EP3928337A1 - Schaltvorrichtung - Google Patents

Schaltvorrichtung

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Publication number
EP3928337A1
EP3928337A1 EP20704010.6A EP20704010A EP3928337A1 EP 3928337 A1 EP3928337 A1 EP 3928337A1 EP 20704010 A EP20704010 A EP 20704010A EP 3928337 A1 EP3928337 A1 EP 3928337A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotary cylinder
switching device
rotation
contact
contact bridge
Prior art date
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Granted
Application number
EP20704010.6A
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP3928337C0 (de
EP3928337B1 (de
Inventor
Wolfgang Bogner
Wilhelm Brandl
Lothar Hofmeister
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.)
Ellenberger and Poensgen GmbH
Original Assignee
Ellenberger and Poensgen GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Ellenberger and Poensgen GmbH filed Critical Ellenberger and Poensgen GmbH
Publication of EP3928337A1 publication Critical patent/EP3928337A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3928337C0 publication Critical patent/EP3928337C0/de
Publication of EP3928337B1 publication Critical patent/EP3928337B1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/12—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage
    • H01H1/14—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting
    • H01H1/20—Bridging contacts
    • H01H1/2041—Rotating bridge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/12—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage
    • H01H1/14—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting
    • H01H1/20—Bridging contacts
    • H01H1/2041—Rotating bridge
    • H01H1/205—Details concerning the elastic mounting of the rotating bridge in the rotor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/12—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage
    • H01H1/14—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting
    • H01H1/20—Bridging contacts
    • H01H1/2083—Bridging contact surfaces directed at an oblique angle with respect to the movement of the bridge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/50—Means for increasing contact pressure, preventing vibration of contacts, holding contacts together after engagement, or biasing contacts to the open position
    • H01H1/54—Means for increasing contact pressure, preventing vibration of contacts, holding contacts together after engagement, or biasing contacts to the open position by magnetic force

Definitions

  • the invention relates to a switching device for switching an electrical load on a supply network, with a rotary cylinder adjustable in rotation about an axis of rotation, in which a contact bridge is received.
  • an electrical load an electrical consumer
  • electrical energy it is expediently connected to an electrical supply network.
  • the supply network has a number of direct current networks and / or alternating current networks, each of the direct current networks and the alternating current networks forming a so-called supply branch.
  • the load if the load is to be operated permanently, it must be supplied from this (first) supply branch in the event of a failure of the supply branch of the supply network connected to it, i.e. if this supply branch does not provide any electrical energy or only insufficient electrical energy to operate the load switched to another (second) supply branch of the supply network who.
  • an alternating current network (AC supply branch) connected to the load fails, the load is switched to a direct current network (DC supply branch) for an emergency supply.
  • AC supply branch alternating current network
  • DC supply branch direct current network
  • the load is connected to the supply network by means of a power supply unit.
  • a power supply unit typically has a buffer, for example condensate ren, which, in the event of a failure of the supply branch connected to the load, provide sufficient electrical energy to operate the load for a comparatively short period of time, also known as bridging time.
  • the bridging time is about 10 ms (milliseconds)
  • Mechanical switches can be used to switch the load between two supply branches of the supply network. However, a comparatively long period of time is necessary for switching such mechanical switches, which is typically longer than the bridging time that can be partially realized by means of the network buffer. As a result, the load is not supplied with sufficient electrical energy, for example, so that it cannot be operated reliably or its operation can even be completely interrupted.
  • semiconductor switches are used to switch the load between two supply branches. With these, however, there is no galvanic separation of the corresponding supply branch from the load. However, galvanic isolation is necessary for some applications, in particular due to safety requirements, so that these semiconductor switches cannot be used.
  • the invention is based on the object of specifying a suitable switching device.
  • the switching device should be used to switch a load and / or switch the load between at least two supply branches of a supply network as quickly as possible.
  • the switching device has a rotatably adjustable, ie rotatable, rotary cylinder about an axis of rotation.
  • the switching device also has an actuator coupled to it.
  • the rotary cylinder is preferably designed as a hollow cylinder so that its moment of inertia is as low as possible.
  • a first contact bridge is received in the rotary cylinder, which is rotationally fixed with respect to the rotary cylinder.
  • a contact also referred to as a contact piece, is arranged each Weil.
  • the contact is attached to the respective end.
  • the contact is riveted, welded or soldered to the respective end.
  • the contacts sit in a respective recess in the lateral surface of the rotary cylinder and protrude beyond the lateral surface, in particular in a radial direction perpendicular to the axis of rotation.
  • the recesses are preferably arranged in an opposite position in the rotary cylinder. In other words, the recesses are preferably arranged on a common straight line which is arranged perpendicular to the axis of rotation and runs through it.
  • the switching device has a receptacle for the rotary cylinder. This is introduced as a separate part in a housing of the switching device or is preferably integrated into the housing, in particular molded onto it.
  • a number of mating contacts are arranged in the receptacle such that two of the mating contacts are electrically connected by means of the first contact bridge or the mating contacts are electrically separated by adjusting the rotary cylinder to a corresponding rotational position (angular position).
  • the number of mating contacts thus comprises two mating contacts or more than two mating contacts. So at least two Gegenkon contacts are arranged in the recording.
  • two of the mating contacts or, if only two mating contacts are present the two mating contacts are electrically connected to one another in a corresponding rotary position by means of the first contact bridge and electrically (galvanically) separated from one another in a different rotary position.
  • one of these two mating contacts is connected to a (first) load connection for the load. So this is the counter contact (on the load side) for connecting the load and the other (network-side) mating contact of the two mating contacts, in particular via an associated supply network connection, provided for connection to the supply network.
  • the rotary cylinder is rotated (rotationally adjusted) in such a way that the corresponding mating contacts are no longer electrically connected by means of the first contact bridge, ie are galvanically separated from one another.
  • a comparatively reliable separation of the load from the supply network is advantageous due to the galvanic separation.
  • the rotary cylinder is rotated (rotatably adjusted) in such a way that the corresponding mating contacts are electrically connected by means of the first contact bridge. He advantageously follows the switching of the electrical load using the rotary adjustment of the Drehzy Linders comparatively quickly.
  • a load-side first mating contact and a first mating contact assigned to the respective supply branch are provided for switching the first load connection from a first supply branch to a second supply branch of the supply network for each of the supply branches.
  • the number of mating contacts includes the first mating contacts.
  • the switching of the first load connection provided for the load from the first supply branch to the second supply branch is brought about by a rotary adjustment of the first contact bridge. Due to the rotary adjustment, the first mating contact on the mains side of the first supply branch is electrically separated from the first mating contact on the load side and the first mating contact on the mains side of the second supply branch is electrically connected to the first mating contact on the load side by means of the first contact bridge.
  • the first load connection can be connected to the first or to the second supply branch, so that a corresponding electrical potential is applied there.
  • This embodiment of the switching device is used in particular if the two supply networks have the same reference potential, in particular ground, and this is applied to the load.
  • a second contact bridge is provided for switching a second load connection provided for the load from the first supply branch to the second supply branch of the supply network.
  • the load is switchable and expediently also switched between the first load connection and the second load connection and thus between the first contact bridge and the second contact bridge.
  • One of the contact bridges is connected upstream of the load and the other of the contact bridges is connected downstream of the load.
  • a second counter-contact on the load side and a second counter-contact on the network side assigned to the respective supply branch are provided for each of the supply branches.
  • the second contact bridge is rotationally fixed with respect to the rotary cylinder, in other words the second contact bridge rotates through the same angle and around the same axis of rotation as the rotary cylinder when it is rotationally adjusted.
  • the number of mating contacts includes the second mating contacts. Analogously to switching the first load connection from the first supply branch to the second supply branch, the switching of the second load connection from the first supply branch to the second supply branch is effected by a rotary adjustment of the second contact bridge.
  • the switching of the first load connection for the electrical load from the first supply branch to the second supply branch or vice versa follows comparatively quickly on the basis of the rotary adjustment of the rotary cylinder first.
  • the switching time required for this is less than 5 ms (milliseconds). In particular, it is thus possible to switch the first load connection before the bridging time set out at the beginning has expired.
  • the load is intended for connection between the first and the second contact bridge.
  • both the first load connection and the second load connection are switched together, that is, synchronously, from the first supply branch to the second supply branch or vice versa. Furthermore, it is thus particularly advantageously made possible to switch the load between a first supply branch designed as a direct current network and a second supply branch designed as an alternating current network or between two alternating current networks or between two direct current networks with different reference potentials.
  • the switching device has one or more further contact bridges for this purpose, which are received in at least one further rotary cylinder in a rotationally fixed manner to the first contact bridge.
  • both the first contact bridge and the second contact bridge are accommodated in the rotary cylinder, a cylinder intermediate base of the rotary cylinder being arranged between the first contact bridge and the second contact bridge, and the first contact bridge and the second contact bridge, suitably are arranged rotated to one another by 90 ° with respect to the axis of rotation.
  • the Zylin are der Eisengeber and the outer surface of the rotary cylinder preferably from an electrically insulating material. Due to the inclusion of the two contact bridges in the rotary cylinder, the two contact bridges are advantageously arranged in a space-saving manner. This aspect represents an independent invention.
  • the switching device has two separate rotary cylinders for this purpose, the two rotary cylinders being non-rotatable with respect to one another.
  • the first mating contacts and the second mating contacts are arranged in mutually parallel and spaced planes which are oriented perpendicular to the axis of rotation.
  • the corresponding contact bridge is expediently arranged in each of the two levels. Unintentional contacting of the first contact bridge with the second mating contacts or the second contact bridge with the first mating contacts is thus avoided.
  • first contact bridge With the arrangement of the first contact bridge, the second contact bridge and possibly further contact bridges in mutually parallel and spaced planes, it is also possible to use three phases, for example a neutral conductor being switched by means of one of the contact bridges, or alternatively several loads analogous to the manner shown above Switching.
  • the mating contacts expediently have an equidistant Winkelab stand with respect to the axis of rotation to one another.
  • the angular distance between the mating contacts is 45 °.
  • the distance between the mating contacts is 90 ° divided by the number of supply branches.
  • the actuator has a permanent magnet that is coupled to the rotary cylinder in a rotationally fixed manner and rotatable about the axis of rotation as well as a coil.
  • the coil is expediently arranged on the side of the permanent magnet facing away from the rotary cylinder.
  • the coil is used to generate a magnetic field that causes the rotary cylinder to rotate.
  • the permanent magnet is disk-shaped and extends in a plane oriented perpendicular to the axis of rotation. Furthermore, the permanent magnet is expediently circular.
  • the coil axis preferably extends perpendicular to the axis of rotation.
  • the coil suitably comprises a soft magnetic core, at the two ends of which a pole piece with a (magnetic pole) surface oriented parallel to the permanent magnet is arranged.
  • the permanent magnet has two, in particular semicircular, sectors, the magnetic polarization of the two sectors being directed in or against a parallel to the axial direction.
  • the sectors are preferably arranged with respect to the axis of rotation in such a way that the axis of rotation runs in an imaginary dividing plane between the sectors.
  • the permanent magnet is expediently coupled to the rotary cylinder in a rotationally fixed manner by means of a holding element.
  • the holding element has a cover which is arranged on the side of the permanent magnet facing away from the coil and at least partially covers this side of the permanent magnet.
  • the cover or, alternatively, the entire retaining element is formed from a soft magnetic material.
  • This aspect also represents an independent invention. In this way, the magnetic field is guided by means of the cover in the area of the permanent magnet and / or absorption of the magnetic flux through the cover is improved. This advantageously facilitates the displacement of the magnetic field of the permanent magnet when the coil is energized.
  • the rotational movement of the permanent magnet and thus of the rotary cylinder thus effected takes place comparatively efficiently in this way and / or the rotation takes place comparatively quickly, that is to say at a comparatively high rotational speed.
  • the guidance of the magnetic field in the area of the permanent magnet and / or the absorption of the magnetic flux of the magnetic field to enable a comparatively fast field displacement when the coil is energized are thus further improved.
  • the cover is expediently as flat as possible with respect to a direction along the axis of rotation.
  • the cover has the smallest possible extent in the axial direction.
  • the expansion in the axial direction is less than half the expansion perpendicular to the axis of rotation, for example less than the radius if the cover is circular.
  • their moment of inertia is comparatively low.
  • its expansion is selected to be so large that sufficient absorption of the magnetic flux for the rotary adjustment can be achieved
  • the cover is step-shaped, conical, or hemispherical.
  • the expansion of the cover towards the axis of rotation preferably increases.
  • the moment of inertia of the folding element is comparatively low and the guidance of the magnetic field is improved.
  • the rotational movement of the folding element is limited in both directions of rotation about the axis of rotation.
  • This aspect represents an independent invention.
  • the first contact bridge is used to make the first counter-contact on the load side with the network-side first Gegenkon contact connected to the first supply branch.
  • the other of the load-side first countercontacts with the other of the network-side first countercontact for the second supply branch is by means of the first contact bridge connected.
  • the holding element has, according to a suitable embodiment, a (cover) recess in the form of a segment of a circle, in particular with respect to the axis of rotation, with the walls of the cover that limit the cover recess in the direction of rotation when the holding element is rotated.
  • a stop for a stop element is preferably arranged, in particular integrally formed, on a housing receiving the holding element.
  • the stop element is bolt-like and extends parallel to the axis of rotation.
  • the stop element is wedge-shaped and engages in the cover recess in the radial direction.
  • the walls are expediently arranged in such a way that the maximum possible angle of rotation between the first end position and the second end position, i.e. between the maximum possible deflections of the retaining element in the directions of rotation, the angular distances between the network-side first mating contacts or the network-side second mating contacts with respect to each other Rotation axis corresponds to se.
  • the recess is preferably arranged in such a way that the plane of separation of the sectors of the permanent magnet, which is oriented perpendicular to the permanent magnet, runs between the walls.
  • the permanent magnet is automatically pressed against this wall and is advantageously held in a stable manner against an undefined rotary adjustment, in particular not caused by an energization of the coil.
  • the coil of the actuator has an inductance less than 0.5 mH (MilliHenry), in particular less than 0.2 mH and / or an ohmic resistance less than 0.5 ohm, in particular less 0.1 ohms.
  • a time required for switching is 5 ms or less, so that in the event of a failure of the supply branch connected to it, the load can and expediently be switched to the respective other supply branch without impairing the operation of the load.
  • the first contact bridge and / or the second contact bridge are designed as a leaf spring, so that the contacts attached to their ends can be adjusted resiliently in the radial direction. In this way, the contact pressure against the mating contacts is increased and a comparatively reliable electrical contact is achieved.
  • the outer surface of the rotary cylinder serves as a stop for the leaf spring, so that the adjustment of the contacts in the radial direction is limited.
  • the contact bridges are suitably omega-shaped. In other words, they have a circular arc shape, with wings extending on the outside and essentially concentrically with respect to this being formed on the ends of the circular arc shape.
  • the contact bridges are formed from a copper alloy, in particular a copper-beryllium alloy such as CuBe, CuBe 2 .
  • a copper alloy in particular a copper-beryllium alloy such as CuBe, CuBe 2 .
  • These materials advantageously have a comparatively high resilience.
  • the mating contacts and / or the contacts are, for example, made of silver (Ag) or of an alloy containing silver, in particular AgSnO or AgCdO educated. These materials have a comparatively high electrical conductivity.
  • the first contact bridge and / or the second contact bridge each have two slots, each of which extends from the ends of the corresponding contact bridge in a plane perpendicular to the axis of rotation, forming corresponding bridge legs.
  • a contact is arranged on each of the bridge legs.
  • the switching device also suitably has an auxiliary spring for the first contact bridge or for the second auxiliary bridge, preferably one auxiliary spring each for the first contact bridge and for the second contact bridge.
  • the auxiliary spring acts on the ends of the first contact bridge or the second contact bridge with a spring force in the radial direction, so that a contact pressure of the contact on the respective mating contact is further increased.
  • the auxiliary spring is arranged on the corresponding contact bridge or preferably joined to it.
  • the auxiliary spring has, for example, noses which are received in the slots of the associated contact bridge.
  • the auxiliary spring is also firmly attached to the ends of the respective con tact bridge, for example by soldering or welding.
  • the receptacle which receives the rotary cylinder has ribs directed radially inward, ie towards the axis of rotation, in which the mating contacts are arranged on the side facing the axis of rotation.
  • the ribs of the receptacle are curved towards the axis of rotation. In this way, the pressure of the increases in the course of the rotary adjustment Contact against the rib or against the mating contact arranged in this advantageously comparatively evenly.
  • the rotary cylinder is at least slightly braked as it rotates due to the increasing pressure and the associated friction.
  • the switching device has a cage-like insulating element with axial struts, that is to say struts extending along the axis of rotation.
  • the ribs of the receptacle are arranged between the struts.
  • the struts are preferably at a greater distance from the axis of rotation than the ribs. As a result, grinding of the contacts on the struts is avoided during the rotary movement of the rotary cylinder.
  • the struts preferably have a comparatively smooth surface, so that if the contacts nevertheless rub against the struts, friction is comparatively small.
  • An annular (extinguishing) gap is formed between the rotary cylinder and the ribs and between the rotary cylinder and the struts.
  • its gap width that is to say its extension in the radial direction, is between 50 ⁇ m and 200 ⁇ m.
  • the arc When an arc occurs, which is generated in particular as a result of the separation of the electrical connection of one of the contact bridges from a mating contact connected to a DC voltage network, the arc extends over a comparatively large area due to the comparatively small gap width. In particular, the arc is cooled because of this and advantageously goes out comparatively quickly.
  • the insulating element is made of a material which emits an extinguishing gas to extinguish the arc upon exposure to the arc that may possibly arise during switching.
  • Polyoxymethylene (POM) which also has a comparatively smooth surface, is particularly suitable for this.
  • the switching device is provided for a power supply unit.
  • a power supply unit advantageously has the switching device in one of the variants set out above.
  • the switching device is dimensioned in particular for voltages up to 420 V with direct voltage or 320 V with alternating voltage and currents up to 26 A with direct current and 25 A with alternating current.
  • the power supply unit is used in data communication applications.
  • Fig. 1 shows a schematic circuit structure, wherein a load can be switched by means of a switching device between two supply branches of a Versor supply network
  • Fig. 2 shows the switching device in a perspective exploded view, where in the switching device has a rotary cylinder that can be driven to rotate about an axis of rotation by means of an actuator and a receptacle for the rotary cylinder, with mating contacts arranged in the receptacle by a rotation of the rotary cylinder in the receptacle by means of a first or second contact bridge can be electrically connected,
  • 3 shows the switching device in a longitudinal section with a cutting axis having the axis of rotation, the actuator having a coil and a permanent magnet which is rigidly coupled to the rotary cylinder by means of a holding element, the holding element being formed from a soft magnetic material
  • 4 is a perspective view of the rotary cylinder with the omega-shaped first contact bridge received therein and the omega-shaped second contact bridge received therein, with between the first contact bridge a cylinder intermediate floor of the rotary cylinder is arranged on,
  • 5a is a perspective view of the receptacle for the rotary cylinder, where the receptacle has ribs extending towards the axis of rotation, on the inner sides of which the mating contacts are arranged,
  • FIG. 5b shows a perspective view of the receptacle according to FIG. 5a, with an insulating part being arranged in the receptacle, the webs of which are arranged between the ribs of the receptacle,
  • 6a is a perspective view of the holding element arranged in a rotationally fixed manner on the permanent magnet, the holding element having a cover which partially covers the permanent magnet, and where the cover has a circular segment-shaped cover recess,
  • 6b is a perspective view of the one held on the holding element
  • Permanent magnets wherein the coil is arranged on the side of the permanent magnet facing away from the holding element, and wherein a coil axis of the coil runs parallel to the permanent magnet
  • Fig. 7 is a perspective view of a housing in which the Halteele element is rotatably mounted, the housing having wedge-shapedschlagsele elements for the cover recess,
  • Fig. 8a schematically shows a cross section of the switching device with a sectional plane spanned by the first contact bridge, the Wegvor direction for each of the supply branches each having a load-side first mating contact and a network-side first mating contact assigned to the respective supply branch, one of the load-side first mating contacts by means of the first The contact bridge is electrically connected to the first mating contact on the network side connected to the first supply branch
  • 8b schematically shows a cross section of the switching device according to FIG. 4a, with the other of the load-side first mating contacts being connected to the first mating contact on the mains side connected to the second supply branch by a rotation of the rotary cylinder, and
  • Switching device with only a single supply branch being provided for the load, and with this supply branch being connectable to or disconnecting from the load by means of the first contact bridge by a rotation of the rotary cylinder.
  • FIG. 1 shows schematically a circuit structure in which a load 4 can be switched from a first supply branch 6 of a supply network 8 to a second supply branch 10 of the supply network 8 and vice versa by means of a switching device 2.
  • the first supply branch 6 is configured, for example, as a direct current network with a voltage of 380 V and the second supply branch 10 as an alternating current network with a voltage of 277 V.
  • the second supply branch 10 is shown in phantom.
  • the load 4 is connected between a first load connection 12 of the switching device 2 and a second load connection 14 of the switching device 2.
  • the switching device 2 has a switch 16 in each case.
  • the two switches 16 form a switching system and are by means of a Actuator 18 can be switched between corresponding switch positions.
  • the actuator 18 is in turn activated by a control unit 20.
  • the switching device 2 has this, as in particular in FIG. 2 and FIG. 3 shows a rotary cylinder 22 with a circumferential surface 24, which can be rotatably adjusted about an axis of rotation D, the rotary cylinder 22 being rotatably adjustable by means of the actuator 18.
  • the switching device 2 has a first contact bridge 26 which is held in a rotationally fixed manner in the rotary cylinder 22, at the ends of which two contacts 28 are arranged, the contacts 28 being seated in a respective recess 30 of the lateral surface 24 of the rotary cylinder 22 and in one for rotation axis D protrude in the vertical radial direction R beyond the lateral surface 24.
  • the switching device has a second contact bridge 32, which is also received in the rotary cylinder 22 (FIG. 4), and at the two ends of which the two contacts 28 are arranged.
  • a second contact bridge 32 Between the first contact bridge 26 and the second contact bridge 32, an intermediate cylinder base 34 of the rotary cylinder 22, which is integrally formed on the lateral surface 24 of the rotary cylinder 22, is arranged.
  • the first contact bridge 26 and the second contact bridge 32 are rotated through 90 ° with respect to the axis of rotation D.
  • the contacts 28 arranged on the contact bridges 26 and 32 are thus arranged in mutually spaced and parallel (contact) planes which are oriented perpendicular to the axis of rotation D.
  • the switching device 2 has a receptacle 38 for the rotary cylinder 22 integrated in a housing 36.
  • the receptacle 38 has radially inwardly directed ribs 40 in which mating contacts 42, 42 ', 44, 44', 46, 46 ', 48, 48' on the side of the respective rib 40 facing the axis of rotation D are angeord net, cf. in particular Fig. 5a.
  • the switching device 2 has the first mating contact 42 on the load side and the first mating contact 44 on the network side.
  • the switching device 2 has the first mating contact 42 'on the load side and the first mating contact 44' on the network side.
  • the mating contacts 42, 44 or 42 ', 44' to be connected are in each case opposite one another with respect to the axis of rotation D.
  • the switching device 2 has the second countercontact 46 on the load side and the second countercontact 48 on the network side for connecting the second load connection 14 to the first supply branch 6.
  • the switching device 2 has the second countercontact 46 'on the load side and the second countercontact 48' on the network side.
  • the opposing contacts to be connected are 46, 48 and 46 ‘, 48 'with respect to the axis of rotation D opposite each other.
  • a 45 ° angle is formed between the mating contacts 44 and 44 'and between the mating contacts 48 and 48' with respect to the axis of rotation D.
  • the mating contacts 42, 42 ', 44, 44' for switching the first load connection 12 are arranged in a common (mating contact) plane oriented perpendicular to the axis of rotation D, the mating contacts 46, 46 ', 48, 48' for switching of the second load connection 14 are arranged in a common further (mating contact) plane that is parallel to and spaced apart from this (mating contact) plane. These two levels correspond to the (contact) levels that the contacts 28 of the first contact bridge 26 and the second contact bridge 32 have.
  • the switching device 2 has a cage-like insulating element 50, the struts 52 of which are arranged with respect to a direction of rotation about the axis of rotation D between the ribs 40 of the receptacle 38.
  • an annular (extinguishing) gap 54 with a gap width b which is less than 200 ⁇ m is formed between the rotary cylinder 22 and the ribs 40 and between the rotary cylinder 22 and the struts 52.
  • an annular (extinguishing) gap 54 with a gap width b which is less than 200 ⁇ m is formed. Because of such a small gap width b, an arc that may be generated (formed) during a switching process is expanded in the gap 54 to a comparatively large area and is thus cooled. As a result, extinction of the arc is accelerated.
  • the insulating element 50 is made of a material, in particular polyoxymethylene (POM), to support the extinguishing of the arc that may be formed during switching, which emits an extinguishing gas when the arc acts on it.
  • POM polyoxymethylene
  • the first contact bridge 26 and the second contact bridge 32 are designed as an omega-shaped leaf spring, so that the contacts 28 can be adjusted in the radial direction R in a resilient manner.
  • a contact pressure (contact pressure) of the contacts 28 on the mating contacts 42, 42 ', 44, 44', 46, 46 ', 48, 48' is increased and a comparatively reliable electrical contact is realized.
  • the first contact bridge 26 and the second contact bridge 32 each have two slots 56, which extend from the ends of the respective contact bridge 26 and 32 in a spanned by means of this and perpendicular to
  • Rotation axis D run oriented plane. Due to the slots 56, two bridge legs 58 running parallel to one another are formed at each end of the respective contact bridges 26 and 32, one of the contacts 28 being arranged on each of the bridge legs 58. So on one of the bridge legs 58 one of the contacts 28 and another of the contacts 28 on the other bridge leg is arranged. Consequently, there is a uniform contact pressure of the contacts 28 against the mating contacts 42, 42 ', 44, 44', 46, 46 ', 48, 48' even in the case of ribs 40 and / or the mating contacts 42, 42 ', 44 which are uneven along the axis of rotation D , 44 ', 46, 46', 48, 48 'allows.
  • an auxiliary spring 60 is provided for each contact bridge 26 and 32, which the ends of the respectively assigned con. clock bridge 26 or 32 with a force applied in the radial direction R with an additional spring.
  • the auxiliary spring 60 is also omega-shaped and con centric to the associated contact bridge 26 and 32 arranged and attached to this.
  • the auxiliary spring 60 has lugs 62 which are received in the slots 56 of the associated contact bridge 26 and 32, respectively.
  • the ribs 40 also have a curvature towards the axis of rotation D (cf. also FIGS. 8a and 8b). In other words, the distance in the radial direction R at the end of the respective rib 40 with respect to a direction of rotation about the axis of rotation D is greater than in a central (central) region of the rib 40.
  • the actuator 18 of the switching device 2 has a disk-shaped permanent magnet 64 extending perpendicular to the axis of rotation D, which is coupled (connected) to the rotary cylinder 22 in a rotationally fixed manner by means of a holding element 66, cf. in particular Figures 2, 3, 6a and 6b.
  • the intermediate cylinder base 34 formed on the lateral surface 24 of the rotary cylinder 22 has a screw receptacle 68 for a screw 70, by means of which the rotary cylinder 22 is screw-fastened to the holding element 66.
  • the holding element 66 is rotatably mounted in the housing 36 by means of bearings 72.
  • the actuator 18 also has a coil 74. This is used to generate a magnetic field which, due to the interaction with the magnetic field of the permanent magnet 64, a rotational adjustment thereof and due to the coupling of the rotary cylinder 22 with the contact bridges 26 and 32 received therein acts.
  • the permanent magnet 64 has two semicircular sectors 76, the magnetic polarization of which is directed essentially opposite to one another and directed parallel to the axis of rotation D.
  • a parting plane T of the two sector Ren is parallel to the axis of rotation D, the axis of rotation D being arranged in the parting plane.
  • the axis of the coil 74 extends perpendicular to the axis of rotation D.
  • the coil 74 comprises a soft magnetic core 75, at both ends of which a pole piece 77 made of a soft magnetic material with a (magnetic pole) surface oriented parallel to the permanent magnet 64 is arranged.
  • the holding element 66 has a cover 78 formed from a soft magnetic material for the permanent magnet 64.
  • the cover 78 is arranged on the side of the permanent magnet 64 facing away from the coil 74 and partially covers this side in an (axial) direction parallel to the axis of rotation D.
  • the holding element 66 and in particular its cover 78 serve to guide the magnetic field in the area of the permanent magnet 64, so that when the coil 74 is energized, a comparatively fast field displacement of the magnetic field of the permanent magnet 64 occurs, which results in a comparatively fast rotation of the permanent magnet 64 .
  • the expansion of the cover 78 in the axial direction is less than that of its expansion in the radial direction.
  • the cover 78 is as flat as possible with respect to a direction along the axis of rotation and its moment of inertia is reduced.
  • the cover 78 is designed in steps.
  • the expansion in the axial direction towards the axis of rotation D increases. At most, their expansion in the axial direction, that is to say parallel to the axis of rotation D, is selected in such a way that sufficient absorption of the magnetic flux for the rotary adjustment can be achieved.
  • the permanent magnet 64 also has a notch 80 as an assembly aid. This is arranged in the parting plane T of the two sectors 76.
  • the coil 74 has an inductance of less than 0.5 mH and / or an ohmic resistance of less than 0.5 ohm. This enables a comparatively rapid increase in a coil current. Consequently, one is correspondingly faster Increase in the field strength of the magnetic field generated by the coil when it is energized, and thus a correspondingly rapid rotational adjustment of the permanent magnet with the contact bridges 26 and 32 coupled to it in a rotationally fixed manner.
  • the control unit 20 has capacitors (not shown further) and connected to the coil 74, by means of which the coil current can be provided in a correspondingly short time.
  • the cover 78 has two with respect to the axis of rotation D opposite and circular segment-shaped cover recesses 82.
  • the walls 84 of the cover 78 delimiting the cover recess 82 in the respective direction of rotation act at a stop for a wedge-shaped stop element 86 formed on the housing (FIG. 7). This protrudes in the radial direction R between the walls 84. In this way, a rotational movement of the holding element 66 and thus of the contact bridges 26 and 32 in both directions of rotation about the axis of rotation D is limited.
  • the walls 84 are arranged in such a way that the maximum possible angle of rotation of the holding element 66, here 45 °, between the end positions, i.e. between the maximum possible adjustment positions (deflections) of the two directions of rotation, the angular distances between the first mating contacts 44 and 44 on the network side 'and the network-side second mating contacts 48 and 48' to each other be with respect to the axis of rotation D corresponds.
  • Figures 8a and 8b show schematically the switching device 2 in a cross section, the cutting plane running perpendicular to the axis of rotation and through the first mating contacts 42, 42 ', 44, 44'. Accordingly, the second Ge counter contacts 46, 46 ', 48, 48' are arranged outside this cutting plane. For the purpose of better understanding, these mating contacts 46, 46 ', 48, 48' are shown in dotted lines.
  • the position of the first contact bridge 26 is corresponding to the first end position with respect to the corresponding direction of rotation about the axis of rotation D, in which end position further rotation in this direction of rotation by means of the stop element 86 is prevented.
  • the first mating contact 44 assigned to the first supply branch 6 and the first mating contact 42 on the load side are electrically connected to one another.
  • the electrical connection of the two first mating contacts 42 and 44 is separated.
  • the first contact bridge 26 shows the position of the first contact bridge 26 corresponding to the second end position with respect to the corresponding direction of rotation about the axis of rotation D.
  • the first contact bridge 26 is used to connect the first mating contact 44 'on the network side assigned to the second supply branch 10 and the first mating contact 42 on the load side 'electrically connected to each other.
  • the electrical connection of the two first mating contacts 42 'and 44' is separated.
  • the switches 16 are each formed by means of the first contact bridge 26 and the second contact bridge 32 and the contacts 28 arranged at their ends, so that with a corresponding adjustment position by means of the first contact bridge 26 and by means of the second contact bridge 32, the network-side counter contacts 44, 44 ', 48, 48' and the corresponding load-side mating contacts 42, 42 and 46, 46 'are connected to one another.
  • FIG. 8c An alternative embodiment of the switching device 2 is shown in FIG. 8c.
  • the switching device 2 only has a first network-side opposite contact 44 and a first mating contact 42 on the load side, which can be electrically connected by means of the first contact bridge 26.
  • the above dargestell th statements apply analogously to this embodiment of the switching device 2.
  • the rotational movement of the holding element 66 is limited in such a way that in one of the end positions the first network-side mating contact 44 and the load-side first mating contact 42 are connected to one another by means of the first contact bridge 26. In the other end position, the two mating contacts 42 and 44 are galvanically isolated from one another.
  • the alternative configuration of the switching device 2 according to FIG. 8c is used to disconnect or connect the (single) first supply branch 6 from or to the load 4.
  • a switching device 2 for switching an electrical load 4 on a supply network 8 is to be regarded as an independent invention, which includes a rotary cylinder 22 with a circumferential surface 24 that can be rotatably adjusted about an axis of rotation D, an actuator 18 for rotary adjustment of the rotary cylinder 22, and one in the rotary cylinder 22 in a rotationally fixed manner received first contact bridge 26, at the ends of which a contact 28 is arranged, the contacts 28 sitting in a respective recess 30 of the lateral surface 24 of the rotary cylinder 22 and protruding beyond the lateral surface 24, and a receptacle 38 for the rotary cylinder 22, in which receptacle a number of mating contacts 42, 42 ', 44, 44', 46, 46 ', 48, 48' is arranged, the mating contacts 42, 42 ', 44, 44', 46, 46 ', 48, 48' are arranged in such a way that, by rotational adjustment of the rotary cylinder 22, two of the mating contacts
  • a switching device 2 for switching an electrical load 4 to a supply network 8 is to be regarded as an independent invention, which includes a rotary cylinder 22 with a circumferential surface 24 that can be rotatably adjusted about an axis of rotation D, an actuator 18 for rotational adjustment of the rotary cylinder 22, and one in the rotary cylinder 22 in a rotationally fixed manner recorded first contact bridge 26 and a second contact bridge 32 received therein, at the ends of which a contact 28 is arranged, the contacts 28 being seated in a respective recess 30 of the lateral surface 24 of the rotary cylinder 22 and protruding beyond the lateral surface 24, and a receptacle 38 for the rotary cylinder 22, in which a number of mating contacts 42, 42 ', 44, 44', 46, 46 ', 48, 48' is arranged, the mating contacts 42, 42 ', 44, 44', 46, 46 ', 48, 48' are arranged in such a way that by rotational adjustment of the rotary cylinder 22,
  • a switching device 2 for switching an electrical load 4 to a supply network 8 is to be regarded as an independent invention, which includes a rotary cylinder 22 with a circumferential surface 24 that can be rotatably adjusted about an axis of rotation D, an actuator 18 for rotational adjustment of the rotary cylinder 22, and one in the rotary cylinder 22 in a rotationally fixed manner recorded first contact bridge 26, at the ends of which a contact 28 is arranged, the contacts 28 sitting in a respective recess 30 of the lateral surface 24 of the rotary cylinder 22 and protrude beyond the lateral surface 24, and a receptacle 38 for the rotary cylinder 22, in which a number of mating contacts 42, 42 ', 44, 44', 46, 46 ', 48, 48' are arranged, the mating contacts 42, 42 ', 44, 44', 46, 46 ', 48, 48 'Are arranged in such a way that, by rotational adjustment of the rotary cylinder 22, two of the mating contacts 42, 42',
  • a switching device 2 for switching an electrical load 4 to a supply network 8 is to be regarded as an independent invention, which includes a rotary cylinder 22 with a circumferential surface 24 that can be rotatably adjusted about an axis of rotation D, an actuator 18 for rotational adjustment of the rotary cylinder 22, and one in the rotary cylinder 22 in a rotationally fixed manner recorded first contact bridge 26, at the ends of which a contact 28 is arranged, the contacts 28 sitting in a respective recess 30 of the lateral surface 24 of the rotary cylinder 22 and protrude beyond the lateral surface 24, and a receptacle 38 for the rotary cylinder 22 in which a number of mating contacts 42, 42 ', 44, 44', 46, 46 ', 48, 48' is arranged, the mating contacts 42, 42 ', 44, 44', 46, 46 ', 48, 48' such are arranged that by rotational adjustment of the rotary cylinder 22, two of the mating contacts 42, 42 ', 44, 44', 46
  • a switching device 2 for switching an electrical load 4 to a supply network 8 is to be regarded as an independent invention, which includes a rotary cylinder 22 with a circumferential surface 24 that can be rotatably adjusted about an axis of rotation D, an actuator 18 for rotational adjustment of the rotary cylinder 22, and one in the rotary cylinder 22 in a rotationally fixed manner recorded first contact bridge 26, at the ends of which a contact 28 is arranged, the contacts 28 sitting in a respective recess 30 of the lateral surface 24 of the rotary cylinder 22 and protrude beyond the lateral surface 24, and a receptacle 38 for the rotary cylinder 22 in which a number of mating contacts 42, 42 ', 44, 44', 46, 46 ', 48, 48' is arranged, the mating contacts 42, 42 ', 44, 44', 46, 46 ', 48, 48' such are arranged that by rotational adjustment of the rotary cylinder 22, two of the mating contacts 42, 42 ', 44, 44', 46
  • a switching device 2 for switching an electrical load 4 to a supply network 8 is to be regarded as an independent invention, which includes a rotary cylinder 22 with a circumferential surface 24 that can be rotatably adjusted about an axis of rotation D, an actuator 18 for rotational adjustment of the rotary cylinder 22, and one in the rotary cylinder 22 in a rotationally fixed manner recorded first contact bridge 26, at the ends of which a contact 28 is arranged, the contacts 28 sitting in a respective recess 30 of the lateral surface 24 of the rotary cylinder 22 and protrude beyond the lateral surface 24, and a receptacle 38 for the rotary cylinder 22 in which a number of mating contacts 42, 42 ', 44, 44', 46, 46 ', 48, 48' is arranged, the mating contacts 42, 42 ', 44, 44', 46, 46 ', 48, 48' such are arranged that by rotational adjustment of the rotary cylinder 22, two of the mating contacts 42, 42 ', 44, 44', 46
  • a switching device 2 for switching an electrical load 4 to a supply network 8 is to be regarded as an independent invention, which includes a rotary cylinder 22 with a circumferential surface 24 that can be rotatably adjusted about an axis of rotation D, an actuator 18 for rotational adjustment of the rotary cylinder 22, and one in the rotary cylinder 22 in a rotationally fixed manner recorded first contact bridge 26, at the ends of which a contact 28 is arranged, the contacts 28 sitting in a respective recess 30 of the lateral surface 24 of the rotary cylinder 22 and protrude beyond the lateral surface 24, and a receptacle 38 for the rotary cylinder 22 in which a number of mating contacts 42, 42 ', 44, 44', 46, 46 ', 48, 48' is arranged, the mating contacts 42, 42 ', 44, 44', 46, 46 ', 48, 48' such are arranged that by rotational adjustment of the rotary cylinder 22, two of the mating contacts 42, 42 ', 44, 44', 46
  • a switching device 2 for switching an electrical load 4 to a supply network 8 is to be regarded as an independent invention, which includes a rotary cylinder 22 with a circumferential surface 24 that can be rotatably adjusted about an axis of rotation D, an actuator 18 for rotational adjustment of the rotary cylinder 22, and one in the rotary cylinder 22 in a rotationally fixed manner recorded first contact bridge 26, at the ends of which a contact 28 is arranged, the contacts 28 sitting in a respective recess 30 of the lateral surface 24 of the rotary cylinder 22 and protrude beyond the lateral surface 24, and a receptacle 38 for the rotary cylinder 22, in which a number of mating contacts 42, 42 ', 44, 44', 46, 46 ', 48, 48' are arranged, the mating contacts 42, 42 ', 44, 44', 46, 46 ', 48, 48 'Are arranged in such a way that, by rotational adjustment of the rotary cylinder 22, two of the mating contacts 42, 42',

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  • Rotary Switch, Piano Key Switch, And Lever Switch (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung (2) zum Schalten einer elektrischen Last (4) an einem Versorgungsnetz (8), Die Schaltvorrichtung weist einen um eine Drehachse (D) rotatorisch verstellbaren Drehzylinder (22) mit einer Mantelfläche (24), einen Aktor (18) zum Drehverstellen des Drehzylinders (22), eine im Drehzylinder (22) rotationsfest aufgenommene erste Kontaktbrücke (26), an deren Enden jeweils ein Kontakt (28) angeordnet ist, wobei die Kontakte (28) in einer jeweiligen Aussparung (30) der Mantelfläche (24) des Drehzylinders (22) einsitzen und über die Mantelfläche (24) hinausragen, und eine Aufnahme (38) für den Drehzylinder (22) auf, in welcher eine Anzahl an Gegenkontakte (42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48') derart angeordnet ist, dass durch ein Drehverstellen des Drehzylinders (22) zwei der Gegenkontakte (42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48') mittels der ersten Kontaktbrücke (26) elektrisch verbunden oder die Gegenkontakte (42, 42', 44, 44', 46,46', 48, 48') elektrisch getrennt sind.

Description

Beschreibung
Schaltvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung zum Schalten einer elektrischen Last an einem Versorgungsnetz, mit einem um eine Drehachse rotatorisch verstellba ren Drehzylinder, in welchem eine Kontaktbrücke aufgenommen ist.
Zur Versorgung einer elektrischen Last (eines elektrischen Verbrauchers) mit elektrischer Energie ist diese zweckmäßig an ein elektrisches Versorgungsnetz angeschlossen.
In einem Fehlerfall des Versorgungnetzes oder der Last kann es dabei notwendig sein, die Last vom Versorgungsnetz (elektrisch) zu trennen. Beispielsweise weist das Versorgungsnetz eine Anzahl an Gleichstromnetzen und/oder Wechselstrom netzen auf, wobei jedes der Gleichstromnetze und der Wechselstromnetze einen sogenannten Versorgungszweig bilden. Soll die Last allerdings dauerhaft betrie ben werden, muss diese bei einem Ausfall des an diese angeschlossenen Ver sorgungszweigs des Versorgungsnetzes, also sofern dieser Versorgungszweigs keine elektrische Energie oder lediglich eine zum Betrieb der Last nicht ausrei chende elektrische Energie bereitstellt, von diesem (ersten) Versorgungszweig auf einen anderen (zweiten) Versorgungszweig des Versorgungsnetz geschaltet wer den. Beispielsweise wird die Last bei Ausfall eines mit der Last verbundenen Wechselstromnetz (AC-Versorgungszweig) für eine Notversorgung auf einen Gleichstromnetz (DC-Versorgungszweig) geschaltet.
Beispielsweise ist die Last mittels eines Netzteils an das Versorgungsnetz ange schlossen. Dieses weist typischerweise einen Puffer, beispielsweise Kondensato- ren auf, welche bei einem Ausfall des an die Last angeschlossenen Versorgungs zweigs für eine vergleichsweise kurze, auch als Überbrückungszeit bezeichnete, Zeitdauer ausreichend elektrische Energie zum Betrieb der Last zur Verfügung stellen. Die Überbrückungszeit beträgt dabei etwa 10 ms (Millisekunden)
Um die Last zwischen zwei Versorgungszweigen des Versorgungsnetzes zu schalten, können mechanische Schalter verwendet werden. Allerdings ist für das Schalten solcher mechanischen Schalter eine vergleichsweise lange Zeitdauer notwendig, welche typischerweise länger ist als die mittels des Puffers des Netz teils realisierbare Überbrückungszeit. Infolge dessen wird die Last beispielsweise nicht ausreichend mit elektrischer Energie versorgt, so dass diese nicht zuverläs sig betrieben oder sogar deren Betrieb vollständig unterbrochen werden kann.
Alternativ werden Halbleiterschalter zum Schalten der Last zwischen zwei Versor gungszweigen herangezogen. Bei diesen erfolgt allerdings keine galvanische Trennung des entsprechenden Versorgungszweiges von der Last. Allerdings ist eine galvanische Trennung für manche Anwendungen, insbesondere aufgrund von sicherheitstechnischen Vorgaben, erforderlich, so dass diese Halbleiterschal ter nicht verwendet werden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine geeignete Schaltvorrichtung anzu- geben. Insbesondere sollen dabei mittels der Schaltvorrichtung ein Schalten einer Last und/oder ein Schalten der Last zwischen mindestens zwei Versorgungszwei gen eines Versorgungsnetzes möglichst schnell erfolgen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unter ansprüche.
Die Schaltvorrichtung weist hierzu einen um eine Drehachse rotatorisch verstell baren, also drehbaren, Drehzylinder auf. Zum Drehverstellen des Drehzylinders weist die Schaltvorrichtung des Weiteren einen mit diesem gekoppelten Aktor (Ak tuator) auf. Vorzugsweise ist der Drehzylinder dabei hohlzylindrisch ausgebildet, so dass dessen Trägheitsmoment möglichst gering ist. Dabei ist im Drehzylinder eine erste Kontaktbrücke aufgenommen, welche bezüg lich des Drehzylinders rotationsfest ist. An den Enden der Kontaktbrücke ist je weils ein auch als Kontaktstück bezeichneter Kontakt angeordnet. Insbesondere ist der Kontakt am jeweiligen Ende befestigt. Beispielsweise ist der Kontakt hierzu an das jeweilige Ende genietet, geschweißt oder gelötet. Die Kontakte sitzen in einer jeweiligen Aussparung der Mantelfläche des Drehzylinders ein und ragen über die Mantelfläche, insbesondere in einer zur Drehachse senkrechten Radial richtung, hinaus. Vorzugsweise sind die Aussparungen dabei in einer Gegenüber stellung im Drehzylinder angeordnet. Mit anderen Worten sind die Aussparungen vorzugsweise auf einer gemeinsamen Geraden angeordnet, welche senkrecht zur Drehachse angeordnet ist und durch diese verläuft.
Weiterhin weist die Schaltvorrichtung eine Aufnahme für den Drehzylinder auf. Diese ist dabei als ein separates Teil in einem Gehäuse der Schaltvorrichtung eingebracht oder vorzugsweise in das Gehäuse integriert, insbesondere an dieses angeformt.
In der Aufnahme ist eine Anzahl an Gegenkontakten (Gegenkontaktstücken) der art angeordnet, dass durch ein Drehverstellen des Drehzylinders in eine entspre- chende Drehposition (Winkelposition) zwei der Gegenkontakte mittels der ersten Kontaktbrücke elektrisch verbunden oder die Gegenkontakte elektrisch getrennt sind. Die Anzahl an Gegenkontakte umfasst somit zwei Gegenkontakte oder mehr als zwei Gegenkontakte. Also sind in der Aufnahme mindestens zwei Gegenkon takte angeordnet. Zusammenfassend sind zwei der Gegenkontakt bzw., sofern lediglich zwei Gegenkontakte vorhanden sind, die beiden Gegenkontakte in einer entsprechenden Drehposition mittels der ersten Kontaktbrücke elektrisch mitei nander verbunden und in einer hierzu unterschiedlichen Drehposition elektrisch (galvanisch) voneinander getrennt. Zum Schalten einer elektrischen Last an einem Versorgungsnetz, also zum Ver binden der Last mit dem Versorgungsnetz oder zum Trennen der Last vom Ver sorgungsnetz, ist dabei einer dieser beiden Gegenkontakte mit einem (ersten) Lastanschluss für die Last verbunden. Also ist dieser (lastseitige) Gegenkontakt zum Anschließen der Last und der andere (netzseitige) Gegenkontakt der beiden Gegenkontakte, insbesondere über einen zugeordneten Versorgungsnetzan schluss, zum Anschließen an das Versorgungsnetz vorgesehen.
Zusammenfassend wird zum Trennen der Last vom Versorgungsnetz der Drehzy linder derart gedreht (drehverstellt), dass die entsprechenden Gegenkontakte nicht weiter mittels der ersten Kontaktbrücke elektrisch verbunden, also galva nisch voneinander getrennt sind. Vorteilhaft ist aufgrund der galvanischen Tren nung ist ein vergleichsweise sicheres Trennen der Last vom Versorgungsnetz rea lisiert. Entsprechend wird zum Verbinden der Last mit dem Versorgungsnetz der Drehzylinder derart gedreht (drehverstellt), dass die entsprechenden Gegenkon takte mittels der ersten Kontaktbrücke elektrisch verbunden sind. Vorteilhaft er folgt das Schalten der elektrischen Last anhand der Drehverstellung des Drehzy linders vergleichsweise schnell.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung sind zum Schalten des ersten Lastan schlusses von einem ersten Versorgungszweig auf einen zweiten Versorgungs zweig des Versorgungsnetzes für jeden der Versorgungszweige jeweils ein last seitiger erster Gegenkontakt und ein dem jeweiligen Versorgungszweig zugeord neter erster Gegenkontakt vorgesehen. Die Anzahl an Gegenkontakten umfasst die ersten Gegenkontakte. Dieser Aspekt stellt eine eigenständige Erfindung dar.
Das Schalten des für die Last vorgesehenen ersten Lastanschlusses vom ersten Versorgungszweig auf den zweiten Versorgungszweig ist durch eine Drehverstel lung der ersten Kontaktbrücke bewirkt. Dabei wird aufgrund der Drehverstellung der netzseitige erste Gegenkontakt des ersten Versorgungszweigs vom lastseiti gen ersten Gegenkontakt elektrisch getrennt und der netzseitige erste Gegenkon takt des zweiten Versorgungszweig mittels der ersten Kontaktbrücke mit dem an deren lastseitigen ersten Gegenkontakt elektrisch verbunden.
Analoges gilt für das Schalten des ersten Lastanschlusses vom zweiten Versor gungszweig auf den ersten Versorgungszweig. Zusammenfassend ist auf diese Weise der erste Lastanschluss mit dem ersten bzw. mit dem zweiten Versorgungszweig verbindbar, so dass dort ein entspre chendes elektrisches Potential anliegt. Diese Ausgestaltung der Schaltvorrichtung wird insbesondere dann herangezogen, sofern die beiden Versorgungsnetze das gleiche Bezugspotential, insbesondere Masse, aufweisen und dieses an der Last anliegt.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist zum Schalten eines für die Last vor gesehenen zweiten Lastanschlusses vom ersten Versorgungszweig auf den zwei- ten Versorgungszweig des Versorgungsnetzes eine zweite Kontaktbrücke vorge sehen. Die Last ist dabei zwischen den ersten Lastanschluss und den zweiten Lastanschluss und somit zwischen die erste Kontaktbrücke und die zweite Kon taktbrücke schaltbar und zweckmäßigerweise auch geschaltet. So ist eine der Kontaktbrücken der Last vorgeschaltet und die andere der Kontaktbrücken der Last nachgeschaltet.
Weiterhin sind für jeden der Versorgungszweige jeweils ein lastseitiger zweiter Gegenkontakt und ein dem jeweiligen Versorgungszweig zugeordneter netzseiti ger zweiter Gegenkontakt vorgesehen. Dabei ist die zweite Kontaktbrücke rotati- onsfest bezüglich des Drehzylinders, mit anderen Worten dreht die zweite Kon taktbrücke um den gleichen Winkel und um die gleiche Drehachse wie der Dreh zylinder bei dessen Drehverstellung. Die Anzahl an Gegenkontakten umfasst die zweiten Gegenkontakte. In analoger Weise zum Schalten des ersten Lastanschlusses vom ersten Versor gungszweig auf den zweiten Versorgungszweig ist das Schalten des zweiten Lastanschlusses vom ersten Versorgungszweig auf den zweiten Versorgungs zweig durch eine Drehverstellung der zweiten Kontaktbrücke bewirkt. Also wird aufgrund der Drehverstellung des Drehzylinders - und somit der zweiten Kontakt- brücke - der netzseitige zweite Gegenkontakt des erste Versorgungszweigs vom lastseitigen Gegenkontakt elektrisch getrennt und der netzseitige zweite Gegen kontakt des zweiten Versorgungszweig mittels der zweiten Kontaktbrücke mit dem anderen lastseitigen zweiten Gegenkontakt elektrisch verbunden. Vorteilhaft er- folgt das Schalten des ersten Lastanschlusses für die elektrische Last vom ersten Versorgungszweig auf den zweiten Versorgungszweig oder umgekehrt anhand der Drehverstellung des Drehzylinders ersten vergleichsweise schnell. Beispiels weise beträgt eine hierzu notwendige Schaltzeit weniger als 5 ms (Millisekunden). Insbesondere ist es somit ermöglicht, den ersten Lastanschluss vor Ablauf der eingangs dargelegten Überbrückungszeit zu schalten.
Zusammenfassend ist die Last zum Anschluss zwischen der ersten und der zwei ten Kontaktbrücke vorgesehen.
Aufgrund der zueinander rotationsfesten Anordnung der ersten und der zweiten Kontaktbrücke werden sowohl der erste Lastanschluss als auch der zweite Last anschluss zusammen, also synchron, vom ersten Versorgungszweig auf den zweiten Versorgungszweig oder umgekehrt geschaltet. Weiterhin ist es somit be- sonders vorteilhafterweise ermöglicht, die Last zwischen einem als Gleichstrom netz ausgebildeten ersten Versorgungszweig und einem als Wechselstromnetz ausgebildeten zweiten Versorgungszweig oder zwischen zwei Wechselstromnet zen oder zwischen zwei Gleichstromnetzen mit unterschiedlichen Bezugspotentia len zu schalten.
Beispielsweise können in analoger Weise weitere Versorgungszweige des Ver sorgungsnetzes an die Last geschaltet werden. Insbesondere weist die Schaltvor richtung hierfür eine oder mehrere weitere Kontaktbrücken auf, welche in zumin dest einem weiteren Drehzylinder rotationsfest zur ersten Kontaktbrücke aufge- nommen sind.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Schaltvorrichtung sind sowohl die erste Kontaktbrücke als auch die zweite Kontaktbrücke im Drehzylinder aufge nommen, wobei zwischen der ersten Kontaktbrücke und der zweiten Kontaktbrü- cke ein Zylinderzwischenboden des Drehzylinders angeordnet ist, und wobei die erste Kontaktbrücke und die zweite Kontaktbrücke, geeigneterweise um 90°, be züglich der Drehachse zueinander verdreht angeordnet sind. Dabei sind der Zylin derzwischenboden sowie die Mantelfläche des Drehzylinders vorzugsweise aus einem elektrisch isolierend wirkenden Material gebildet. Aufgrund der Aufnahme der beiden Kontaktbrücken in den Drehzylinder sind die beiden Kontaktbrücken vorteilhaft bauraumsparend angeordnet. Dieser Aspekt stellt eine eigenständige Erfindung dar.
Alternativ hierzu weist die Schaltvorrichtung hierzu zwei separate Drehzylinder auf, wobei die beiden Drehzylinder zueinander rotationsfest sind.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung sind die ersten Gegenkontakte und die zweiten Gegenkontakte in zueinander parallelen und beabstandeten Ebenen angeordnet, welche senkrecht zur Drehachse orientiert sind. Zweckmäßig ist in den beiden Ebenen jeweils die entsprechende Kontaktbrücke angeordnet. Somit ist eine unbeabsichtigte Kontaktierung der ersten Kontaktbrücke mit den zweiten Gegenkontakten bzw. der zweiten Kontaktbrücke mit den ersten Gegenkontakten vermieden.
Bei der Anordnung der ersten Kontaktbrücke, der zweiten Kontaktbrücke und ggf. weiterer Kontaktbrücken in zueinander parallelen und beabstandeten Ebenen ist es auch ermöglicht, dreiphasig, wobei beispielsweise ein Nullleiter mittels einer der Kontaktbrücken geschaltet wird, oder alternativ mehrere Lasten analog zu der oben dargestellten Weise zu Schalten.
Zweckmäßigerweise weisen die Gegenkontakte einen äquidistanten Winkelab stand bezüglich der Drehachse zueinander auf. Bei zwei Versorgungszweigen, denen jeweils vier Gegenkontakten zugeordnet sind, beträgt der Winkelabstand der Gegenkontakte also 45°.
Ist eine Schaltung der Last zwischen mehr als zwei Versorgungszweigen vorge sehen, so beträgt der Abstand der Gegenkontakte 90° dividiert durch die Anzahl der Versorgungszweige.
Gemäß einer geeigneten Weiterbildung weist der Aktor einen rotationsfest mit dem Drehzylinder gekoppelten und um die Drehachse drehbaren Dauermagneten sowie eine Spule auf. Die Spule ist dabei zweckmäßigerweise auf der dem Dreh zylinder abgewandten Seite des Dauermagneten angeordnet. Die Spule dient der Erzeugung eines eine Rotation des Drehzylinders bewirkenden Magnetfeldes. Der Dauermagnet ist dabei scheibenförmig ausgebildet und erstreckt sich in einer senkrecht zur Drehachse orientierten Ebene. Weiterhin ist der Dauermagnet zweckmäßigerweise kreisförmig ausgebildet.
Vorzugsweise erstreckt sich die Spulenachse senkrecht zur Drehachse. Zudem umfasst die Spule geeigneterweise einen weichmagnetischen Kern, an dessen beiden Enden jeweils einen Polschuh mit einer zum Dauermagneten parallel ori entierten (Magnetpol-)Fläche angeordnet ist.
Gemäß einer geeigneten Ausgestaltung weist der Dauermagnet zwei, insbeson dere halbkreisförmige, Sektoren auf, wobei die magnetische Polarisation der bei- den Sektoren in bzw. entgegen einer parallel der Axialrichtung gerichtet ist. Dabei sind die Sektoren bezüglich der Drehachse vorzugsweise derart angeordnet, dass die Drehachse in einer gedachten Trennebene zwischen den Sektoren verläuft.
Zweckmäßig ist der Dauermagnet mittels eines Halteelements rotationsfest mit dem Drehzylinder gekoppelt. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist das Halteelement eine Abdeckung auf, welche auf der der Spule abgewandten Seite des Dauermagneten angeordnet ist und diese Seite des Dauermagneten zumin dest teilweise überdeckt. Die Abdeckung oder alternativ das gesamte Halteele ment ist dabei aus einem weichmagnetischen Material gebildet. Dieser Aspekt stellt ebenfalls eine eigenständige Erfindung dar. Auf diese Weise ist das magne tische Feld mittels der Abdeckung im Bereich des Dauermagneten geführt und/oder eine Aufnahme des magnetischen Flusses durch die Abdeckung ist ver bessert. Dies erleichtert vorteilhaft die Verdrängung des magnetischen Feldes des Dauermagneten bei Bestromung der Spule. Die damit bewirkte Drehbewegung des Dauermagneten und somit des Drehzylinders erfolgt auf diese Weise ver gleichsweise effizient und/oder die Drehung erfolgt vergleichsweise schnell, also mit einer vergleichsweise hohen Drehgeschwindigkeit. Die Führung des magnetischen Feldes im Bereich des Dauermagneten und/oder die Aufnahme des magnetischen Flusses des magnetischen Feldes zur Ermögli chung einer vergleichsweise schnellen Feldverdrängung bei der Bestromung der Spule sind somit weiter verbessert.
Zweckmäßigerweise ist die Abdeckung möglichst flach bezüglich einer Richtung entlang der Drehachse. Mit anderen Worten weist die Abdeckung eine möglichst geringe Ausdehnung in Axialrichtung auf. Insbesondere beträgt die Ausdehnung in Axialrichtung weniger als die Hälfte der Ausdehnung senkrecht zur Drehachse, beispielsweise weniger als der Radius sofern die Abdeckung kreisförmig ausge bildet ist. Somit ist deren Trägheitsmoment vergleichsweise gering. Dabei ist de ren Ausdehnung allerdings so groß gewählt, dass eine ausreichende Aufnahme des magnetischen Flusses für die Drehverstellung realisierbar ist
Beispielsweise ist die Abdeckung stufenförmig, kegelförmig, oder halbkugelförmig. Vorzugsweise nimmt dabei die Ausdehnung der Abdeckung zur Drehachse hin zu. Somit ist das Trägheitsmoment des Flalteelements vergleichsweise gering und die Führung des magnetischen Feldes verbessert.
In zweckmäßiger Ausgestaltung ist die Drehbewegung des Flalteelements in beide Drehrichtungen um die Drehachse begrenzt. Dieser Aspekt stellt eine eigenstän dige Erfindung dar. Bevorzugt ist dabei bei einer (ersten Endposition) Drehposition des Drehzylinders, welcher einer maximal möglichen Auslenkung bzw. Drehver stellung in einer der beiden Drehrichtungen entspricht, mittels der ersten Kontakt brücke der lastseitig erste Gegenkontakt mit dem netzseitigen ersten Gegenkon takt für den ersten Versorgungszweig verbunden. Bei einer (zweiten Endposition) Drehposition des Drehzylinders, welcher einer maximal möglichen Auslenkung bzw. Drehverstellung in der anderen der beiden Drehrichtungen entspricht, ist mit tels der ersten Kontaktbrücke der andere der lastseitigen ersten Gegenkontakte mit dem anderen der netzseitigen ersten Gegenkontakt für den zweiten Versor gungszweig verbunden.
Analoges gilt für die zweiten Gegenkontakte und die zweite Kontaktbrücke. Zur Begrenzung der Drehbewegung des Halteelements weist dessen Abdeckung gemäß einer geeigneten Ausgestaltung eine, insbesondere bezüglich der Dreh achse kreissegmentförmige, (Abdeckungs-)Aussparung auf, wobei bei einer Dre- hung des Halteelements die die Abdeckungs-Aussparung in Drehrichtung begren zenden Wände der Abdeckungs-Aussparung einen Anschlag für ein Anschlag element bilden. Vorzugsweise ist das Anschlagelement an einem das Halteele ment aufnehmenden Gehäuse angeordnet, insbesondere angeformt. Beispiels weise ist das Anschlagelement bolzenartig und erstreck sich parallel zu Drehach- se. Alternativ ist das Anschlagelement keilförmig ausgebildet und greift in Radial richtung in die Abdeckungs-Aussparung ein.
Zweckmäßigerweise sind die Wände derart angeordnet, dass der maximal mögli che Drehwinkel zwischen der ersten Endposition und der zweiten Endposition, also zwischen den maximal möglichen Auslenkungen des Halteelements der bei den Drehrichtungen, den Winkelabständen der netzseitigen ersten Gegenkontakte bzw. der netzseitigen zweiten Gegenkontakte zueinander bezüglich der Drehach se entspricht. Weiterhin ist die Aussparung bevorzugt derart angeordnet, dass die senkrecht zum Dauermagneten orientierte Trennebene der Sektoren des Dauermagneten zwischen den Wänden verläuft. Somit wird nach einer erfolgten Drehverstellung des Halteelements, entsprechend welcher die Trennebene der Sektoren gegen eine mittels der Achse des Spulenkerns und der Drehachse aufgespannten Ebene zu einer der Wände hin verdreht angeordnet ist, aufgrund einer Wechselwirkung des Dauermagneten mit dem Spulenkern und den daran angeordneten Polschuh, der Dauermagnet selbsttätig gegen diese Wand gedrückt und vorteilhaft stabil gegen eine Undefinierte, insbesondere nicht durch eine Bestromung der Spule bewirkte, Drehverstellung gehalten.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung weist dass die Spule des Aktors eine Induktivität kleiner als 0,5 mH (MilliHenry), insbesondere kleiner als 0,2 mH und/oder einen ohmschen Widerstand kleiner als 0,5 Ohm, insbesondere kleiner 0,1 Ohm auf. Auf diese Weise ist ein vergleichsweise schneller Anstieg eines Spulenstromes und somit ein vergleichsweise schneller Anstieg der Feldstärke des bei der Bestromung der Spule von dieser erzeugten Magnetfeldes ermöglicht. Die Drehbewegung des Dauermagneten und entsprechend des Drehzylinders mit dem darin aufgenommenen Kontaktbrücken erfolgt somit vergleichsweise schnell. Insbesondere ist es auf diese Weise ermöglicht, die jeweiligen Lastanschlüsse zwischen dem ersten Versorgungszweig und dem zweiten Versorgungszweig, al so vom ersten auf den zweiten Versorgungszweig oder umgekehrt, vor einem Ab lauf der eingangs erwähnten Übergangszeit zu schalten. Insbesondere beträgt eine zum Schalten notwendige Zeit 5 ms oder weniger, so dass besonders vorteil haft die Last bei einem Ausfall des mit diesem verbundenen Versorgungszweig ohne Beeinträchtigung des Betriebs der Last auf den jeweils anderen Versor gungszweig geschaltet werden kann und zweckmäßigerweise auch wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die erste Kontaktbrücke und/oder die zweite Kontaktbrücke als eine Blattfeder ausgebildet, sodass die an deren En den befestigten Kontakte federelastisch in Radialrichtung verstellbar sind. Auf die se Weise ist ein Anpressdruck der Kontakte an die Gegenkontakte erhöht und eine vergleichsweise zuverlässige elektrische Kontaktierung realisiert. Dabei dient die Mantelfläche des Drehzylinders als ein Anschlag für die Blattfeder, so dass die Verstellung der Kontakte in Radialrichtung begrenzt ist.
Geeigneter Weise sind die Kontaktbrücken Omega-förmig. Mit anderen Worten weisen diese eine Kreisbogenform auf, wobei an den Enden der Kreisbogenform außenseitig und im Wesentlichen konzentrisch bezüglich dieser verlaufende Flü gel angeformt sind.
Beispielsweise sind die Kontaktbrücken aus einer Kupferlegierung, insbesondere einer Kupfer-Beryllium-Legierung wie CuBe, CuBe2 gebildet. Diese Materialien weisen vorteilhaft ein vergleichsweise hohe Federelastizität auf.
Die Gegenkontakte und/oder die Kontakte sind beispielsweise aus Silber (Ag), oder aus einer Silber aufweisenden Legierung, insbesondere AgSnO oder AgCdO gebildet. Diese Materialien weisen eine vergleichsweise hohe elektrische Leitfä higkeit auf.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weisen die erste Kontaktbrücke und/oder die zweite Kontaktbrücke jeweils zwei Schlitze aufweist, welche sich jeweils unter Bildung von entsprechenden Brückenschenkeln von den Enden der entsprechen den Kontaktbrücke ausgehend in einer Ebene senkrecht zur Drehachse erstre cken. Dabei ist an jedem der Brückenschenkel jeweils ein Kontakt angeordnet. Dieser Aspekt stellt eine eigenständige Erfindung dar.
Auf diese Weise sind zwei, insbesondere unabhängig, voneinander federnd ge haltene Kontakte für einen Gegenkontakt vorgesehen. Somit ist ein Kontaktdruck ausgleich verbessert. Geeigneterweise weist die Schaltvorrichtung weiterhin eine Hilfsfeder für die erste Kontaktbrücke oder für die zweite Hilfsbrücke, vorzugsweise jeweils eine Hilfsfe der für die erste Kontaktbrücke und für die zweite Kontaktbrücke, auf. Dabei be aufschlagt die Hilfsfeder die Enden der ersten Kontaktbrücke bzw. der zweiten Kontaktbrücke mit einer Federkraft in Radialrichtung, so dass ein Kontaktdruck des Kontaktes auf den jeweiligen Gegenkontakt weiter vergrößert ist. Dieser As pekt stellt eine eigenständige Erfindung dar.
Insbesondere ist die Hilfsfeder an der entsprechenden Kontaktbrücke angeordnet oder vorzugsweise an diese gefügt. Hierzu weist die Hilfsfeder beispielsweise Na- sen auf, welche in den Schlitzen der zugeordneten Kontaktbrücke aufgenommen sind. Vorzugsweise ist die Hilfsfeder weiterhin an den Enden der jeweiligen Kon taktbrücke stoffschlüssig, beispielsweise durch Löten oder Schweißen, befestigt.
In zweckmäßiger Ausgestaltung weist die Aufnahme, welche den Drehzylinder aufnimmt, radial einwärts, also zur Drehachse hin, gerichtete Rippen auf, in wel chen die Gegenkontakte an deren der Drehachse zugewandten Seite angeordnet sind. In vorteilhafter Ausgestaltung sind die Rippen der Aufnahme zur Drehachse hin gewölbt. Auf diese Weise wächst im Zuge der Drehverstellung der Druck des Kontaktes gegen die Rippe bzw. gegen den in dieser angeordneten Gegenkontakt vorteilhalft vergleichsweise gleichmäßig. Zudem wird der Drehzylinder bei dessen Drehung aufgrund des größer werdenden Drucks und einer damit einhergehenden Reibung zumindest geringfügig abgebremst.
Die Schaltvorrichtung weist gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ein käfigarti ges Isolierelement mit axialen, also sich entlang der Drehachse erstreckenden, Streben auf. Zwischen den Streben sind die Rippen der Aufnahme angeordnet. Dieser Aspekt stellt eine eigenständige Erfindung dar.
Vorzugsweise weisen die Streben einen größeren Abstand zur Drehachse auf als die Rippen. Folglich ist bei der Drehbewegung des Drehzylinders ein Schleifen der Kontakte an den Streben vermieden. Vorzugsweise weisen die Streben eine ver gleichsweise glatte Oberfläche auf, so dass, falls die Kontakte dennoch an den Streben schleifen, eine Reibung vergleichsweise klein ist.
Zwischen dem Drehzylinder und den Rippen sowie zwischen dem Drehzylinder und den Streben ist dabei ein ringförmiger (Lösch-)Spalt gebildet. In zweckmäßi ger Ausgestaltung beträgt dessen Spaltbreite, also dessen Ausdehnung in Radial richtung zwischen 50 pm und 200 pm.
Bei Entstehung eines Lichtbogens, welcher insbesondere infolge der Trennung der elektrischen Verbindung einer der Kontaktbrücken von einem mit einem Gleichspannungsnetz verbundenen Gegenkontakt erzeugt wird, erstreckt sich der Lichtbogen aufgrund der vergleichsweise kleinen Spaltbreite über eine ver gleichsweise große Fläche. Insbesondere ist der Lichtbogen aufgrund dessen ge kühlt und erlischt vorteilhaft vergleichsweise schnell.
Weiterhin ist das Isolierelement gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung aus einem solchen Material ist, welches bei Einwirkung des gegebenenfalls beim Schalten entstehenden Lichtbogens ein Löschgas zum Löschen des Lichtbogens abgibt. Insbesondere ist hierfür Polyoxymethylen (POM) geeignet, welches zudem eine vergleichsweise glatte Oberfläche aufweist. Beispielsweise ist die Schaltvorrichtung für ein Netzteil vorgesehen. Mit anderen Worten weist ein solches Netzteil vorteilhaft die Schaltvorrichtung in einer der oben dargelegten Varianten auf. Weiterhin ist die Schaltvorrichtung insbesondere für Spannungen bis 420 V bei Gleichspannung bzw. 320 V bei Wechselspannung und Ströme bis 26 A bei Gleichstrom und 25 A bei Wechselstrom dimensioniert. Beispielsweise wird das Netzteil in Datenkommunikationsanwendungen verwen det.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Schaltungsaufbau, wobei eine Last mittels einer Schaltvorrichtung zwischen zwei Versorgungszweigen eines Versor gungsnetzes schaltbar ist,
Fig. 2 die Schaltvorrichtung in einer perspektivischen Explosionsdarstellung, wo bei die Schaltvorrichtung einen mittels eines Aktors um eine Drehachse drehantreibbaren Drehzylinder und eine Aufnahme für den Drehzylinder aufweist, wobei durch eine Drehung des Drehzylinders in der Aufnahme angeordnete Gegenkontakte mittels einer im Drehzylinder aufgenomme nen ersten oder zweiten Kontaktbrücke elektrisch verbindbar sind,
Fig. 3 in einem Längsschnitt mit einer die Drehachse aufweisenden Schnittebe ne die Schaltvorrichtung, wobei der Aktor eine Spule sowie einen Dauer magneten aufweist, welcher mittels eines Halteelements starr mit dem Drehzylinder gekoppelt ist, wobei das Halteelement aus einem Weich magnetischen Material gebildet ist, Fig. 4 in einer perspektivischen Ansicht den Drehzylinder mit der darin aufge nommenen Omega-förmigen ersten Kontaktbrücke und der darin aufge nommenen Omega-förmigen zweiten Kontaktbrücke, wobei zwischen der ersten Kontaktbrücke ein Zylinderzwischenboden des Drehzylinders an geordnet ist,
Fig. 5a in einer perspektivischen Ansicht die Aufnahme für den Drehzylinder, wo bei die Aufnahme sich zur Drehachse hin erstreckende Rippen aufweist, an deren Innenseiten die Gegenkontakte angeordnet sind,
Fig. 5b in einer perspektivischen Ansicht die Aufnahme gemäß der Fig. 5a, wobei in der Aufnahme ein Isolierteil angeordnet ist, dessen Stege zwischen den Rippen der Aufnahme angeordnet sind,
Fig. 6a in einer perspektivischen Ansicht das am Dauermagneten rotationsfest angeordnete Halteelement, wobei das Halteelement eine Abdeckung auf weist, welche den Dauermagneten teilweise abdeckt, und wobei die Ab deckung eine kreissegmentförmige Abdeckungs-Aussparung aufweist,
Fig. 6b in einer perspektivischen Ansicht den am Halteelement gehaltenen
Dauermagneten, wobei die Spule auf der dem Halteelement abgewandten Seite des Dauermagneten angeordnet ist, und wobei eine Spulenachse der Spule parallel zum Dauermagneten verläuft,
Fig. 7 in einer perspektivischen Ansicht ein Gehäuse, in welchem das Halteele ment drehbar gelagert ist, wobei das Gehäuse keilförmige Anschlagsele mente für die Abdeckung-Aussparung aufweist,
Fig. 8a schematisch einen Querschnitt der Schaltvorrichtung mit einer durch die erste Kontaktbrücke aufgespannten Schnittebene, wobei die Schaltvor richtung für jeden der Versorgungszweige jeweils einen lastseitigen ersten Gegenkontakt und einen dem jeweiligen Versorgungszweig zugeordneten netzseitigen ersten Gegenkontakt aufweist, wobei einer der lastseitigen ersten Gegenkontakte mittels der ersten Kontaktbrücke elektrisch mit dem an den ersten Versorgungszweig angeschlossenen netzseitigen ersten Gegenkontakt verbunden ist, Fig. 8b schematisch einen Querschnitt der Schaltvorrichtung gemäß der Fig. 4a, wobei durch eine Rotation des Drehzylinders der andere der lastseitigen ersten Gegenkontakte mittels der ersten Kontaktbrücke mit dem an den zweiten Versorgungszweig angeschlossenen netzseitigen ersten Gegen kontakt verbunden ist, und
Fig. 8c schematisch einen Querschnitt einer alternativen Ausgestaltung der
Schaltvorrichtung, wobei lediglich ein einziger Versorgungszweig für die Last vorgesehen ist, und wobei durch eine Rotation des Drehzylinders dieser Versorgungszweig mittels der ersten Kontaktbrücke mit der Last verbindbar oder von dieser trennbar ist.
Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.
In der Fig. 1 ist schematisch ein Schaltungsaufbau gezeigt, bei welchem mittels einer Schaltvorrichtung 2 eine Last 4 von einem ersten Versorgungszweig 6 eines Versorgungsnetzes 8 auf einen zweiten Versorgungszweig 10 des Versorgungs- netzes 8 und umgekehrt geschaltet werden kann. Dabei ist der erste Versor gungszweig 6 beispielsweise als ein Gleichstromnetz mit einer Spannung von 380 V und der zweite Versorgungszweig 10 als ein Wechselstromnetz mit einer Spannung von 277 V ausgebildet. Zum Zwecke einer verbesserten Übersicht ist der zweite Versorgungszweig 10 strichpunktiert dargestellt.
Dabei ist die Last 4 zwischen einem ersten Lastanschluss 12 der Schaltvorrich tung 2 und einem zweiten Lastanschluss 14 der Schaltvorrichtung 2 geschaltet. Zum Verbinden des ersten Lastanschlusses 12 mit dem ersten Versorgungszweig 6 oder mit dem zweiten Versorgungszweig 10, sowie zum Verbinden des zweiten Lastanschlusses 14 mit dem ersten Versorgungszweig 6 oder mit dem zweiten Versorgungszweig 10 weist die Schaltvorrichtung 2 jeweils einen Schalter 16 auf. Die beiden Schalter 16 bilden ein Schaltsystem und sind dabei mittels eines Aktors 18 zwischen entsprechenden Schalterstellungen umstellbar. Der Aktor 18 wiederum ist von einer Steuereinheit 20 angesteuert.
Um die Last 4 bei einem Ausfall des mit dieser verbundenen Versorgungszweigs 6 oder 10 ohne eine Beeinträchtigung zu betreiben, schalten die Schalter 16 ent sprechend auf den jeweils anderen Versorgungszweig 10 bzw. 6. Hierzu weist die Schaltvorrichtung 2, wie insbesondere in der Fig. 2 und der Fig. 3 erkennbar ist, einen um eine Drehachse D rotatorisch verstellbaren Drehzylinder 22 mit einer Mantelfläche 24 auf, wobei der Drehzylinder 22 mittels des Aktors 18 drehverstell- bar ist. Des Weiteren weist die Schaltvorrichtung 2 eine im Drehzylinder 22 rotati onsfest aufgenommene erste Kontaktbrücke 26 auf, an deren Enden jeweils zwei Kontakte 28 angeordnet sind, wobei die Kontakte 28 in einer jeweiligen Ausspa rung 30 der Mantelfläche 24 des Drehzylinders 22 einsitzen und in einer zur Dreh achse D senkrechten Radialrichtung R über die Mantelfläche 24 hinausragen.
Zudem weist die Schaltvorrichtung eine zweite Kontaktbrücke 32 auf, welche ebenfalls im Drehzylinder 22 aufgenommen ist (Fig. 4), und an deren beiden En den jeweils zwei Kontakte 28 angeordnet ist. Zwischen der ersten Kontaktbrücke 26 und der zweiten Kontaktbrücke 32 ist dabei ein an die Mantelfläche 24 des Drehzylinders 22 angeformter Zylinderzwischenboden 34 des Drehzylinders 22 angeordnet. Zudem sind die erste Kontaktbrücke 26 und die zweite Kontaktbrücke 32 bezüglich der Drehachse D zueinander um 90° verdreht. Die an den Kontakt brücken 26 und 32 angeordneten Kontakte 28 sind somit in zueinander beabstandeten und parallelen (Kontakt-)Ebenen angeordnet, welche senkrecht zur Drehachse D orientiert sind.
Des Weiteren weist die Schaltvorrichtung 2 eine in ein Gehäuse 36 integrierte Aufnahme 38 für den Drehzylinder 22 auf. Die Aufnahme 38 weist radial einwärts gerichtete Rippen 40 auf, in welchen Gegenkontakte 42, 42’, 44, 44’, 46, 46’, 48, 48’ an der der Drehachse D zugewandten Seite der jeweiligen Rippe 40 angeord net sind, vgl. insbesondere Fig. 5a. Die Schaltvorrichtung 2 weist zum Verbinden des ersten Lastanschlusses 12 mit dem ersten Versorgungszweige 6 den lastsei tigen ersten Gegenkontakt 42 und den netzseitigen ersten Gegenkontakt 44 auf. Zum Verbinden des ersten Lastanschlusses 12 mit dem zweiten Versorgungs zweig 10 weist die Schaltvorrichtung 2 den lastseitigen ersten Gegenkontakt 42' und den netzseitigen ersten Gegenkontakt 44' auf. Dabei liegen die zu verbinden den Gegenkontakte 42, 44 bzw. 42‘, 44' bezüglich der Drehachse D einander je- weils gegenüber.
In analoger Weise weist die Schaltvorrichtung 2 zum Verbinden des zweiten Last anschlusses 14 mit dem ersten Versorgungszweige 6 den lastseitiger zweiten Ge genkontakt 46 und den netzseitigen zweiten Gegenkontakt 48 auf. Zum Verbinden des zweiten Lastanschlusses 14 mit dem zweiten Versorgungszweig 10 weist die Schaltvorrichtung 2 den lastseitigen zweiten Gegenkontakt 46' und den netzseiti gen zweiten Gegenkontakt 48' auf. Dabei liegen die zu verbindenden Gegenkon takte 46, 48 bzw. 46‘, 48' bezüglich der Drehachse D einander jeweils gegenüber. Zudem ist zwischen den Gegenkontakten 44 und 44' sowie zwischen den Gegen kontakten 48 und 48' bezüglich der Drehachse D jeweils ein 45°-Winkel gebildet.
Die Gegenkontakte 42, 42‘, 44, 44' zum Schalten des ersten Lastanschlusses 12 sind dabei in einer gemeinsamen, senkrecht zur Drehachse D orientierten (Ge- genkontakt-)Ebene angeordnet, Die Gegenkontakte 46, 46‘, 48, 48' zum Schalten des zweiten Lastanschlusses 14 sind dabei in einer gemeinsamen zu dieser (Ge- genkontakt-)Ebene parallelen und beabstandeten weiteren (Gegenkontakt-)Ebene angeordnet. Diese beiden Ebenen entsprechen dabei den (Kontakt-)Ebenen, wel che die Kontakte 28 der ersten Kontaktbrücke 26 bzw. der zweiten Kontaktbrücke 32 aufweisen.
Wie insbesondere in der Fig. 5b erkennbar ist, weist die Schaltvorrichtung 2 ein käfigartiges Isolierelement 50 auf, dessen Streben 52 bezügliche einer Drehrich tung um die Drehachse D zwischen den Rippen 40 der Aufnahme 38 angeordnet sind. So ist zwischen dem Drehzylinder 22 und den Rippen 40 sowie zwischen dem Drehzylinder 22 und den Streben 52 ein ringförmiger (Lösch-)Spalt 54 mit einer Spaltbreite b, welche weniger als 200 pm beträgt, gebildet. Aufgrund einer solchen geringen Spaltbreite b wird ein gegebenenfalls bei einem Schaltvorgang erzeugter (gebildeter) Lichtbogen im Spalt 54 auf eine vergleichs weise große Fläche ausgedehnt und somit gekühlt. Infolge dessen ist ein Erlö schen des Lichtbogens beschleunigt.
Weiterhin ist das Isolierelement 50 zur Unterstützung des Löschens des beim Schalten gegebenenfalls gebildeten Lichtbogens aus einem Material, insbesonde re Polyoxymethylen (POM), gebildet, welches bei einer Einwirkung des Lichtbo gens auf dieses ein Löschgas abgibt.
Wie insbesondere in den Figuren 2 und 4 zu erkennen ist, ist die erste Kontakt brücke 26 und die zweite Kontaktbrücke 32 als eine Omega-förmige Blattfeder ausgebildet, sodass die Kontakte 28 federelastisch in Radialrichtung R verstellbar sind. Somit ist ein Anpressdruck (Kontaktdruck) der Kontakte 28 an die Gegen- kontakte 42, 42’, 44, 44’, 46, 46’, 48, 48’ erhöht und eine vergleichsweise zuver lässige elektrische Kontaktierung realisiert.
Die erste Kontaktbrücke 26 und die zweite Kontaktbrücke 32 weisen dabei jeweils zwei Schlitze 56 auf, welche sich von den Enden der jeweiligen Kontaktbrücke 26 bzw. 32 ausgehend in einer mittels dieser aufgespannten und senkrecht zur
Drehachse D orientierten Ebene verlaufen. Aufgrund der Schlitze 56 sind je Ende der jeweiligen Kontaktbrücken 26 bzw. 32 zwei zueinander parallel verlaufende Brückenschenkeln 58 gebildet, wobei an jedem der Brückenschenkel 58 einer der Kontakte 28 angeordnet ist. Also ist an einem der Brückenschenkel 58 einer der Kontakt 28 und am anderen Brückenschenkel ein weiterer der Kontakte 28 ange ordnet. Folglich ist ein gleichmäßiger Kontaktdruck der Kontakte 28 gegen die Gegenkontakte 42, 42’, 44, 44’, 46, 46’, 48, 48’ auch bei entlang der Drehachse D unebenen Rippen 40 und/oder der Gegenkontakte 42, 42’, 44, 44’, 46, 46’, 48, 48’ ermöglicht.
Zur Unterstützung der Federung, bzw. zur Erhöhung der in Radialrichtung R auf die Kontakte 28 wirkenden (Feder-)Kraft, ist für jede Kontaktbrücke 26 und 32 ei ne Hilfsfeder 60 vorgesehen, welche die Enden der jeweils zugeordneten Kon- taktbrücke 26 bzw. 32 mit einer in Radialrichtung R mit einer zusätzlichen Feder kraft beaufschlagt. Die Hilfsfeder 60 ist dabei ebenfalls Omega-förmig und kon zentrisch zur zugeordneten Kontaktbrücke 26 bzw. 32 angeordnet und an dieser befestigt. Hierzu weist die Hilfsfeder 60 Nasen 62 auf, welche in den Schlitzen 56 der zugeordneten Kontaktbrücke 26 bzw. 32 aufgenommen sind.
Die Rippen 40 weisen des Weiteren eine Wölbung zur Drehachse D hin auf (vgl. auch Fig. 8a und Fig. 8b). Mit anderen Worten ist der Abstand in Radialrichtung R endseitig der jeweiligen Rippe 40 bezüglich einer Drehrichtung um die Drehachse D größer als in einem zentralen (Mitten-)Bereich der Rippe 40.
Auf diese Weise wird im Zuge einer Drehbewegung der Kontakte 28 zu einem der Gegenkontakte 42, 42’, 44, 44’, 46, 46’, 48, 48’ hin, ein Druck des Kontaktes 28 gegen die Rippe 40 gleichmäßig größer, so dass die Drehverstellung gleichmäßig aufgrund einer damit einhergehenden Reibung zwischen dem Kontakt 28 und der Rippe 40 abgebremst wird.
Der Aktor 18 der Schaltvorrichtung 2 weist einen scheibenförmigen und sich in einer senkrecht zur Drehachse D erstreckenden Dauermagneten 64 auf, welcher mittels eines Halteelements 66 rotationsfest mit dem Drehzylinder 22 gekoppelt (verbunden) ist, vgl. insbesondere Figuren 2, 3, 6a und 6b. Hierzu weist der an der Mantelfläche 24 des Drehzylinders 22 angeformte Zylinderzwischenboden 34 eine Schraubaufnahme 68 für eine Schraube 70 auf, mittels welcher der Drehzylinder 22 am Halteelement 66 schraubbefestigt ist. Weiterhin ist das Halteelement 66 mittels Lager 72 drehbar im Gehäuse 36 gelagert.
Weiterhin weist der Aktor 18 eine Spule 74 auf. Diese dient der Erzeugung eines Magnetfeldes, welches aufgrund der Wechselwirkung mit dem Magnetfeld des Dauermagneten 64 eine Drehverstellung dessen und aufgrund der Kopplung des Drehzylinders 22 mit dem darin aufgenommenen Kontaktbrücken 26 und 32 be wirkt. Hierzu weist der Dauermagnet 64 zwei halbkreisförmige Sektoren 76 auf, deren magnetische Polarisation im Wesentlichen zueinander entgegen gerichtet und parallel zur Drehachse D gerichtet ist. Eine Trennebene T der beiden Sekto- ren ist dabei parallel zur Drehachse D, wobei die Drehachse D in der Trennebene angeordnet ist.
Die Achse der Spule 74 erstreckt sich dabei senkrecht zu Drehachse D. Die Spule 74 umfasst einen weichmagnetischen Kern 75, an dessen beiden Enden jeweils ein aus einem weichmagnetischen Material gebildeter Polschuh 77 mit einer zum Dauermagneten 64 parallel orientierten (Magnetpol-)Fläche angeordnet ist.
Das Halteelement 66 weist eine aus einem weichmagnetischen Material gebildete Abdeckung 78 für den Dauermagneten 64 auf. Dabei ist die Abdeckung 78 an der der Spule 74 abgewandten Seite des Dauermagneten 64 angeordnet und über deckt diese Seite in einer (Axial-)Richtung parallel zur Drehachse D teilweise. Das Halteelement 66 und insbesondere dessen Abdeckung 78 dienen der Führung des magnetischen Feldes im Bereich des Dauermagneten 64, so dass bei einer Bestromung der Spule 74 eine vergleichsweise schnellen Feldverdrängung des Magnetfeldes des Dauermagneten 64 erfolgt, was in einer vergleichsweise schnel le Drehung des Dauermagneten 64 resultiert.
Die Ausdehnung der Abdeckung 78 beträgt in Axialrichtung weniger als der deren Ausdehnung in Radialrichtung. Somit ist die Abdeckung 78 möglichst flach bezüg lich einer Richtung entlang der Drehachse und deren Trägheitsmoment reduziert. Zur weiteren Reduzierung des Trägheitsmoments ist die Abdeckung 78 stufen förmig ausgebildet. Dabei nimmt die Ausdehnung in Axialrichtung zur Drehachse D hin zu. Allenfalls ist deren Ausdehnung in Axialrichtung, also parallel zur Dreh- achse D allerdings derart gewählt, dass eine ausreichende Aufnahme des magne tischen Flusses für die Drehverstellung realisierbar ist.
Der Dauermagnet 64 weist ferner eine Kerbe 80 als Montagehilfe auf. Diese ist in der Trennebene T der beiden Sektoren 76 angeordnet.
Die Spule 74 weist dabei eine Induktivität kleiner als 0,5 mH und/oder einen ohm schen Widerstand kleiner als 0,5 Ohm auf. Dies ermöglicht einen vergleichsweise schnellen Anstieg eines Spulenstromes. Folglich ist ein entsprechend schneller Anstieg der Feldstärke des bei der Bestromung der Spule von dieser erzeugten Magnetfeldes und somit eine entsprechend schnelle Drehverstellung des Dauer magneten mit den mit diesem rotationsfest gekoppelten Kontaktbrücken 26 und 32 realisiert.
Die Steuereinheit 20 weist nicht weiter dargestellte und an die Spule 74 ange schlossene Kondensatoren auf, mittels welchen in entsprechend kurzer Zeit der Spulenstrom bereitgestellt werden kann. Die Abdeckung 78 weist zwei bezüglich der Drehachse D einander gegenüberlie gende und kreissegmentförmige Abdeckungs-Aussparungen 82 auf. Bei einer Drehung des Halteelements 66 wirken die die Abdeckungs-Aussparung 82 in der jeweiligen Drehrichtung begrenzenden Wände 84 der Abdeckung 78 einen An schlag für ein am Gehäuse angeformtes und keilförmiges Anschlagelement 86 (Fig. 7). Dieses ragt in Radialrichtung R zwischen die Wände 84. Auf diese Weise ist eine Drehbewegung des Halteelements 66 und somit der Kontaktbrücken 26 und 32 in beide Drehrichtungen um die Drehachse D begrenzt.
Die Wände 84 sind dabei derart angeordnet, dass der maximal mögliche Dreh- Winkel des Halteelements 66, hier 45°, zwischen den Endpositionen, also zwi schen den maximal möglichen Verstellpositionen (Auslenkungen) der beiden Drehrichtungen, den Winkelabständen der netzseitigen ersten Gegenkontakte 44 und 44' sowie der netzseitigen zweiten Gegenkontakte 48 und 48' zueinander be züglich der Drehachse D entspricht.
Die Figuren 8a und 8b zeigen schematisch die Schaltvorrichtung 2 in einem Quer schnitt, wobei die Schnittebene senkrecht zur Drehachse und durch die ersten Gegenkontakte 42, 42‘, 44, 44' verläuft. Dementsprechend sind die zweiten Ge genkontakte 46, 46’, 48, 48’ außerhalb dieser Schnittebene angeordnet. Zum Zwecke einer besseren Verständlichkeit sind diese Gegenkontakte 46, 46’, 48, 48’ punktiert dargestellt. In der Fig. 8a ist die Lage der ersten Kontaktbrücke 26 entsprechend der ersten Endposition bezüglich der entsprechenden Drehrichtung um die Drehachse D, in welcher Endposition eine weitere Drehung in dieser Drehrichtung mittels des An schlagelements 86 verhindert ist. Dabei sind mittels der ersten Kontaktbrücke 26 der netzseitige, dem ersten Versorgungszweig 6 zugeordnete, erste Gegenkontakt 44 und der lastseitige erste Gegenkontakt 42 elektrisch miteinander verbunden. Durch eine Drehung des Drehzylinders 22 und damit einhergehend der ersten Kontaktbrücke 26 in der mittels des Pfeils dargestellten Drehrichtung (gemäß der Darstellung der Fig. 8a entgegen des Uhrzeigersinns) wird die elektrische Verbin- düng der beiden ersten Gegenkontakte 42 und 44 getrennt.
Die Fig. 8b zeigt die Lage der ersten Kontaktbrücke 26 entsprechend der zweiten Endposition bezüglich der entsprechenden Drehrichtung um die Drehachse D. Hierbei sind mittels der ersten Kontaktbrücke 26 der dem zweiten Versorgungs- zweig 10 zugeordnete netzseitige erste Gegenkontakt 44' und der lastseitige erste Gegenkontakt 42' elektrisch miteinander verbunden. Durch eine Drehung des Drehzylinders 22 und damit einhergehend der ersten Kontaktbrücke 26 in der mit tels des Pfeils dargestellten Drehrichtung (gemäß der Darstellung der Fig. 8b im Uhrzeigersinn) wird die elektrische Verbindung der beiden ersten Gegenkontakte 42' und 44' getrennt.
Analoges gilt für die zweite Kontaktbrücke 32 und die zweiten Gegenkontakte 46, 46‘, 48, 48‘. Zusammenfassend sind die Schalter 16 jeweils mittels der ersten Kontaktbrücke 26 und der zweiten Kontaktbrücke 32 und die an deren Enden angeordneten Kon takten 28 gebildet, so dass bei entsprechender Verstellposition mittels der ersten Kontaktbrücke 26 und mittels der zweiten Kontaktbrücke 32 die netzseitigen Ge genkontakte 44, 44‘, 48, 48' und die entsprechenden lastseitigen Gegenkontakt 42, 42 bzw. 46, 46' miteinander verbunden sind.
In der Fig. 8c ist eine alternative Ausgestaltung der Schaltvorrichtung 2 dargestellt. Hierbei weist die Schaltvorrichtung 2 lediglich einen ersten netzseitigen Gegen- kontakt 44 und einen lastseitigen ersten Gegenkontakt 42 auf, welcher mittels der ersten Kontaktbrücke 26 elektrisch verbunden werden kann. Die oben dargestell ten Ausführungen gelten für diese Ausgestaltung der Schaltvorrichtung 2 analog. Insbesondere ist die Drehbewegung des Halteelemtents 66 derart begrenzt, dass in einer der Endpositionen der erste netzseitige Gegenkontakt 44 und der lastsei tige ersten Gegenkontakt 42 mittels der ersten Kontaktbrücke 26 miteinander ver bunden sind. In der anderen Endposition sind die beiden Gegenkontakte 42 und 44 galvanisch voneinander getrennt. Zusammenfassend dient die alternative Aus gestaltung der Schaltvorrichtung 2 gemäß der Fig. 8c also zum Trennen oder zum Zuschalten des (einzigen) ersten Versorgungszweigs 6 von bzw. an die Last 4.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung vom Fach mann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlas- sen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbei spielen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kom binierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
Insbesondere ist eine Schaltvorrichtung 2 zum Schalten einer elektrischen Last 4 an einem Versorgungsnetz 8 als eine eigenständige Erfindung anzusehen, welche einen um eine Drehachse D rotatorisch verstellbaren Drehzylinder 22 mit einer Mantelfläche 24, einen Aktor 18 zum Drehverstellen des Drehzylinders 22, eine im Drehzylinder 22 rotationsfest aufgenommene erste Kontaktbrücke 26, an deren Enden jeweils ein Kontakt 28 angeordnet ist, wobei die Kontakte 28 in einer jewei- ligen Aussparung 30 der Mantelfläche 24 des Drehzylinders 22 einsitzen und über die Mantelfläche 24 hinausragen, und eine Aufnahme 38 für den Drehzylinder 22, in welcher Aufnahme eine Anzahl an Gegenkontakten 42, 42’, 44, 44’, 46, 46’, 48, 48’ angeordnet ist, wobei die Gegenkontakte 42, 42’, 44, 44’, 46, 46’, 48, 48’ der art angeordnet sind, dass durch ein Drehverstellen des Drehzylinders 22 zwei der Gegenkontakte 42, 42’, 44, 44’, 46, 46’, 48, 48’ mittels der ersten Kontaktbrücke 26 elektrisch verbunden oder die Gegenkontakte 42, 42’, 44, 44’, 46, 46’, 48, 48’ elektrisch getrennt sind, und wobei zum Schalten eines für die Last 4 vorgesehe nen ersten Lastanschlusses 12 von einem ersten Versorgungszweig 6 auf einen zweiten Versorgungszweig 10 des Versorgungsnetzes 8 für jeden der Versor gungszweige 6, 10 jeweils ein lastseitiger erster Gegenkontakt 42 und ein dem jeweiligen Versorgungszweig 6, 10 zugeordneter netzseitiger erster Gegenkontakt 44 vorgesehen sind.
Weiterhin ist eine Schaltvorrichtung 2 zum Schalten einer elektrischen Last 4 an einem Versorgungsnetz 8 als eine eigenständige Erfindung anzusehen, welche einen um eine Drehachse D rotatorisch verstellbaren Drehzylinder 22 mit einer Mantelfläche 24, einen Aktor 18 zum Drehverstellen des Drehzylinders 22, eine im Drehzylinder 22 rotationsfest aufgenommene erste Kontaktbrücke 26 und eine darin aufgenommene zweite Kontaktbrücke 32, an deren Enden jeweils ein Kon takt 28 angeordnet ist, wobei die Kontakte 28 in einer jeweiligen Aussparung 30 der Mantelfläche 24 des Drehzylinders 22 einsitzen und über die Mantelfläche 24 hinausragen, und eine Aufnahme 38 für den Drehzylinder 22, in welcher eine An zahl an Gegenkontakten 42, 42’, 44, 44’, 46, 46’, 48, 48’ angeordnet ist, wobei die Gegenkontakte 42, 42’, 44, 44’, 46, 46’, 48, 48’ derart angeordnet sind, dass durch ein Drehverstellen des Drehzylinders 22 zwei der Gegenkontakte 42, 42’,
44, 44’, 46, 46’, 48, 48’ mittels der ersten Kontaktbrücke 26 und zwei weitere der Gegenkontakte 42, 42’, 44, 44’, 46, 46’, 48, 48’ mittels der zweiten Kontaktbrücke 32 elektrisch verbunden oder die Gegenkontakte 42, 42’, 44, 44’, 46, 46’, 48, 48’ elektrisch getrennt sind, wobei zwischen der ersten Kontaktbrücke 26 und der zweiten Kontaktbrücke 32 ein Zylinderzwischenboden 34 des Drehzylinders 22 angeordnet ist, und wobei die erste Kontaktbrücke 26 und die zweite Kontaktbrü cke 32 bezüglich der Drehachse D zueinander verdreht angeordnet sind.
Weiterhin ist eine Schaltvorrichtung 2 zum Schalten einer elektrischen Last 4 an einem Versorgungsnetz 8 als eine eigenständige Erfindung anzusehen, welche einen um eine Drehachse D rotatorisch verstellbaren Drehzylinder 22 mit einer Mantelfläche 24, einen Aktor 18 zum Drehverstellen des Drehzylinders 22, eine im Drehzylinder 22 rotationsfest aufgenommene erste Kontaktbrücke 26, an deren Enden jeweils ein Kontakt 28 angeordnet ist, wobei die Kontakte 28 in einer jewei ligen Aussparung 30 der Mantelfläche 24 des Drehzylinders 22 einsitzen und über die Mantelfläche 24 hinausragen, und eine Aufnahme 38 für den Drehzylinder 22, in welcher eine Anzahl an Gegenkontakten 42, 42’, 44, 44’, 46, 46’, 48, 48’ ange ordnet ist, wobei die Gegenkontakte 42, 42’, 44, 44’, 46, 46’, 48, 48’ derart ange ordnet sind, dass durch ein Drehverstellen des Drehzylinders 22 zwei der Gegen kontakte 42, 42’, 44, 44’, 46, 46’, 48, 48’ mittels der ersten Kontaktbrücke 26 elektrisch verbunden oder die Gegenkontakte 42, 42’, 44, 44’, 46, 46’, 48, 48’ elektrisch getrennt sind, wobei der Aktor 18 einen mittels eines aus weichmagne tischem Material gebildeten Halteelements 66 rotationsfest mit dem Drehzylinder 22 gekoppelten Dauermagneten 64 sowie eine Spule 74 zur Erzeugung eines ei ne Rotation des Drehzylinders 22 bewirkenden Magnetfeldes aufweist, und wobei der Dauermagnet 64 scheibenförmig ausgebildet ist und sich in einer senkrecht zur Drehachse D orientierten Ebene erstreckt.
Weiterhin ist eine Schaltvorrichtung 2 zum Schalten einer elektrischen Last 4 an einem Versorgungsnetz 8 als eine eigenständige Erfindung anzusehen, welche einen um eine Drehachse D rotatorisch verstellbaren Drehzylinder 22 mit einer Mantelfläche 24, einen Aktor 18 zum Drehverstellen des Drehzylinders 22, eine im Drehzylinder 22 rotationsfest aufgenommene erste Kontaktbrücke 26, an deren Enden jeweils ein Kontakt 28 angeordnet ist, wobei die Kontakte 28 in einer jewei ligen Aussparung 30 der Mantelfläche 24 des Drehzylinders 22 einsitzen und über die Mantelfläche 24 hinausragen, und eine Aufnahme 38 für den Drehzylinder 22, in welcher eine Anzahl an Gegenkontakten 42, 42’, 44, 44’, 46, 46’, 48, 48’ ange ordnet ist, wobei die Gegenkontakte 42, 42’, 44, 44’, 46, 46’, 48, 48’ derart ange ordnet sind, dass durch ein Drehverstellen des Drehzylinders 22 zwei der Gegen kontakte 42, 42’, 44, 44’, 46, 46’, 48, 48’ mittels der ersten Kontaktbrücke 26 elektrisch verbunden oder die Gegenkontakte 42, 42’, 44, 44’, 46, 46’, 48, 48’ elektrisch getrennt sind, wobei der Aktor 18 einen mittels eines Halteelements 66 rotationsfest mit dem Drehzylinder 22 gekoppelten Dauermagneten 64 sowie eine Spule 74 zur Erzeugung eines eine Rotation des Drehzylinders 22 bewirkenden Magnetfeldes aufweist, und wobei das Halteelement 66, insbesondere zur Füh- rung des magnetischen Feldes im Bereich des Dauermagneten 64, eine aus weichmagnetischem Material gebildete Abdeckung 78 aufweist, welche auf der der Spule 74 abgewandten Seite des Dauermagneten 64 angeordnet ist und die se Seite des Dauermagneten 64 zumindest teilweise überdeckt. Weiterhin ist eine Schaltvorrichtung 2 zum Schalten einer elektrischen Last 4 an einem Versorgungsnetz 8 als eine eigenständige Erfindung anzusehen, welche einen um eine Drehachse D rotatorisch verstellbaren Drehzylinder 22 mit einer Mantelfläche 24, einen Aktor 18 zum Drehverstellen des Drehzylinders 22, eine im Drehzylinder 22 rotationsfest aufgenommene erste Kontaktbrücke 26, an deren Enden jeweils ein Kontakt 28 angeordnet ist, wobei die Kontakte 28 in einer jewei ligen Aussparung 30 der Mantelfläche 24 des Drehzylinders 22 einsitzen und über die Mantelfläche 24 hinausragen, und eine Aufnahme 38 für den Drehzylinder 22, in welcher eine Anzahl an Gegenkontakten 42, 42’, 44, 44’, 46, 46’, 48, 48’ ange ordnet ist, wobei die Gegenkontakte 42, 42’, 44, 44’, 46, 46’, 48, 48’ derart ange ordnet sind, dass durch ein Drehverstellen des Drehzylinders 22 zwei der Gegen kontakte 42, 42’, 44, 44’, 46, 46’, 48, 48’ mittels der ersten Kontaktbrücke 26 elektrisch verbunden oder die Gegenkontakte 42, 42’, 44, 44’, 46, 46’, 48, 48’ elektrisch getrennt sind, wobei der Aktor 18 einen rotationsfest mit dem Drehzylin der 22 gekoppelten Dauermagneten 64 sowie eine Spule 74 zur Erzeugung eines eine Rotation des Drehzylinders 22 bewirkenden Magnetfeldes aufweist, wobei der Dauermagnet 64 mittels eines Halteelements 66 rotationsfest mit dem Drehzy linder 22 gekoppelt ist, und wobei eine Drehbewegung des Halteelements 66 in beide Drehrichtungen um die Drehachse D begrenzt ist.
Weiterhin ist eine Schaltvorrichtung 2 zum Schalten einer elektrischen Last 4 an einem Versorgungsnetz 8 als eine eigenständige Erfindung anzusehen, welche einen um eine Drehachse D rotatorisch verstellbaren Drehzylinder 22 mit einer Mantelfläche 24, einen Aktor 18 zum Drehverstellen des Drehzylinders 22, eine im Drehzylinder 22 rotationsfest aufgenommene erste Kontaktbrücke 26, an deren Enden jeweils ein Kontakt 28 angeordnet ist, wobei die Kontakte 28 in einer jewei ligen Aussparung 30 der Mantelfläche 24 des Drehzylinders 22 einsitzen und über die Mantelfläche 24 hinausragen, und eine Aufnahme 38 für den Drehzylinder 22, in welcher eine Anzahl an Gegenkontakten 42, 42’, 44, 44’, 46, 46’, 48, 48’ ange ordnet ist, wobei die Gegenkontakte 42, 42’, 44, 44’, 46, 46’, 48, 48’ derart ange ordnet sind, dass durch ein Drehverstellen des Drehzylinders 22 zwei der Gegen kontakte 42, 42’, 44, 44’, 46, 46’, 48, 48’ mittels der ersten Kontaktbrücke 26 elektrisch verbunden oder die Gegenkontakte 42, 42’, 44, 44’, 46, 46’, 48, 48’ elektrisch getrennt sind, wobei die erste Kontaktbrücke 26 zwei Schlitze 56 auf weist, welche sich jeweils unter Bildung von entsprechenden Brückenschenkeln 58 von den Enden der entsprechenden Kontaktbrücke 26, 32 ausgehend in einer Ebene senkrecht zur Drehachse D erstrecken, wobei an jedem der Brücken schenkel 58 ein Kontakt 28 angeordnet ist.
Weiterhin ist eine Schaltvorrichtung 2 zum Schalten einer elektrischen Last 4 an einem Versorgungsnetz 8 als eine eigenständige Erfindung anzusehen, welche einen um eine Drehachse D rotatorisch verstellbaren Drehzylinder 22 mit einer Mantelfläche 24, einen Aktor 18 zum Drehverstellen des Drehzylinders 22, eine im Drehzylinder 22 rotationsfest aufgenommene erste Kontaktbrücke 26, an deren Enden jeweils ein Kontakt 28 angeordnet ist, wobei die Kontakte 28 in einer jewei ligen Aussparung 30 der Mantelfläche 24 des Drehzylinders 22 einsitzen und über die Mantelfläche 24 hinausragen, und eine Aufnahme 38 für den Drehzylinder 22, in welcher eine Anzahl an Gegenkontakten 42, 42’, 44, 44’, 46, 46’, 48, 48’ ange ordnet ist, wobei die Gegenkontakte 42, 42’, 44, 44’, 46, 46’, 48, 48’ derart ange ordnet sind, dass durch ein Drehverstellen des Drehzylinders 22 zwei der Gegen kontakte 42, 42’, 44, 44’, 46, 46’, 48, 48’ mittels der ersten Kontaktbrücke 26 elektrisch verbunden oder die Gegenkontakte 42, 42’, 44, 44’, 46, 46’, 48, 48’ elektrisch getrennt sind, wobei eine Hilfsfeder 60 vorgesehen ist, welche die En den der ersten Kontaktbrücke 26 oder der zweiten Kontaktbrücke 32 mit einer Fe derkraft in einer senkrecht zur Drehachse orientierten Radialrichtung R beauf schlagt.
Weiterhin ist eine Schaltvorrichtung 2 zum Schalten einer elektrischen Last 4 an einem Versorgungsnetz 8 als eine eigenständige Erfindung anzusehen, welche einen um eine Drehachse D rotatorisch verstellbaren Drehzylinder 22 mit einer Mantelfläche 24, einen Aktor 18 zum Drehverstellen des Drehzylinders 22, eine im Drehzylinder 22 rotationsfest aufgenommene erste Kontaktbrücke 26, an deren Enden jeweils ein Kontakt 28 angeordnet ist, wobei die Kontakte 28 in einer jewei ligen Aussparung 30 der Mantelfläche 24 des Drehzylinders 22 einsitzen und über die Mantelfläche 24 hinausragen, und eine Aufnahme 38 für den Drehzylinder 22, in welcher eine Anzahl an Gegenkontakten 42, 42’, 44, 44’, 46, 46’, 48, 48’ ange ordnet ist, wobei die Gegenkontakte 42, 42’, 44, 44’, 46, 46’, 48, 48’ derart ange ordnet sind, dass durch ein Drehverstellen des Drehzylinders 22 zwei der Gegen kontakte 42, 42’, 44, 44’, 46, 46’, 48, 48’ mittels der ersten Kontaktbrücke 26 elektrisch verbunden oder die Gegenkontakte 42, 42’, 44, 44’, 46, 46’, 48, 48’ elektrisch getrennt sind, wobei die Aufnahme 38 radial einwärts gerichtete Rippen 40 aufweist, in welchen die Gegenkontakte 42, 42’, 44, 44’, 46, 46’, 48, 48’ an de ren der Drehachse D zugewandten Seite angeordnet sind, und wobei axiale Stre ben 52 eines käfigartigen Isolierelements 50 zwischen den Rippen 40 der Auf- nähme 38 angeordnet sind.
Bezugszeichenliste
2 Schaltvorrichtung
4 Last
6 erster Versorgungszweig
8 Versorgungsnetz
10 zweiter Versorgungszweig
12 erster Lastanschluss
14 zweiter Lastanschluss
16 Schalter
18 Aktor
20 Steuereinheit
22 Drehzylinder
24 Mantelfläche
26 erste Kontaktbrücke
28 Kontakt
30 Aussparung
32 zweite Kontaktbrücke
34 Zylinderzwischenboden
36 Gehäuse
38 Aufnahme
40 Rippe
42, 42' lastseitiger erster Gegenkontakt 44, 44' netzseitiger erster Gegenkontakt 46, 46' lastseitiger zweiter Gegenkontakt
48, 48' netzseitiger zweiter Gegenkontakt 50 Isolierelement
52 Strebe
54 Spalt
56 Schlitz
58 Brückenschenkel
60 Hilfsfeder
62 Nase 4 Dauermagnet
6 Halteelement
8 Schraubaufnahme
70 Schraube
72 Lager
74 Spule
75 (Spulen-)Kern
76 Sektor
77 Polschuh
78 Abdeckung
80 Kerbe
82 Abdeckungs-Aussparung
84 Wand
86 Anschlagelement b Spaltbreite
D Drehachse
R Radialrichtung
T Trennebene

Claims

Ansprüche
1. Schaltvorrichtung (2) zum Schalten einer elektrischen Last (4) an einem Versorgungsnetz (8), aufweisend
- einen um eine Drehachse (D) rotatorisch verstellbaren Drehzylinder (22) mit einer Mantelfläche (24),
- einen Aktor (18) zum Drehverstellen des Drehzylinders (22),
- eine im Drehzylinder (22) rotationsfest aufgenommene erste Kontaktbrü cke (26), an deren Enden jeweils ein Kontakt (28) angeordnet ist, wobei die Kontakte (28) in einer jeweiligen Aussparung (30) der Mantelfläche
(24) des Drehzylinders (22) einsitzen und über die Mantelfläche (24) hin ausragen, und
- eine Aufnahme (38) für den Drehzylinder (22), in welcher eine Anzahl an Gegenkontakte (42, 42’, 44, 44’, 46, 46’, 48, 48’) derart angeordnet ist, dass durch ein Drehverstellen des Drehzylinders (22) zwei der Gegen kontakte (42, 42’, 44, 44’, 46, 46’, 48, 48’) mittels der ersten Kontaktbrü cke (26) elektrisch verbunden oder die Gegenkontakte (42, 42’, 44, 44’, 46, 46’, 48, 48’) elektrisch getrennt sind. 2. Schaltvorrichtung (2) nach Anspruch 1 ,
gekennzeichnet dadurch,
dass zum Schalten eines für die Last (4) vorgesehenen ersten Lastan schlusses (12) von einem ersten Versorgungszweig (6) auf einen zweiten Versorgungszweig (10) des Versorgungsnetzes (8) für jeden der Versor- gungszweige (6, 10) jeweils ein lastseitiger erster Gegenkontakt (42) und ein dem jeweiligen Versorgungszweig (6, 10) zugeordneter netzseitiger ers ter Gegenkontakt (44) vorgesehen sind.
3. Schaltvorrichtung (2) nach Anspruch 2,
gekennzeichnet durch
dass zum Schalten eines für die Last (4) vorgesehenen zweiten Lastan schlusses (14) vom ersten Versorgungszweig (6) auf den zweiten Versor gungszweig (10) des Versorgungsnetzes (8) eine zweite Kontaktbrücke (32) und für jeden der Versorgungszweige (6, 10) jeweils ein lastseitiger zweiter Gegenkontakt (46) und ein dem jeweiligen Versorgungszweig (6, 10) zu geordneter netzseitiger zweiter Gegenkontakt (48) vorgesehen sind.
4. Schaltvorrichtung (2) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet
- dass die zweite Kontaktbrücke (32) im Drehzylinder (22) aufgenommen ist,
- dass zwischen der ersten Kontaktbrücke (26) und der zweiten Kontakt brücke (32) ein Zylinderzwischenboden (34) des Drehzylinders (22) an geordnet ist, und
- dass die erste Kontaktbrücke (26) und die zweite Kontaktbrücke (32) be züglich der Drehachse (D) zueinander verdreht angeordnet sind.
5. Schaltvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet
dass die ersten Gegenkontakte (44, 42) und die zweiten Gegenkontakte (48, 46) in zueinander parallel und beabstandeten Ebenen angeordnet sind, welche senkrecht zur Drehachse (D) orientiert sind.
6. Schaltvorrichtung (2) nach Anspruch 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet
dass der Aktor (18) einen rotationsfest mit dem Drehzylinder (22) gekoppel ten Dauermagneten (64) sowie eine Spule (74) zur Erzeugung eines eine Rotation des Drehzylinders (22) bewirkenden Magnetfeldes aufweist, wobei der Dauermagnet (64) scheibenförmig ausgebildet ist und sich in einer senkrecht zur Drehachse (D) orientierten Ebene erstreckt.
7. Schaltvorrichtung (2) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet
dass der Dauermagnet (64) zwei, insbesondere halbkreisförmige, Sektoren (76) aufweist, wobei die magnetische Polarisation der beiden Sektoren (76) in bzw. entgegen einer parallel zur Drehachse (D) verlaufenden Richtung gerichtet ist.
8. Schaltvorrichtung (2) nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Dauermagnet (64) mittels eines Halteelements (66) rotationsfest mit dem Drehzylinder (22) gekoppelt ist.
9. Schaltvorrichtung (2) nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Halteelement (66), insbesondere zur Führung des magnetischen Feldes im Bereich des Dauermagneten (64), eine aus einem weichmagne tischen Material gebildete Abdeckung (78) aufweist, welche auf der der Spule (74) abgewandten Seite des Dauermagneten (64) angeordnet ist und diese Seite des Dauermagneten (64) zumindest teilweise überdeckt.
10. Schaltvorrichtung (2) nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Drehbewegung des Halteelements (66) in beide Drehrichtungen um die Drehachse (D) begrenzt ist.
11. Schaltvorrichtung (2) nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Begrenzung der Drehbewegung des Halteelements (66) dessen Abdeckung (78) eine, insbesondere bezüglich der Drehachse (D) kreis segmentförmige, Abdeckungs-Aussparung (82) aufweist, wobei bei einer Drehung des Halteelements (66) die die Abdeckungs-Aussparung (82) in Drehrichtung begrenzenden Wände (84) der Abdeckung (78) einen An schlag für ein Anschlagelement (86) bilden, welches an einem das Halte element (66) aufnehmenden Gehäuse (36) angeordnet ist.
12. Schaltvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 6 bis 11 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Spule (74) des Aktors (18) eine Induktivität kleiner als 0,5 mH und/oder einen ohmschen Widerstand kleiner als 0,5 Ohm aufweist.
13. Schaltvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erste Kontaktbrücke (26) und/oder die zweite Kontaktbrücke (32) jeweils als eine Blattfeder ausgebildet ist, wobei die an deren Enden befes tigten Kontakte (28) federelastisch in Radialrichtung (R) verstellbar sind.
14. Schaltvorrichtung (2) nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erste Kontaktbrücke (26) und/oder die zweite Kontaktbrücke (32) jeweils zwei Schlitze (56) aufweist, welche sich jeweils unter Bildung von entsprechenden Brückenschenkeln (58) von den Enden der entsprechen den Kontaktbrücke (26, 32) ausgehend in einer Ebene senkrecht zur Dreh achse (D) erstrecken, wobei an jedem der Brückenschenkel (58) ein Kon takt (28) angeordnet ist.
15. Schaltvorrichtung (2) nach einem der Anspruch 1 bis 14,
gekennzeichnet durch,
eine Hilfsfeder (60), welche die Enden der ersten Kontaktbrücke (26) oder der zweiten Kontaktbrücke (32) mit einer Federkraft in Radialrichtung (R) beaufschlagt.
16. Schaltvorrichtung (2) nach einem der Anspruch 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Aufnahme (38) radial einwärts gerichtete Rippen (40) aufweist, in welchen die Gegenkontakte (42, 42’, 44, 44’, 46, 46’, 48, 48’) an deren der Drehachse (D) zugewandten Seite angeordnet sind.
17. Schaltvorrichtung (2) nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Rippen (40) der Aufnahme (38) zur Drehachse (D) hin gewölbt sind.
18. Schaltvorrichtung (2) nach Anspruch 16 oder 17,
gekennzeichnet durch
ein käfigartiges Isolierelement (50) mit axialen Streben (52), zwischen de- nen die Rippen (40) der Aufnahme (38) angeordnet sind.
19. Schaltvorrichtung (2) nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen dem Drehzylinder (22) und den Rippen (40) sowie zwischen dem Drehzylinder (22) und den Streben (52) ein ringförmiger Spalt (54) ge bildet ist, dessen Spaltbreite (b) zwischen 50 pm und 200 pm beträgt.
20. Schaltvorrichtung (2) nach Anspruch 18 oder 19,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Isolierelement (50) aus einem Material gebildet ist, welches bei
Einwirkung eines gegebenenfalls beim Schalten entstehenden Lichtbogens ein Löschgas abgibt.
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