittel kann auch mit Schaltern aus anderen Ausführungsformen kombiniert werden. In dem Hohlraum 52 wird zwischen Endplatte 48 und Gehäusedeckel 16 in der Brennkammer 68 eine Pyrofüllung eingebracht. Bei Explosion dieser Pyrofüllung wird die Endplatte 48 nach links auf die Stirnwand 64 des Kolbengehäuses bewegt.
Die Explosion der Pyrofüllung 60 kann dabei in folgender Weise ausgelöst werden: Der Explosivstoff der Pyroseele 66 ist durch einen Kanal, der als Zündverbindung 70 wirkt, mit der Pyrofüllung 60 verbunden. Sobald in der beschriebenen Weise nun die Explosion der Pyroseele 66 ausgelöst wird, wirkt die Pyroseele 66 als pyrotechnische Zünd- übertragungsleitung, welche eine Zündung der Pyrofüllung 60 bewirkt. Diese Zündung bewirkt selbstverständlich eine Bewegung der Endplatte 48 auf die Stirnfläche 54 zu. Um den entsprechenden Gasausgleich zu ermöglichen, ist in der Stirnfläche 54 eine Wandöffnung 72 vorgesehen. Diese kann auch den Zapfen 74 der Endplatte 48 aufnehmen und vermag so die erfolgte Auslösung des Schalters auch von außen rein optisch anzuzeigen. Gezeigt ist in Fig.6 auch, dass durch mehrere hintereinander angebrachte Schwächungen des Verbindungselements nach der Auslösung des Schalters mehrere, elektrisch in Reihe geschaltete Trennstellen entstehen. Dadurch wird die an den Kontakten bzw. am Gehäuseboden und am Gehäusedeckel anliegende hohe elektrische Spannung im Augenblick des Auslösens des Schalters entsprechend aufgeteilt, so dass an jeder Trennstelle nur ein entsprechend kleiner Teil der ursprünglichen
Schaltspannung bzw. Quellspannung abfällt. Damit sinkt das Potential für einen entstehenden Lichtbogen sehr stark, die damit so entstehenden Einzellichtbögen können damit wesentlich schneller und effektiver vom Isolatormedium 20 gekühlt bzw. gelöscht werden.
Die in Fig. 6 gezeigte Ausführungsformen des Schalters 10 bewirken also eine sehr schnelle Ausbildung einer Trennstrecke t durch drei pyrotechnische und einen elektrischen Effekt. Die vier beschriebenen Effekte können auch einzeln und abhängig voneinander zum Einsatz kommen.
Fig. 7 zeigt eine andere Ausführungsform eines Schalters nach der vorliegenden Erfindung. Wiederum wird die bekannte Ansicht gewählt und Fig. 7A zeigt den Schalter in seiner Leitstellung, während Fig. 7B den Schalter in der Trennstellung zeigt. Die Grundkomponenten des Schalters entsprechen ganz denen der Fig. 6. Wiederum ist also in einem Gehäuse 12 ein Verbindungselement 22 untergebracht. Das Verbindungselement 22 weist wiederum Bohrungen 58 und Pyroelemente 60 in der Nachbarschaft der Bohrungen 58 auf. Anders als beispielsweise in der Ausführungsform der Fig. 6 ist jedoch hier kein Schaltkolben 24 vorgesehen, dementsprechend ist auch keine Endplatte 48 vorgesehen. Vielmehr ist das Verbindungselement 22 durch eine Öffnung im Gehäusedeckel 16 hindurchgeführt. Es ist mit einer Membran 76 verbunden, die auch als Doppel- oder Mehrschichtmembran ausgebildet sein kann. Diese Membran 76 ist in einem Gehäuse 50 befestigt. Das Gehäuse 50 weist wiederum einen Hohlraum 52 und eine Stirnwand 54 auf.
Mit Hilfe beispielsweise geeigneter pyrotechnischer Mittel, wie etwa der Pyroelemente 60 und einer wiederum vorgesehen Pyroseele 66 kann eine Zündung eingeleitet wer- den, die zur Trennung des Verbindungselementes 22 führt. Dies ist in Fig. 7b dargestellt. Durch entsprechende Positionierung und Dimensionierung der pyrotechnischen Elemente kann dabei eine Bewegung von Teilen des Verbindungselementes 22 nach links, also auf das Gehäuse 50 hin bewirkt werden. Diese führt zu einer Ausbeulung der Membran 76. Vorteilhaft ist, dass eine Membran ein geringes Eigengewicht und so der Bewegung von Teilen des Verbindungselementes 22 in das Gehäuse 50 hinein wenig träge Masse entgegensetzt.
In dieser Weise kann eine sehr schnelle Bewegung der Membran 76 auf die Stirnwand 54 zu veranlasst werden. Um Schäden an der Membran 76 selbst zu vermeiden, ist es sinnvoll, einen Membranstützring 78 vorzusehen.
Um die schnelle Bewegung der Membran 76 zu ermöglichen, kann, so wie gezeigt, wiederum eine Wandöffnung 72 vorgesehen werden, um so keinen Gegendruck durch Komprimieren des vorher im Hohlraum 52 vorhandenen Gases (Luft) entstehen zu lassen.
Diese Bewegung wird alternativ oder zusätzlich, in der Regel aber zusätzlich, durch ein Zündelement 80 ausgelöst oder verstärkt. Das Zündelement kann etwa ein Zündstück oder ein Anzündstück sein. Das Zündelement 80 befindet sich dabei in der Brennkammer 68 des Gehäuses 50. Die Brennkammer 68 kann zur Verstärkung der Wirkung auf die Membran 76 mit einem Treibladungspulver gefüllt sein. Alternativ oder zusätzlich kann ein Füllkörper aus einem festen, flüssigen oder gelartigen Material in der Brennkammer eingesetzt werden. Ein solcher Füllkörper reduziert sowohl das freie Volumen in der Brennkammer und ermöglicht so höhere Drücke bereits mit sehr geringen pyrotechnischen Materialien zu erreichen, andererseits koppelt er auch die bei der Verbrennung bzw. Umsetzung des pyrotechnischen Materials entstehende Druckwelle optimal und mit möglichst geringer Dämpfung an das Membranmaterial an.
Alternativ oder zusätzlich kann ein umsetzbarer, flüssiger oder fester Stoff in der Brennkammer 68 vorgesehen sein. Hier bietet sich ein Stoff an, der schnell in die Gasphase übergeht. Beispielsweise kann Trockeneis gewählt werden oder auch Tetrazen, selbst Wasser ist hier von Vorteil, weil es bei seinem Verdampfen einen sehr gut arbeitsfähigen Dampf erzeugt. Dessen Wirkung kann noch gesteigert werden, wenn man die Wassermenge in der Brennkammer so einstellt, dass es beim Abbrand des pyrotechnischen Materials hier zum Siedeverzug kommt.
Diese Ausführungsform erlaubt eine besonders schnelle Trennung des Schalters 10, eine zuverlässige Vorrichtung durch die Verwendung von nur wenigen Einzelteilen, eine nach außen gute Abdichtung mit geringstem Aufwand und überdies eine sehr kostengünstige Fertigung des Schalters.
Fig. 8 zeigt ein zweckmäßiges Verbindungselement 22. Dieses Verbindungselement 22 ist im Wesentlichen als Schmelzband ausgeführt. Ein solches Schmelzband kann in einem oder mehreren Bereichen eine oder mehrere Bohrungen 58 aufweisen. Statt Bohrungen können auch andere mechanische Schwächungen vorgesehen sein, etwa Ausnehmungen oder Aussparungen jeder Art und Form oder auch Quetschungen. Solche Elemente führen dazu, dass die Stromdichte in den entsprechenden Bereichen ansteigt. Dies führt zu einer Erhitzung des Verbindungselementes 22, so dass diese ein Schmelzen des Verbindungselementes 22 bewirken kann. Alternativ oder zusätzlich zu dem Schmelzprozess kann durch die Wärmeentwicklung auch ein explosiver Prozess ausgelöst werden. Dazu können in örtlicher Nähe zu den Schwächungselementen, insbesondere also zu den Bohrungen 58, Pyroelemente 60 vorgesehen werden. Ein solches Verbindungselement 22 ist im Bereich hoher Gleichspannungen und Wechselspannungen weit wirksamer als ein klassischer Schmelzdraht. Im Übrigen kann das Vorsehen mehrerer Bohrungen 58 oder auch mehrerer Bereiche von Bohrungen 58 (oder entsprechender Schwächungen) das Ausbilden mehrerer kurzer Trennstrecken fördern. Wie oben bereits ausgeführt, ist die Ausbildung mehrerer kurzer Trennstrecken gegenüber einer einzigen langen Trennstrecke vorteilhaft, weil dann nach Art einer Serienschaltung von Widerständen pro getrennter Strecke nur ein entsprechender Bruchteil, der zwischen den Kontakten 28 und 30 anliegenden elektrischen Spannung anliegt, und daher die hier auftretenden, entsprechend schwächeren Lichtbögen sehr viel leichter abgekühlt bzw. gelöscht werden können.
Fig. 9 zeigt eine andere Ausführungsform des Schalters 10 in der bekannten Ansicht. Dieser weist wiederum ein zylindrisches Gehäuse 12 mit einem Gehäuseboden 14 und einem Gehäusedeckel 16 auf. Der Innenraum 18 des Gehäuses 12 ist mit einem Isola- tormedium 20 gefüllt. Im Isolatormedium 20 ist ein Verbindungselement 22 angeordnet, welches mit dem Schaltkolben 24 verbunden ist. Jedoch steht der Schaltkolben 24 hier senkrecht zum Verbindungselement 22. Eine Trennstrecke wird also erzeugt, indem Abschnitte des Verbindungselementes 22 in einem Winkel zur Hauptersteckungsrich- tung des Verbindungselementes verschoben (in aller Regel schnell herausgerissen) werden. Winkel zwischen 5° und 90° sind dabei zweckmäßig, auch wenn hier nur ein 90°-Winkel dargestellt ist.
Für den Schaltkolben 24 ist dabei ein Kolbengehäuse 50 vorgesehen, welches senkrecht auf die zylindrische Wand des Gehäuses 12 aufgesetzt ist.
Der Schaltkolben 24 erzeugt eine Multitrennstelle im Verbindungselement 22. Dazu ist der Schaltkolben mit einem Kollektor 82 verbunden, welcher seinerseits durch Verbinder 84 (ausgeführt als Verbindungshaken) auf das Verbindungselement 22 einwirkt. So lässt sich effektiv eine Multitrennstelle erzeugen, bei der in vorbestimmter Weise viele kleine Trennstrecken erzeugt werden.
In der beschriebenen Weise lässt sich also ein robuster Trennschalter preiswert herstellen, welcher manuell durch geringe Modifikationen, aber auch fernsteuerbar, also triggerbar auslösbar ist.
Bezuqszeichenliste
10 Schalter
12 Gehäuse
14 Gehäuseboden
16 Gehäusedeckel
18 Innenraum
20 Isolatormedium
22 Verbindungselement
24 Schaltkolben
26 Schaltkolbenführung
28 erster Kontakt
30 zweiter Kontakt
32 Ankerpunkt
34 Aufnahme
36 Kontaktstelle
38 Kontaktdraht
40 Faltenbalg
42 elektrische Durchführung
44 Griffbereich
46 Greifring
48 Endplatte
50 Kolbengehäuse
52 Hohlraum
54 Stirnwand/Stirnfläche
56 Induktionsspule
58 Bohrung
60 Pyroelement
62 Sensordraht
64 Blattfeder
66 Pyroseele
68 Brennkammer
70 Zündverbindung Wandöffnung
Zapfen, Sichtelement
Membran (auch Mehrschichtmembran) Membranstützring
Zündelement
Kollektor
Verbinder
Trennstrecke

Claims

Ansprüche
1 . Schalter, insbesondere Trennschalter (10) für hohe Gleich- und Wechselströme bei hohen Spannungen,
(a) welcher aus einer Leitstellung in eine Trennstellung überführt werden kann und
(b) welcher ein Gehäuse (12), einen ersten Kontakt (28), einen zweiten Kontakt (30), einen vom Gehäuse (12) geführten Schaltkolben (24) und ein Verbindungselement (22) aufweist, welches in der Leitstellung des Schalters (10) eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Kontakt (28) und dem zweiten Kontakt (30) herstellt,
(c) wobei das Gehäuse (12) einen das Verbindungselement (22) umgebenden Innenraum (18) aufweist, dadurch gekennzeichnet,
(d) dass das Verbindungselement (22) zumindest abschnittsweise in dem Innenraum (18) verläuft,
(e) dass der Innenraum (18) mit einem Isolatormedium (20) gefüllt ist und
(f) dass der Schalter so ausgebildet ist, dass eine mechanische Bewegung des Schaltkolbens (24) den Schalter (10) von der Leitstellung in die Trennstellung überführen kann, wobei der Schaltkolben (24) mechanisch so auf das Verbindungselement (22) wirkt, dass die elektrische Verbindung zwischen dem ersten Kontakt (28) und dem zweiten Kontakt (30) an mindestens einer Trennstelle unterbrochen wird.
2. Schalter nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein außerhalb des Innenraums (18) des Gehäuses (12) angeordneter Antrieb zur Bewegung des Schaltkolbens (24) vorgesehen ist, welcher den Schaltkolben (24) nach einer Aktivierung des Antriebs mit einer die Bewegung des Schaltkolbens verursachenden Bewegungskraft beaufschlagt, wobei der Antrieb insbeson- dere als induktiver Antrieb, als Wirbelstromantrieb oder als Gasdruckantrieb ausgebildet ist, bei welchem der Gasdruck mittels eines gaserzeugenden Materials erzeugt wird, insbesondere durch Verbrennung oder Oxidation eines flüssigen und/oder festen gaserzeugenden Materials, insbesondere eines aktivierbaren pyrotechnischen gaserzeugenden Materials.
3. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasdruckantrieb eine vom Innenraum (18) des Gehäuses (12) getrennte Brennkammer (68) aufweist, in welcher das gaserzeugende Material vorgesehen ist, wobei der Schaltkolben (24) so ausgestaltet ist, dass er unmittelbar vom Gasdruck zur Erzeugung der Bewegung des Schaltkolbens beaufschlagbar ist, oder wobei der Schaltkolben mittelbar vom Gasdruck beaufschlagbar ist, indem ein vom Gasdruck bewegtes Element den Schaltkolben beaufschlagt.
4. Schalter nach einem der Ansprüche 2 oder 3, bei dem das nicht durch das gaserzeugende Material genutzte Volumen der Brennkammer (68) zumindest teilweise, vorzugsweise im Wesentlichen vollständig, mit einem flüssigen, festen oder gelartigen Material gefüllt ist.
5. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Isolatormedium (20) ein Silikat oder Mineral oder Quarzsand ist.
6. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Verbindungselement (22) ein Röhrchen, ein Draht oder ein flächig, insbesondere streifenförmig ausgebildetes Element ist.
7. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die mechanische Bewegung des Schaltkolbens (24) zur Überführung des Schalters (10) von der Leitstellung in die Trennstellung eine translatorische Bewegung entlang der hauptsächlichen Erstreckungsrichtung des Verbindungselementes (22) ist oder eine Bewegung in einem Winkel von 5° bis 90° zur hauptsächlichen Erstreckungsrichtung des Verbindungselementes (22) ist.
8. Schalter nach Anspruch 7, bei dem die translatorische Bewegung das Verbindungselement (22) zerreißt oder das Verbindungselement (22) vom ersten Kontakt (28) und / oder zweiten Kontakt (30) löst, wobei die translatorische Bewegung des Schaltkolbens (24) über die Reißstellung oder die den elektrischen Kontakt auflösende Stellung hinaus fortgeführt wird.
9. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Verbindungselement (22) als Schmelzelement, beispielsweise Schmelzdraht, ausgelegt ist, so dass der Schalter (10) bei einer bestimmten elektrischen Last zunächst ohne Bewegung des Schaltkolbens (24) in eine Trennstellung überführt wird, wobei eine gleichzeitige oder anschließende Bewegung des Schaltkolbens (24) die Trennstrecke (t) vergrößert.
10. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Verbindungselement (22) mindestens einen mechanisch geschwächten Querschnitt aufweist, um damit mindestens eine Trennstelle geometrisch festzulegen.
1 1 . Schalter nach einem der Ansprüche 2 bis 10, bei dem der Gasdruckantrieb eine Membran (76) aufweist, welche beim Aktivieren des Gasdruckantriebs deformiert wird, wobei der Schaltkolben (24) mechanisch mit der Membran (76) verbunden ist, so dass eine Bewegung der Membran auf den Schaltkolben (24) übertragen wird.
12. Schalter nach Anspruch 1 1 , bei dem zusätzlich ein Membranstützelement, beispielsweise ein Membranstützring (78) vorgesehen ist, welches die Bewegung der Membran (78) infolge des Gasdrucks zumindest in einem oder mehreren Teilbereichen beschränkt.
13. Schalter nach Anspruch 1 1 oder 12, bei dem die Membran aus mehr als einer übereinander liegenden Materialschicht besteht (Mehrschichtmembran).
14. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Verbindungselement (22) einen oder mehrere elektrisch geschwächte Querschnitte aufweist, um damit bei einer bestimmten Überlast die Trennung des Verbindungselements durch den Überlaststrom zu erreichen, wobei zwei oder mehr elektrisch wirksam geschwächte aber räumlich voneinander getrennte Querschnittsbereiche in Längsrichtung des Verbindungselements (22) hintereinander angeordnet sein können, um bei gewünschter Überlast eine an den multiplen Trennstellen wirkende, gegenüber der am Schalter (10) anliegenden äußeren Quellspannung entsprechend reduzierte Schaltspannung zu erreichen.
15. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem pyrotechnisches Material (60) am Verbindungselement (22) angebracht ist, um die Bildung einer Trennstelle auszulösen oder zu unterstützen oder bei dem das Verbindungselement einen als Brennkammer (68) wirkenden inneren Hohlraum (52) aufweist, in welchen das pyrotechnische Material eingebracht ist, wobei vorzugsweise das nicht durch das gaserzeugende Material genutzte Volumen der Brennkammer zumindest teilweise, vorzugsweise im Wesentlichen vollständig, mit einem ölförmigen, gelförmigen, fettförmigen oder festen Füllstoff gefüllt ist, um das Leervolumen in der Brennkammer zu verringern und gleichzeitig die Ankoppelung der vom Zündelement (80) erzeugten Druckwelle mit geringer Dämpfung an die Membran (76) zu verbessern.
EP15797005.4A 2014-10-22 2015-10-21 Trennschalter für hohe gleich- oder wechselströme bei hohen spannungen Withdrawn EP3210229A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014115396.0A DE102014115396A1 (de) 2014-10-22 2014-10-22 Trennschalter für hohe Gleich- oder Wechselströme bei hohen Spannungen
PCT/DE2015/100439 WO2016062305A1 (de) 2014-10-22 2015-10-21 Trennschalter für hohe gleich- oder wechselströme bei hohen spannungen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3210229A1 true EP3210229A1 (de) 2017-08-30

Family

ID=52009934

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP15797005.4A Withdrawn EP3210229A1 (de) 2014-10-22 2015-10-21 Trennschalter für hohe gleich- oder wechselströme bei hohen spannungen

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10388481B2 (de)
EP (1) EP3210229A1 (de)
JP (1) JP2017531910A (de)
KR (1) KR20170063890A (de)
DE (2) DE102014115396A1 (de)
WO (1) WO2016062305A1 (de)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015112141A1 (de) * 2015-07-24 2017-01-26 Peter Lell Trennschalter für hohe Gleich- oder Wechselströme bei hohen Spannungen
DE102015216624A1 (de) * 2015-08-31 2017-03-02 Siemens Aktiengesellschaft Drucksensoranordnung sowie Messumformer zur Prozessinstrumentierung mit einer derartigen Drucksensoranordnung
DE102017119285A1 (de) 2017-02-01 2018-08-02 Dehn + Söhne Gmbh + Co. Kg Triggerbare Schmelzsicherung für Niederspannungsanwendungen
DE102018100686A1 (de) * 2018-01-12 2018-03-01 Peter Lell Elektrisches Unterbrechungsschaltglied mit Reaktivbeschichtung in der Reaktionskammer
DE202018100172U1 (de) 2018-01-12 2018-01-26 Peter Lell Elektrisches Unterbrechungsschaltglied mit Reaktivbeschichtung in der Reaktionskammer
DE202018100728U1 (de) 2018-02-09 2018-02-21 Peter Lell Unterbrechungsschaltglied mit Haupt- und Nebenschlussstrompfad
DE102018103018B4 (de) 2018-02-09 2022-09-29 Peter Lell Unterbrechungsschaltglied mit Haupt- und Nebenschlussstrompfad
WO2019154463A1 (de) 2018-02-09 2019-08-15 Peter Lell Unterbrechungsschaltglied mit haupt- und nebenschlussstrompfad
DE102019102858A1 (de) 2019-02-05 2019-03-21 Peter Lell Verfahren und Vorrichtung zum dauerhaften Trennen eines Stromkreises mit induktiver Last durch zeitversetztes Schalten zweier in Reihe geschalteter Schalter
EP3696842A1 (de) * 2019-02-13 2020-08-19 ABB Schweiz AG Einschalter und schaltanlage
GB2582307A (en) * 2019-03-18 2020-09-23 Eaton Intelligent Power Ltd Switching device for fast disconnection of short-circuit currents
CN111341627A (zh) * 2020-04-07 2020-06-26 西安中熔电气股份有限公司 一种集成机械力断开灭弧熔体的激励熔断器
DE102020111765B4 (de) * 2020-04-30 2023-09-07 Auto-Kabel Management Gmbh Elektrische Sicherungsvorrichtung, Verfahren zur Herstellung einer Sicherungsvorrichtung und ein Verfahren zum Betrieb einer elektrischen Sicherungsvorrichtung
JP2024006147A (ja) * 2022-07-01 2024-01-17 太平洋精工株式会社 電気回路遮断装置
KR102613399B1 (ko) * 2023-04-17 2023-12-13 주식회사 코원이앤씨 공동주택에 효율적으로 전력을 공급하는 시스템
KR102622559B1 (ko) * 2023-05-03 2024-01-09 주식회사 코원이앤씨 공동주택의 세대별로 전력을 공급하는 절체장치

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR35499E (fr) * 1928-05-12 1930-03-10 Coupe-circuit
DE596202C (de) * 1930-12-02 1934-04-28 Siemens Schuckertwerke Akt Ges Selbsttaetige Schalteinrichtung
US3958206A (en) * 1975-06-12 1976-05-18 General Electric Company Chemically augmented electrical fuse
FR2741994A1 (fr) * 1995-11-30 1997-06-06 Renault Organe de coupure electrique a securite pyrotechnique
DE19749135A1 (de) * 1997-11-06 1999-07-29 Lell Peter Dipl Ing Dr Notabschalter für elektrische Stromkreise
DE10205369B4 (de) * 2002-02-10 2004-03-25 Lell, Peter, Dr.-Ing. Elektrische Sicherung, insbesondere pyrotechnische Sicherung für das Unterbrechen hoher Stromstärken in elektrischen Schaltkreisen
DE10244316A1 (de) * 2002-09-23 2004-04-01 Mbb Airbag Systems Gmbh Pyrotechnischer Schalter
AT503796A4 (de) * 2006-11-28 2008-01-15 Gebauer & Griller Einrichtung zur unterbrechung des stromflusses in einem von der in einem kraftfahrzeug angeordneten batterie zu einem im kraftfahrzeug angeordneten elektrischen verbraucher führenden elektrischen kabel

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1050858B (de) 1959-02-19
US462033A (en) * 1891-10-27 Circuit-controller
FR646257A (fr) * 1927-05-13 1928-11-09 Coupe-circuit
BE456396A (de) 1943-07-22
GB984266A (en) * 1960-07-20 1965-02-24 John Emery Lindberg Actuators
JPS4924742B1 (de) * 1968-01-31 1974-06-25
DE1928922B2 (de) 1969-06-06 1976-02-12 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Trennschalter
US4048610A (en) * 1976-07-30 1977-09-13 Gould, Inc. Electric protective device and process of manufacturing the same
US4224491A (en) * 1978-03-16 1980-09-23 Electric Power Research Institute, Inc. Chemically activated switch
DE2928825A1 (de) * 1979-07-17 1981-02-12 Siemens Ag Schichtaufnahmegeraet zur herstellung von transversalschichtbildern
FR2683939B1 (fr) 1991-11-20 1993-12-31 Gec Alsthom Sa Disjoncteur auto-sectionneur a moyenne tension et application a une cellule et a un poste a moyenne tension.
DE19819662A1 (de) 1997-05-02 1998-11-12 Ellenberger & Poensgen Elektrischer Schalter zum Unterbrechen der Stromversorgung eines Kraftfahrzeuges
DE19749133C2 (de) * 1997-11-06 2003-04-17 Lell Peter Notabschalter für elektrische Stromkreise
US6657150B1 (en) * 2002-06-14 2003-12-02 Eaton Corporation Shorting switch and system to eliminate arcing faults in power distribution equipment
ATE380328T1 (de) * 2003-02-04 2007-12-15 Delphi Tech Inc Pyromechanisches trennelement
US7528332B1 (en) * 2004-11-17 2009-05-05 Utron Inc. High speed actuating device and circuit breaker
FR2911719B1 (fr) * 2007-01-19 2009-02-27 Schneider Electric Ind Sas Dispositif d'interruption/enclenchement d'un circuit electrique
DE102007016720A1 (de) 2007-04-07 2008-10-09 Areva Energietechnik Gmbh Elektrisches Schaltgerät
EP2179431A1 (de) * 2007-07-20 2010-04-28 ABB Technology AG Unterbrecher mit gasantrieb für niederspannungs-, mittelspannungs- und hochspannungs-schaltanordnungen
WO2009041064A1 (ja) * 2007-09-28 2009-04-02 Daikin Industries, Ltd. ガス圧式電気回路遮断器
FR2925213B1 (fr) * 2007-12-18 2009-11-27 Schneider Electric Ind Sas Court-circuiteur electrique comprenant un actionneur pyrotechnique autonome et ensemble de protection contre les arcs internes comportant un tel court-circuiteur
DE102009056865A1 (de) * 2009-12-03 2011-06-09 Daimler Ag Sicherungsschalter für eine Fahrzeugbatterie
DE202010008276U1 (de) * 2010-08-06 2010-12-02 Willer, Bernd Elektromechanisches Brandschutzelement
AU2011372573B2 (en) 2011-07-07 2015-10-29 Mitsubishi Electric Corporation Electromagnetic control device
US8492672B2 (en) * 2011-08-05 2013-07-23 Eaton Corporation Insulated arc flash arrester
JP5817685B2 (ja) 2012-08-31 2015-11-18 豊田合成株式会社 導通遮断装置
DE102014110825A1 (de) * 2014-07-30 2014-09-18 Peter Lell Elektrischer Schalter, insbesondere für hohe Spannungen und/oder hohe Ströme

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR35499E (fr) * 1928-05-12 1930-03-10 Coupe-circuit
DE596202C (de) * 1930-12-02 1934-04-28 Siemens Schuckertwerke Akt Ges Selbsttaetige Schalteinrichtung
US3958206A (en) * 1975-06-12 1976-05-18 General Electric Company Chemically augmented electrical fuse
FR2741994A1 (fr) * 1995-11-30 1997-06-06 Renault Organe de coupure electrique a securite pyrotechnique
DE19749135A1 (de) * 1997-11-06 1999-07-29 Lell Peter Dipl Ing Dr Notabschalter für elektrische Stromkreise
DE10205369B4 (de) * 2002-02-10 2004-03-25 Lell, Peter, Dr.-Ing. Elektrische Sicherung, insbesondere pyrotechnische Sicherung für das Unterbrechen hoher Stromstärken in elektrischen Schaltkreisen
DE10244316A1 (de) * 2002-09-23 2004-04-01 Mbb Airbag Systems Gmbh Pyrotechnischer Schalter
AT503796A4 (de) * 2006-11-28 2008-01-15 Gebauer & Griller Einrichtung zur unterbrechung des stromflusses in einem von der in einem kraftfahrzeug angeordneten batterie zu einem im kraftfahrzeug angeordneten elektrischen verbraucher führenden elektrischen kabel

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of WO2016062305A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20170309432A1 (en) 2017-10-26
KR20170063890A (ko) 2017-06-08
DE102014115396A1 (de) 2014-12-18
WO2016062305A1 (de) 2016-04-28
DE202015100525U1 (de) 2015-02-26
US10388481B2 (en) 2019-08-20
JP2017531910A (ja) 2017-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2016062305A1 (de) Trennschalter für hohe gleich- oder wechselströme bei hohen spannungen
EP3555900B1 (de) Elektrisches unterbrechungsschaltglied, insbesondere zum unterbrechen von hohen strömen bei hohen spannungen
WO2017016543A1 (de) Trennschalter für hohe gleich- oder wechselströme bei hohen spannungen
EP3152777B1 (de) Elektrisches unterbrechungsschaltglied, insbesondere zum unterbrechen von hohen strömen bei hohen spannungen
WO2017032362A1 (de) Trennschalter für hohe gleich- oder wechselströme bei hohen spannungen mit in reihe geschalteten verbindungselementen
EP1074033B1 (de) Vorrichtung zum auftrennen eines elektrischen stromkreises, insbesondere für hohe stromstärken
AT525159B1 (de) Elektrisches Unterbrechungsschaltglied mit Reaktivbeschichtung in der Reaktionskammer
DE102017123021A1 (de) Elektrisches Unterbrechungsschaltglied mit passiver Unterbrechungsauslösung, insbesondere zur Unterbrechung von hohen Strömen bei hohen Spannungen
DE102015114894B4 (de) Zwei Verfahren zum gezielten Kurzschließen einer Sekundärbatterie sowie zwei elektrische Schaltkreise mit einer Sekundärbatterie und einer Überbrückungseinheit
DE102012212509B4 (de) Schutzschalter zum Schutz von elektrischen Bauteilen vor einem Überstrom mittels explosiver Trennladung
EP1328954B1 (de) Pyrotechnisches sicherungselement
DE10205369B4 (de) Elektrische Sicherung, insbesondere pyrotechnische Sicherung für das Unterbrechen hoher Stromstärken in elektrischen Schaltkreisen
DE202016106931U1 (de) Elektrisches Unterbrechungsschaltglied, insbesondere zum Unterbrechen von hohen Strömen bei hohen Spannungen
DE102018103018B4 (de) Unterbrechungsschaltglied mit Haupt- und Nebenschlussstrompfad
DE19749133A1 (de) Notabschalter für elektrische Stromkreise
DE202018100728U1 (de) Unterbrechungsschaltglied mit Haupt- und Nebenschlussstrompfad
WO2019154463A1 (de) Unterbrechungsschaltglied mit haupt- und nebenschlussstrompfad
DE202018100172U1 (de) Elektrisches Unterbrechungsschaltglied mit Reaktivbeschichtung in der Reaktionskammer
DE102010015240B4 (de) Trennvorrichtung für Kraftfahrzeugenergieleiter und deren Verwendung
DE10025239C2 (de) Teil- oder vollgekapselte Funkenstreckenableiter
EP2663990B1 (de) Hochspannungsschaltanlage
DE102015017310B3 (de) Kurzschluss-/Trennschalter und Verwendung des Kurschluss-/Trennschalters
DE102014108244A1 (de) Sicherheitsvorrichtung zur Unterbrechung einer Hochvoltleitung für ein Kraftfahrzeug

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20170505

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20190911

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20230126