WO2023198533A1 - Schaltkammer für eine schaltvorrichtung und schaltvorrichtung - Google Patents

Schaltkammer für eine schaltvorrichtung und schaltvorrichtung Download PDF

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WO2023198533A1
WO2023198533A1 PCT/EP2023/058858 EP2023058858W WO2023198533A1 WO 2023198533 A1 WO2023198533 A1 WO 2023198533A1 EP 2023058858 W EP2023058858 W EP 2023058858W WO 2023198533 A1 WO2023198533 A1 WO 2023198533A1
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WO
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switching chamber
switching
height
web
floor
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/058858
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English (en)
French (fr)
Inventor
Robert Hoffmann
Robert MINKWITZ
Original Assignee
Tdk Electronics Ag
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Publication date
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/02—Bases; Casings; Covers
    • H01H50/04—Mounting complete relay or separate parts of relay on a base or inside a case
    • H01H50/041—Details concerning assembly of relays
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    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/02—Bases; Casings; Covers
    • H01H2050/028—Means to improve the overall withstanding voltage, e.g. creepage distances

Definitions

  • a switching chamber for a switching device and a switching device are specified.
  • the switching device is designed in particular as an electromagnetically acting, remotely operated switch that can be operated by electrically conductive current.
  • the switching device can be activated via a control circuit and can switch a load circuit.
  • the switching device can be designed as a relay or as a contactor, in particular as a power contactor.
  • the switching device can be designed as a gas-filled power contactor.
  • a possible application of such switching devices, in particular power contactors, is the opening and disconnecting of battery circuits, for example in motor vehicles such as electrically or partially electrically operated motor vehicles.
  • motor vehicles such as electrically or partially electrically operated motor vehicles.
  • These can, for example, be purely battery-operated vehicles (BEV: “Battery Electric Vehicle”), hybrid electric vehicles that can be charged via a socket or charging station (PHEV: “Plug-in Hybrid Electric Vehicle”) and hybrid electric vehicles (HEV: "Hybrid Electric Vehicle”).
  • BEV Battery Electric Vehicle
  • PHEV plug-in Hybrid Electric Vehicle
  • HEV Hybrid Electric Vehicle
  • both the positive and negative contacts of the battery are separated with the help of a power contactor. This separation takes place in regular operation, for example when the vehicle is at rest, as well as in the event of a fault such as an accident or similar.
  • the aim when designing the switch components is a low price, simple and quick manufacturability and a long service life, i.e. a large number of switching cycles.
  • a hydrogen-containing gas filling and permanent magnets, so-called blowing magnets, arranged in the area of the arcs that occur are usually used, which can cause the arcs to be deflected.
  • blowing magnets arranged in the area of the arcs that occur
  • the publication EP 1 168 392 Al describes such measures.
  • melt beads can also form, which fall to the bottom of the switching chamber and which, during further operation, occur in the discharge space due to movements of the switching device in the application as well as due to vibrations and suction effects, for example during gas exchange when switching on and off. can hike.
  • melt beads can hinder or block mechanical components, for example, so that the mechanically moving parts of the switching device slow down during the switching process or can even jam completely.
  • very tight guides have been used so far Switching chamber is used, which can, however, lead to longer evacuation and gas filling times.
  • At least one task of certain embodiments is to provide a switching chamber for a switching device. At least one task of further embodiments is to provide a switching device with such a switching chamber.
  • a switching chamber has at least one switching chamber bottom.
  • the switching chamber can have an interior space. Areas and surfaces of the switching chamber floor that face the interior are arranged on an inside of the switching chamber floor. Areas and surfaces of the switching chamber floor that do not face the interior can be arranged on an outside of the switching chamber floor.
  • the switching chamber can also have a switching chamber cover, which can enclose the interior together with the switching chamber floor.
  • a switching device has such a switching chamber.
  • the switching chamber floor can be part of the switching chamber be, which forms a lower part of the switching chamber when the switching device is installed normally, as viewed along the direction of gravity, so that any loose parts that may be present in the switching chamber are very likely to be found on the switching chamber floor due to the direction of gravity.
  • the switching device has at least one fixed contact and at least one movable contact.
  • the at least one fixed contact and the at least one movable contact are provided and set up to switch on and off a load circuit that can be connected to the switching device.
  • the movable contact can be moved in the switching device between a non-switching state and a switching state of the switching device in such a way that the movable contact is spaced from at least one fixed contact in the non-switching state of the switching device and is therefore galvanically isolated and in the switching state has mechanical contact with the at least one fixed contact and is therefore galvanically connected to the at least one fixed contact.
  • the switching device has at least two fixed contacts which are arranged separately from one another in the switching device and which can in this way be electrically conductively connected to one another or electrically separated from one another by the movable contact, depending on the state of the movable contact.
  • a fixed contact can particularly preferably apply to every fixed contact of the switching device.
  • the switching device has a housing in which the switching chamber as well as the movable contact and the at least one fixed contact are arranged.
  • the movable contact can in particular be arranged completely in the housing.
  • a fixed contact is arranged in the housing can mean in particular that at least the contact area of the fixed contact, which is in mechanical contact with the movable contact in the switching state, is arranged within the housing.
  • a fixed contact arranged in the housing can be electrically contacted from the outside, that is to say from outside the housing.
  • a part of a fixed contact arranged in the housing can protrude from the housing and have a connection option for a supply line outside the housing.
  • the contacts are arranged in a gas atmosphere in the housing.
  • the movable contact is arranged completely in the gas atmosphere in the housing and that furthermore at least parts of the fixed contact or contacts, such as the contact areas of the fixed contact or contacts, are arranged in the gas atmosphere in the housing.
  • the switching device can particularly preferably be a gas-filled switching device, such as a gas-filled contactor.
  • the contacts that is to say the movable contact completely and at least parts of the fixed contact or contacts, are arranged in the switching chamber within the housing, in which the gas, i.e. at least part of the gas atmosphere, is located.
  • the gas can have a proportion of greater than or equal to 20% H2 and preferably a proportion of greater than or equal to 50% H2 and less than or equal to 100% H2.
  • the gas can have an inert gas, particularly preferably N2 and/or one or more noble gases. The gas, particularly in the switching chamber, can improve arc extinction.
  • At least one blowing magnet is arranged in or on the switching chamber, which can particularly preferably be formed by a permanent magnet. Furthermore, several blowing magnets can also be present.
  • the resulting arc is deflected by the blowing magnet or magnets and is thereby lengthened and driven out of the contact area. This can also improve arc extinction.
  • the switching chamber for example the switching chamber cover or the switching chamber floor, has at least one opening, wherein the at least one fixed contact can protrude through the opening into the interior of the switching chamber, so that part of the at least one fixed contact outside the switching chamber and another part of the at least one fixed contact can be located inside the switching chamber and thus in the interior of the switching chamber.
  • the switching chamber can preferably be used for each of the fixed contacts have a corresponding opening, for which what was said above applies.
  • the switching chamber cover can, for example, be shaped like a cap and be made in one piece or in several parts.
  • the switching chamber floor can, for example, be essentially plate-like and also be made in one piece or in several parts.
  • at least the switching chamber base is formed in one piece, i.e. as a coherent part that is not produced by joining together several parts that are manufactured independently of one another.
  • the term “plate-like” can refer to an essentially flat design compared to a cap-shaped design. However, raised or recessed structures such as webs, channels and peripheral edge parts can be present. “Plate-shaped” can therefore also mean, for example, bowl-shaped. Furthermore, it may also be possible for the switching chamber base and the switching chamber cover to both be cap-shaped.
  • switching chamber cover and the switching chamber bottom can particularly preferably be arranged relative to one another to form the switching chamber in such a way that the interior is formed in which the switching processes described above take place.
  • the switching chamber has a plastic material and/or a ceramic material.
  • the switching chamber floor can be made with or from a plastic material.
  • the switching chamber base is particularly preferably made entirely of a plastic material.
  • the switching chamber base can be designed as a molded part, i.e. as a one-piece part, using a molding process such as injection molding or compression molding.
  • the switching chamber cover can, for example, be made with or made of a ceramic material or alternatively also made of a plastic material.
  • the plastic material can have one or more materials selected from polyoxymethylene (POM), polybutylene terephthalate (PBT) and polyamide (PA).
  • PA46 can preferably be used as the polyamide.
  • POM is a semi-crystalline, largely linear thermoplastic that can be produced by chain polymerization or chain copolymerization with the recurring building block -CHR-O-, where R denotes an organic residue.
  • the plastic material particularly preferably has the structure (CH2O) n , i.e. with hydrogen as the radical R, or is formed thereby.
  • the plastic material can be characterized by a comparatively low carbon content and a very low tendency to form graphite.
  • the plastic material can contain a filler, in particular a glass material, for example in the form of glass fibers, which is dispersed in the plastic material.
  • a filler in particular a glass material, for example in the form of glass fibers, which is dispersed in the plastic material.
  • the mechanical stability and the temperature stability can be influenced and preferably improved by such a filler.
  • the plastic material particularly preferably has a filler component, for example a glass fiber content of less than or equal to 50% based on the mass.
  • the plastic material is selected, for example by selecting a suitable polymer material and by selecting a suitable proportion of a filler, so that it has sufficient mechanical and thermal stability under normal operating conditions of the switching device and at the same time has a softening temperature or melting temperature that is chosen so that still hot contact material, which gets onto the switching chamber floor in the form of melting beads due to arc-induced burning of the switching contacts, for example, can soften the plastic material so that, for example, melting beads can at least partially melt into the switching chamber floor. This can restrict the freedom of movement of melt beads on the switching chamber floor.
  • the material of the switching chamber base can have a melting temperature of greater than or equal to 250 ° C and less than or equal to 350 ° C.
  • the switching chamber floor has, on the inside facing the interior of the switching chamber, a floor surface with a web structure which projects out of the floor surface into the interior.
  • the floor area can in particular be the area of the switching chamber floor, which is free within the interior of the fully assembled switching chamber and is therefore in principle accessible, for example, for melting beads.
  • the floor surface can, for example, be the area of the switching chamber floor on the inside, which is surrounded by a surrounding and, for example, raised edge structure.
  • the web structure can in particular be raised, i.e. emerge from the floor surface in a relief-like manner.
  • the web structure can, for example, have at least one web that extends over the floor surface.
  • the web structure can be designed in such a way that the freedom of movement of loose parts on the switching chamber floor can be reduced.
  • the web structure can, for example, be designed such that the floor surface has a plurality of floor areas separated from one another by the web structure.
  • a loose part such as a melting bead can preferably be prevented by the web structure from passing from a floor area to a floor area separate therefrom, at least under normal operating conditions. This can ensure that, at least under normal operating conditions, the freedom of movement of melt beads on the bottom surface of the switching chamber floor is restricted.
  • the floor areas that are separated from one another preferably lie in the same plane and thus define this plane. In other words, the floor surface would preferably be flat without the web structure.
  • the plane in which the floor areas lie can be arranged perpendicular to the direction of gravity when the switching device is installed normally and in accordance with use.
  • the direction of gravity in this case can also be referred to as the vertical direction.
  • a direction perpendicular to the plane, which is defined by the floor areas, can also be referred to as a vertical direction.
  • the vertical direction can in particular also be the direction of movement along which the movable Contact moves during switching movement.
  • the vertical direction can also coincide with the axis direction of an axis by means of which the movable contact is moved.
  • a longitudinal direction can preferably be defined by an arrangement direction of two fixed contacts that is perpendicular to the vertical direction.
  • a transverse direction can be perpendicular to the vertical direction and perpendicular to the longitudinal direction. The longitudinal direction and the transverse direction can thus span the plane in which the floor areas lie.
  • the switching chamber floor can, for example, have a substantially rectangular shape when viewed along the vertical direction.
  • the longitudinal direction can run along the longer side of the rectangular shape and the transverse direction can run along the shorter side of the rectangular shape, even regardless of the arrangement of fixed contacts.
  • the web structure and in particular the at least one web can have a height of greater than or equal to 0.5 mm and less than or equal to 5 mm and preferably greater than or equal to 1 mm and less than or equal to 3 mm.
  • height information here and below refers to a distance to a ground area measured in the vertical direction.
  • the web structure can also have a plurality of webs and particularly preferably at least two intersecting webs. Furthermore, the web structure can have webs arranged in a grid-like manner, that is to say at least one web in the longitudinal direction, which crosses two or more webs that run transversely thereto, for example webs that run along the transverse direction. In other words, the web structure can, for example, have at least one longitudinal web and have at least two crossbars. In addition, the web structure can also have one or more webs that run obliquely to the longitudinal direction and obliquely to the transverse direction. For example, the web structure can form a honeycomb structure formed by several webs, for example with rectangular or hexagonal honeycombs.
  • the floor area which has a total area, can particularly preferably be divided into a plurality of floor areas that are separate from one another, each of the majority of the floor areas having an area that is less than or equal to 20% or less than or equal to 10% of the total area .
  • the movable contact can be connected to an axis, the axis protruding through an opening in the switching chamber.
  • the axis can preferably be part of a magnetic drive or a motor drive.
  • the switching chamber floor has an opening for the passage of such an axis of the switching device.
  • the web structure can have a collar structure which is raised on the floor surface and thus above the floor areas and which surrounds the opening.
  • the collar structure can form a channel which preferably runs in a vertical direction and in which the axle can be guided.
  • the collar structure can, for example, be formed by a substantially hollow cylindrical elevation, which can also directly adjoin one or more webs. In other words, the collar structure can merge into one or more webs.
  • a web such as a longitudinal web or a transverse web, can pass through the opening and thus be interrupted by the collar structure.
  • the collar structure can have a height that is at least equal to the height of at least one web.
  • the collar structure preferably has a height that is equal to or particularly preferably greater than the height of all the webs of the web structure. Furthermore, viewed in the vertical direction, the collar structure can have an upper side which is designed as a mechanical stop for a movable part of the switching device or as a counter bearing for a spring.
  • the switching chamber floor has a circumferential edge structure which surrounds the floor surface with the web structure.
  • the edge structure is particularly preferably raised above the bottom areas, so that the bottom surface is surrounded by the surrounding, raised edge structure.
  • the edge structure preferably has a height that is at least as large as a maximum height of the web structure. This can mean that the edge structure has a height that is equal to or greater than the height of the at least one web and particularly preferably equal to or greater than the height of all webs of the web structure.
  • the edge structure can be step-shaped and have an inner edge part with a first height and an outer edge part with a second height, the first height being greater than the second height.
  • the inner edge part can directly adjoin the outer edge part and be surrounded by the outer edge part.
  • the outer edge part can have a support surface for the switching chamber cover, while the inner edge part rests on an inside of the switching chamber cover when the switching chamber cover is installed.
  • the edge structure can for example, have a height that is equal to the height of the collar structure. If the edge structure has areas with different heights, such as the inner edge part and the outer edge part, the height of the edge structure denotes its maximum height, i.e. the first height in the example mentioned.
  • the edge structure can have at least one spring element.
  • the at least one spring element can, for example, be part of the outer edge part and form at least part of the support surface for the switching chamber cover.
  • the at least one spring element can be designed, for example, in the form of a leaf spring and can exert a force on the switching chamber cover in the assembled state of the switching device.
  • the switching chamber floor can have a plurality of spring elements as parts of the outer edge part.
  • the switching chamber base has a sleeve-shaped guide area on an outside opposite the inside for guiding the axle in the opening.
  • the guide area is preferably formed by a substantially hollow cylindrical elevation on the outside of the switching chamber base, through which a channel leads, which preferably continues into the channel formed by the collar structure.
  • the opening in the switching chamber floor is thus formed by the channel, which extends through the sleeve-shaped guide area and the collar structure.
  • the axis for moving the movable contact can be guided through this channel.
  • An underside of the guide area facing away from the collar structure can be designed as a mechanical counter bearing or as a mechanical stop for a spring of the switching device.
  • the switching device can have a fixed yoke, which can be part of a magnetic drive and above or directly on which the switching chamber floor can be arranged.
  • the sleeve-shaped guide area can protrude into an opening in the yoke. This can, for example, ensure that the axis is not mechanically guided by the yoke but by the guide area and the collar structure of the switching chamber base.
  • the switching chamber floor has a ventilation channel which extends from the outside of the switching chamber into the interior.
  • the ventilation channel preferably opens into a ventilation opening in the collar structure.
  • the ventilation opening in the interior of the switching chamber is arranged in the vertical direction at least partially on an upper side of the collar structure.
  • the ventilation opening is particularly preferably arranged at a distance from the floor surface. In other words, the ventilation opening is at a certain height above the floor areas, in particular at a height of greater than or equal to 0.5 mm or greater than or equal to 1 mm. This can prevent loose parts such as metal beads from getting into the ventilation channel.
  • the ventilation channel can thus form a protected ventilation connection through which, for example, the switching chamber can be quickly filled with a gas, while the risk of contamination or blockage of the ventilation channel during operation is minimized.
  • the ventilation channel can also be separate from the channel leading the axis in the collar structure, so that there is no fear of any impairment of the axis movement even in the event of contamination or blockage of the ventilation channel.
  • a ventilation channel can be provided on an outside of the sleeve-shaped guide area, which merges into the ventilation channel.
  • the switching chamber described here can use the switching chamber base described to avoid problems that could occur in known switching devices, for example due to melting.
  • the switching chamber floor forms a specially shaped shield that can catch any melt beads that form, for example in honeycombs, and can enable rapid evacuation and filling of the switching chamber through one or more additional, shielded ventilation channels.
  • Particularly preferred is the switching chamber floor, which can primarily have the task of preventing arcs from reaching underlying parts such as a flange, made of a high-melting plastic described above. If the switching device is switched off under load, an arc is preferably deflected by blowing magnets and driven out of the contact area between the switching contacts.
  • melt beads occur due to the burning of the contact materials, the web structure can cause them to move around uncontrollably on the surface Prevent switching chamber floor. Due to the special shape of the ventilation channel(s), it is also not possible for the melt beads to block the axis, while a sufficient pump cross section is maintained, so that, for example, it is possible to effectively fill the switching chamber with a gas during production.
  • the switching chamber base which can be produced at essentially the same cost as conventional switching chamber bases, thus offers an easy-to-implement replacement solution for existing designs, which can lead to an extension of the service life of the switching device.
  • FIGS. 1A to 1J show schematic representations of a switching device with a switching chamber according to an exemplary embodiment
  • FIGS. 2A to 2C show schematic representations of a switching device with a switching chamber according to a further exemplary embodiment.
  • identical, similar or identically acting elements can each be provided with the same reference symbols.
  • the elements shown and their size ratios to one another are not to be viewed as true to scale; rather, individual elements, such as layers, components, components and areas, may be shown exaggeratedly large for better display and/or understanding.
  • FIG. 1A to 1J show various views of an exemplary embodiment of a switching device 100 with a switching chamber 11 and parts thereof.
  • the switching device 100 can be used, for example, for switching strong electrical currents and/or high electrical voltages and can be a relay or contactor, in particular a power contactor.
  • FIG. 1A A three-dimensional sectional view of the switching device 100 with the switching chamber 11 is shown in FIG. 1A.
  • the axis 7 is shown individually in FIG. 1B.
  • Various individual views of the switching chamber bottom 13 of the switching chamber 11 are shown in Figures IC to 1F.
  • Figures IG to 1J sections of the switching device 100 are shown in order to highlight various details. The following description also refers to Figures 1A to 1J.
  • the geometries shown are only intended to be exemplary and not restrictive and can also be designed alternatively.
  • the switching device 100 has two fixed contacts 2, 3 and a movable contact 4 in a housing 1.
  • the movable contact 4 is designed as a contact plate that electrically connects the fixed contacts 2 , 3 when the switching device 100 is switched on.
  • the fixed contacts 2, 3 together with the movable contact 4 form the switching contacts.
  • the housing 1 serves primarily as a contact protection for the components arranged inside and has or is made of a plastic, for example polybutylene terephthalate (PBT) or Glass-filled PBT.
  • the contacts 2, 3, 4 can be, for example, with or made of Cu, a Cu alloy or a mixture of copper with at least one other metal, for example Wo, Ni and/or Cr.
  • the contacts 2 , 3 , 4 are arranged in a switching chamber 11 , which is formed by a switching chamber cover 12 and a switching chamber base 13 .
  • the switching chamber cover 12 is made of a ceramic material, for example with or made of a metal oxide such as Al2O3.
  • the fixed contacts 2, 3 protrude into the switching chamber 11 through openings in the switching chamber cover 12 and are, for example, soldered into the openings.
  • the switching device 100 is shown in a rest state in which the movable contact 4 is spaced from the fixed contacts 2, 3, so that the contacts 2, 3, 4 are galvanically isolated from one another.
  • the embodiment of the switching contacts shown and in particular their geometry are to be understood purely as examples and not as restrictive.
  • the switching contacts can also be designed differently. For example, it may be possible for only one of the switching contacts to be designed to be fixed.
  • the switching device 100 is switched on, which in the exemplary embodiment shown is achieved by moving the movable contact along a vertical direction 91, the movable contact 4 rests on both fixed contacts 2, 3.
  • the movable contact 4 could also be designed, for example, as a rotary contact, which is mounted, for example, rotatably about an axis of rotation along the vertical direction 91 to complete the switching movement.
  • the position of the switching device 100 shown in FIG. 1A corresponds to the intended position Installation direction. Unless otherwise stated, terms used below such as “top” and “bottom” refer to the vertical direction 91 and the intended installation direction.
  • the arrangement direction of the fixed contacts 2, 3 defines a longitudinal direction in the exemplary embodiment shown
  • the direction perpendicular to the vertical direction 91 and to the longitudinal direction 92 is referred to below as the transverse direction 93.
  • the directions are 91,
  • the switching device 100 has a magnetic drive for moving the movable contact 4 to complete the switching movement.
  • a motor drive could also be provided, for example.
  • the magnetic drive has a movable magnet armature 5, which essentially completes the switching movement along the vertical direction 91.
  • the magnet armature 5 has a magnetic core 6, for example with or made of a ferromagnetic material.
  • the magnet armature 5 has an axis 7, which is shown individually in FIG. 1B.
  • the axis 7 is guided through a part of the magnetic core 6, as can be seen in FIG. IG, and is firmly connected to the magnetic core 6 at one axis end.
  • the magnet armature 5 has the movable contact 4.
  • the one-piece axle 7 can be made, for example, with or from stainless steel and, in the exemplary embodiment shown, as shown in FIG. 1B, has an integral support element 70 in the form of a disk area on .
  • the movable contact 4 is shown in the
  • a contact spring 71 and an electrically insulating bridge holder 72 mounted on the axis 7 in a displaceable manner above the support element 70.
  • the movable contact 4 On the contact side of the movable contact 4, i.e. on the top side seen in the vertical direction 91, the movable contact 4 is secured to the axis 7 by means of an electrically insulating intermediate disk 73, for example with or made of PBT or PA, and a fastening nut 74.
  • the shown mounting and fastening of the movable contact 4 on the axis 7 is not to be understood as restrictive and, as described in connection with FIGS. 2A to 2C, can also be designed differently.
  • the magnetic core 6 is surrounded by a coil 8, which forms another part of the magnetic drive.
  • a current flow in the coil 8 that can be switched on from the outside generates a movement of the magnetic core 6 and thus of the entire magnet armature 5 in the vertical direction until the movable contact 4 contacts the fixed contacts 2, 3.
  • Parts of a control board for controlling the coil 8 are indicated in FIG. 1A on the right outside of the coil.
  • the magnet armature 5 moves from a first position, which corresponds to the idle state shown in FIG. In the active state, the contacts 2, 3, 4 are galvanically connected to one another.
  • the magnet armature 5 can, as mentioned above, alternatively also carry out a rotary movement, for example.
  • the Magnet anchor 5 can in particular also be designed as a tie anchor or hinged anchor.
  • the magnetic drive of the switching device 100 has a yoke 9, which can have or be made of pure iron or a low-doped iron alloy and which forms part of the magnetic circuit.
  • the yoke 9 has an opening 19, as can be seen in FIGS. IG and 1H, through which the axis 7 is guided. If the current flow in the coil 8 is interrupted, the magnet armature 5 is moved back into the first position by one or more springs 21, which is indicated in Figure IG. The switching device 100 is then back in the idle state in which the contacts 2, 3, 4 are open.
  • the yoke 9 is surrounded by a flange 10, which separates the switching chamber 11 from the lower part of the switching device 100, in which, among other things, the magnetic core 6 and the coil 8 are located.
  • the flange 10, which can form part of the magnetic circuit, can, like the yoke 9, be made with or made of iron such as pure iron or a low-doped iron alloy and can also be formed in one piece with the yoke 9.
  • the contacts 2, 3, 4 When the contacts 2, 3, 4 are opened, an arc can occur, which can damage the contact surfaces. As a result, there may be a risk that the contacts 2, 3, 4 will remain “sticked” to one another due to welding caused by the arc and can no longer be separated from one another.
  • the contacts 2 , 3 , 4 are arranged in a gas atmosphere so that the switching device 100 is designed as a gas-filled relay or gas-filled contactor.
  • the contacts 2, 3, 4 are arranged within the switching chamber 11, formed by the switching chamber cover 12 and the switching chamber base 13, in a gas-tight area 14 within the housing 1.
  • the switching chamber cover 12 is part of the wall surrounding the gas-tight area 14.
  • the gas-tight area 14 completely contains the magnet armature 5 and an interior 110 of the switching chamber 11.
  • the gas-tight area 14 and thus, among other things, the switching chamber 11 are filled with a gas.
  • the gas which can be filled through a gas filler neck (not shown), for example in the lower region of the gas-tight region 14, as part of the production of the switching device 100, can particularly preferably contain hydrogen.
  • the gas 14 may have at least 50% or more H2 in an inert gas such as N2 and/or one or more noble gases, since hydrogen-containing gas can promote the extinguishing of arcs.
  • blowing magnets 15 can additionally be arranged on the switching chamber 11, or alternatively also within the switching chamber 11, i.e. preferably permanent magnets, which extend the arc path and deflect the arcs from the area between the Contacts 2, 3, 4 can cause.
  • the opening 19 in the yoke 9 To help with filling the gas-tight In order to achieve fast pumping times in the area 14, for example, and in order to ensure gas exchange between the upper part and the lower part during the switching processes, it is necessary that sufficient gas flow is possible through the opening 19 in the yoke 9.
  • melt beads can arise when the contacts 2, 3, 4 are burned away by arcs, which in turn, if they should get into the opening 19 or into the lower part of the gas-tight area 14, There is a risk that the mobility of the mechanical parts will be hindered or even blocked, which should therefore be prevented.
  • the switching chamber 11 described in more detail below with the switching chamber base 13 is designed in such a way that both requirements can be taken into account.
  • the switching chamber cover 12 is cap-shaped and can be in one piece or in several parts.
  • the switching chamber cover 12 and the switching chamber base 13 enclose the interior 110 in which the switching processes take place.
  • the switching chamber bottom 13 can also be cap-shaped, i.e. essentially have a higher edge.
  • the switching chamber base 13 preferably has a plastic material, particularly preferably a plastic material, from which hydrogen can be released when heated.
  • the plastic material is designed in such a way that a Arc that strikes the plastic material, hydrogen can be released, so that the additionally released hydrogen, particularly preferably in the form of H2, can improve the arc extinguishing.
  • the plastic material can have or be, for example, polyoxymethylene (POM).
  • POM polyoxymethylene
  • PBT polybutylene terephthalate
  • PA polyamide
  • the plastic material can contain a filler, in particular a glass material, for example in the form of glass fibers, which is dispersed in the plastic material.
  • the plastic material particularly preferably has a filler content, for example a glass fiber content, of less than or equal to 50%, based on the mass.
  • the plastic material is selected by selecting a suitable polymer and by selecting a suitable proportion of a filler so that it has sufficient mechanical and thermal stability under normal operating conditions of the switching device 100.
  • the switching chamber bottom 13 can have a softening temperature or melting temperature, which is selected so that still hot contact material, which gets onto the switching chamber bottom 13 in the form of melting beads, for example due to arc-induced erosion of the switching contacts, can soften the plastic material, so that, for example, melting beads in can at least partially melt the switching chamber bottom 13, which can restrict the freedom of movement of melt beads.
  • the material of the switching chamber base 13 can have a melting temperature of greater than or equal to 250 ° C and less than or equal to 350 ° C.
  • the switching chamber floor 13 On the inside facing the interior 110 of the switching chamber, the switching chamber floor 13 has a floor surface 30 with a web structure 131 which projects out of the floor surface 30 into the interior.
  • the bottom surface 30 is the area of the switching chamber bottom 13 on the inside, which is surrounded by a circumferential edge structure 32 which is raised in the exemplary embodiment shown.
  • the web structure 31 emerges from the bottom surface 30 in relief and has at least one web 311 which extends over the bottom surface 30 .
  • the web structure 31 is designed in such a way that the freedom of movement of loose parts such as melt beads on the switching chamber floor 13 can be reduced.
  • the web structure 31 has a plurality of webs 311 and is designed such that the bottom surface 30 has a plurality of floor regions 301 separated from one another by the web structure 31.
  • a loose part such as a melt bead can preferably be prevented by the web structure 31, at least under normal operating conditions, from getting from a floor area 301 to a separate floor area 301, so that at least under normal operating conditions the freedom of movement of melt beads on the floor surface 30 of the switching chamber base 13 can be restricted.
  • the floor regions 301 which are separated from one another, lie in the same plane and thus define this plane, which is preferably aligned perpendicular to the vertical direction 91, whereby the floor surface 30 would be flat without the web structure 31.
  • the web structure and in particular the webs 311 preferably have a height of greater than or equal to 0.5 mm and less than or equal to 5 mm and preferably greater than or equal to 1 mm and less than or equal to 3 mm, with height details, unless otherwise stated, refer to a distance to a floor area 301 measured in the vertical direction 91.
  • a height in the specified ranges can effectively restrict the freedom of movement of melt beads, which typically have an average size of 0.5 mm to 1 mm, without the web structure 31 requiring too much space in the vertical direction.
  • the web structure 31 has intersecting webs 311, which run, for example, in the longitudinal direction 92 and in the transverse direction 93.
  • the web structure 31 can have at least one web 311 in the longitudinal direction and two or more webs 311 running transversely thereto, for example webs 311 extending along the transverse direction, which intersect.
  • the web structure 31 can have, for example, a longitudinal web and four transverse webs.
  • the web structure 31 can also have one or more webs that run obliquely to the longitudinal direction 92 and transverse direction 93. Due to the intersecting webs 311, the web structure 31 can form a honeycomb structure, for example with rectangular honeycombs as shown or alternatively, for example, with hexagonal honeycombs.
  • the switching chamber base 13 has an opening 33 for the axis 7 of the switching device 100 to pass through.
  • the web structure 31 has a collar structure 312 which is raised above the bottom regions 301 of the bottom surface 30 and which surrounds the opening 33 . As a result, the collar structure 312 forms a channel in the vertical direction 91 in which the axis 7 can be guided.
  • the collar structure 312 is formed, for example, as shown, by a substantially hollow cylindrical elevation, which can directly adjoin one or more webs 311, so that the collar structure 312 merges into one or more webs 311.
  • the longitudinal web can be interrupted by the opening 33 and thus by the collar structure 312.
  • the collar structure 312 preferably has a height that is at least equal to the height of the webs 311 or, as shown, greater than the height of the webs 311.
  • the collar structure 312 has an upper side 313, which is designed as a mechanical stop for the support element 70 of the axis 7, as can be seen, for example, in FIG.
  • the switching chamber base 13 has a sleeve-shaped guide area 314 on an outside opposite the inside for guiding the axis 7 in the opening 33.
  • the sleeve-shaped guide region 314 is formed by a substantially hollow cylindrical elevation on the outside of the switching chamber base 13, through which a channel leads, which preferably continues into the channel formed by the collar structure 312.
  • the opening 33 in the switching chamber base 13 is thus formed by the continuous channel which runs through the sleeve-shaped guide area 314 and leads through the collar structure 312.
  • the axis 7 for moving the movable contact 4 is guided in this channel.
  • the sleeve-shaped guide area 314 continues to protrude into the opening 19 of the yoke 9, as can be seen in Figures IG and 1H.
  • An underside 315 of the sleeve-shaped guide region 314 facing away from the collar structure is designed as a mechanical counter bearing for the spring 21 of the switching device 100, as can be seen in FIG.
  • the switching chamber base 13 has at least one ventilation channel 316.
  • the switching chamber base 13 in the exemplary embodiment shown has two ventilation channels 316, which are arranged in the transverse direction on both sides of the opening 33. Furthermore, further ventilation channels or even just one ventilation channel can be present.
  • Each of the ventilation channels 316 extends from the outside of the switching chamber 11 into the interior 110. In particular, each of the ventilation channels 316 opens into the interior 110 with a ventilation opening 317 in the collar structure 312.
  • the ventilation openings 317 are in the interior 110 of the switching chamber 11 in the vertical direction partially arranged on the top 313 of the collar structure 312, in particular in the area of the circumferential edge of the top 313, so that the ventilation openings 317 remain at least partially free even when the support element 70 of the axis 7 rests on the top side 313 of the collar structure 312, as can be seen in Figure II.
  • the collar structure 312 thus has a circumferential shoulder between the ventilation openings 317 on, which ensures that the ventilation openings 317 are openly accessible regardless of the switching status of the switching device 100.
  • the ventilation openings 317 are arranged at a distance from the floor surface 13.
  • the ventilation openings 317 are at a certain height above the floor areas 301, in particular at a height of greater than or equal to 0.5 mm or greater than or equal to 1 mm.
  • the lower edge of the ventilation openings 317 can, for example, be arranged at a height that corresponds to a height of the webs 311.
  • the increased arrangement of the ventilation openings 317 can prevent loose parts such as melt beads from getting into the ventilation channels 316.
  • the ventilation channels 316 are also separated from the channel leading the axis 7 in the collar structure 312, as can be seen in FIG.
  • ventilation channels 316 can thereby form protected ventilation ports through which, for example, the switching chamber 11 can be quickly filled with a gas, while the risk of contamination or blockage of the ventilation channels 316 and an impairment of the mobility of the axis 7 during operation is minimized.
  • ventilation channels 318 can also be provided, each of which merges into a ventilation channel 316, as can be seen in FIG. 1H.
  • Honeycomb structure can prevent melt beads from entering the Guidance of the axis 7, which is formed by the collar structure 312 and the sleeve-shaped guide element 314, and can reach the lower part of the switching device 100.
  • the elevated arrangement of the ventilation openings 317 can make this even more difficult.
  • the shoulder in the collar structure allows a sufficient pump cross section and gas exchange even with components lying flush on the top side 313 of the collar structure 312.
  • adjustment elements 34 in the form of cylindrical or disk-shaped elevations are also provided, which, when the switching chamber base 13 is properly arranged on the flange 10, engage in corresponding adjustment elements 101 in the form of matching recesses.
  • the adjustment elements 34, 101 can also be designed differently, in which case they preferably mesh with one another.
  • the switching chamber floor 13 has the circumferential edge structure 32, which surrounds the floor surface 30 with the web structure 31.
  • the edge structure 32 is particularly preferably designed to be raised above the bottom regions 301, so that the bottom surface 30 is surrounded by the surrounding raised edge structure 32.
  • the edge structure 32 preferably has a height that is greater than the height of the webs 311 of the web structure 31 .
  • the edge structure 32 can particularly preferably be step-shaped and have an inner edge part 321 a first height and an outer edge portion 322 with a second height, the first height being greater than the second height.
  • the inner edge part 321 directly adjoins the outer edge part 322 and is surrounded by the outer edge part 322.
  • the outer edge part 322 has a support surface 323 for the switching chamber cover 12, whereas the inner edge part 321 rests on an inside of the switching chamber cover 12 when the switching chamber cover 12 is installed, as can be seen in FIGS. 1H and 1J.
  • the edge structure 32 can particularly preferably have a height that is equal to the height of the collar structure 312. If the edge structure 32 has areas with different heights, such as the described inner edge part 321 and outer edge part 322, the height of the edge structure 32 denotes its maximum height, here the first height.
  • the edge structure 32 has spring elements 324, which are parts of the outer edge part 322. Instead of the four spring elements 324 shown, more or fewer spring elements can also be present.
  • the spring elements 324 can, for example, be designed in the form of leaf springs and, in the assembled state of the switching chamber 11, exert a force on the switching chamber cover 12, so that the switching chamber base 13 can be held between the switching chamber cover 12 and the flange 10 by a clamping force without further fastening measures.
  • FIG. 2A to 2C show sections of the switching device 100 according to a further exemplary embodiment, in which, in comparison to the previous exemplary embodiment, the magnet armature 5 has a bridge holder 72, which, unlike in the previous exemplary embodiment, is firmly connected to the axis 7.
  • the bridge holder 72 is molded onto the axis 7 and, in comparison to the previous exemplary embodiment, has the support element 70.
  • the contact spring 71 is supported on the support element 70 and directly on the underside of the movable contact 4.
  • the bridge holder 72 also has an anchor part 75 with locking lugs which form a bayonet lock with a suitably shaped opening in the movable contact 4.
  • the movable contact 4 can be locked on the bridge holder 72. Further features and embodiments of the bridge holder of the exemplary embodiment of FIGS. 2A to 2C are described in the older publication WO 2020/187586 A1, the disclosure content of which is hereby incorporated in its entirety by reference.

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Abstract

Es wird eine Schaltkammer (11) für eine Schaltvorrichtung (100) angegeben, die zumindest einen Schaltkammerboden (13) aufweist, wobei der Schaltkammerboden auf einer einem Innenraum (110) der Schaltkammer zugewandten Innenseite eine Bodenfläche (30) mit einer Stegstruktur (31) aufweist, die aus der Bodenfläche heraus in den Innenraum ragt. Weiterhin wird eine Schaltvorrichtung (100) mit der Schaltkammer (11) angegeben.

Description

Beschreibung
Schaltkammer für eine Schaltvorrichtung und Schaltvorrichtung
Es werden eine Schaltkammer für eine Schaltvorrichtung und eine Schaltvorrichtung angegeben .
Die Schaltvorrichtung ist insbesondere als ein durch elektrisch leitenden Strom betreibbarer, elektromagnetisch wirkender, fernbetätigter Schalter ausgebildet . Die Schaltvorrichtung kann über einen Steuerstromkreis aktiviert werden und kann einen Laststromkreis schalten . Insbesondere kann die Schaltvorrichtung als Relais oder als Schütz , insbesondere als Leistungsschütz , ausgebildet sein . Besonders bevorzugt kann die Schaltvorrichtung als gasgefülltes Leistungsschütz ausgebildet sein .
Eine mögliche Anwendung von derartigen Schaltvorrichtungen, insbesondere von Leistungsschützen, ist das Öf fnen und Trennen von Batteriestromkreisen, beispielsweise in Kraftfahrzeugen wie etwa elektrisch oder teilelektrisch betriebenen Kraftfahrzeugen . Diese können beispielsweise rein batteriebetriebene Fahrzeuge (BEV : „Battery Electric Vehicle" ) , über eine Steckdose oder Ladestation aufladbare Hybrid-Elektrofahrzeuge ( PHEV : „Plug-in Hybrid Electric Vehicle" ) und Hybrid-Elektrofahrzeuge (HEV : „Hybrid Electric Vehicle" ) sein . Dabei werden in der Regel sowohl der Plusais auch der Minuskontakt der Batterie mit Hil fe eines Leistungsschützes getrennt . Diese Auftrennung erfolgt im Regelbetrieb beispielsweise im Ruhezustand des Fahrzeuges sowie auch im Falle einer Störung wie etwa einem Unfall oder ähnlichem . Dabei ist es die Hauptaufgabe des Leistungsschützes , das Fahrzeug spannungs frei zu schalten und den Stromfluss zu unterbrechen . Insbesondere im Störfall treten beim Unterbrechen des Stromes Schaltlichtbögen auf . Diese Lichtbögen gilt es mithil fe geeigneter Maßnahmen zu löschen, um den Stromfluss sicher zu unterbrechen und einer Zerstörung des Schalters entgegenzuwirken . Ziel bei der Auslegung der Schalterkomponenten ist ein geringer Preis , eine einfache und schnelle Fertigbarkeit sowie eine lange Lebensdauer, also eine große Anzahl von Schaltspielen .
Zum Löschen von Lichtbögen werden üblicherweise eine wasserstof fhaltige Gas füllung sowie im Bereich der auftretenden Lichtbögen angeordnete Permanentmagnete , sogenannte Blasmagnete , eingesetzt , die eine Ablenkung der Lichtbögen bewirken können . Beispielsweise beschreibt die Druckschri ft EP 1 168 392 Al solche Maßnahmen .
Jedoch kann es durch Schaltlichtbögen und bei deren Löschung zur Absputterung von Kontaktmaterialien der Schaltkontakte kommen . Durch diesen auch als Abbrand bezeichneten Ef fekt können sich abgesputterte Kontaktmaterialien zum einen an den Wänden der Schaltkammer , in der die Schaltkontakte angeordnet sind, ablagern . Zum anderen können sich auch sogenannte Schmel zperlen bilden, die auf den Boden der Schaltkammer fallen und die im weiteren Betrieb im Entladungsraum aufgrund von Bewegungen der Schaltvorrichtung in der Applikation sowie aufgrund von Vibrationen und von Sogef fekten, beispielsweise beim Gasaustausch beim Ein- und Ausschalten, wandern können . Dadurch besteht die Gefahr, dass Schmel zperlen beispielsweise mechanische Komponenten behindern oder blockieren können, so dass die mechanisch beweglichen Teile der Schaltvorrichtung beim Schaltvorgang langsamer werden oder auch komplett verklemmen können . Um die Mechanik hiergegen zu schützen, werden bisher beispielsweise sehr dichte Führungen zur Schaltkammer verwendet , die j edoch zu längeren Evakuierungsund Gas füll zeiten führen können .
Die Druckschri ften DE 11 2019 005 667 T5 und DE 10 2009 027 844 Al beschreiben ein elektromagnetische Relais .
Zumindest eine Aufgabe von bestimmten Aus führungs formen ist es , eine Schaltkammer für eine Schaltvorrichtung anzugeben . Zumindest eine Aufgabe von weiteren Aus führungs formen ist es , eine Schaltvorrichtung mit einer solchen Schaltkammer anzugeben .
Diese Aufgaben werden durch Gegenstände gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst . Vorteilhafte Aus führungs formen und Weiterbildungen der Gegenstände sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form weist eine Schaltkammer zumindest einen Schaltkammerboden auf . Insbesondere kann die Schaltkammer einen Innenraum aufweisen . Bereiche und Flächen des Schaltkammerbodens , die dem Innenraum zugewandt sind, sind auf einer Innenseite des Schaltkammerbodens angeordnet . Bereiche und Flächen des Schaltkammerbodens , die nicht dem Innenraum zugewandt sind, können auf einer Außenseite des Schaltkammerbodens angeordnet sein . Die Schaltkammer kann weiterhin einen Schaltkammerdeckel aufweisen, der zusammen mit dem Schaltkammerboden den Innenraum umschließen kann .
Gemäß zumindest einer weiteren Aus führungs form weist eine Schaltvorrichtung eine solche Schaltkammer auf . Insbesondere kann der Schaltkammerboden derj enige Teil der Schaltkammer sein, der bei einem normalen, verwendungsgemäßen Einbau der Schaltvorrichtung entlang der Schwerkraftrichtung gesehen einen unteren Teil der Schaltkammer bildet , so dass gegebenenfalls vorhandene lose Teile in der Schaltkammer aufgrund der Schwerkraftrichtung mit hoher Wahrscheinlichkeit auf dem Schaltkammerboden vorzufinden sind .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist die Schaltvorrichtung zumindest einen feststehenden Kontakt und zumindest einen beweglichen Kontakt auf . Der zumindest eine feststehende Kontakt und der zumindest eine bewegliche Kontakt sind dazu vorgesehen und eingerichtet , einen an die Schaltvorrichtung anschließbaren Laststromkreis ein- und aus zuschalten . Der bewegliche Kontakt ist in der Schaltvorrichtung entsprechend derart zwischen einem nicht-durchschaltenden Zustand und einem durchschaltenden Zustand der Schaltvorrichtung bewegbar, dass der bewegliche Kontakt im nicht-durchschaltenden Zustand der Schaltvorrichtung vom zumindest einen feststehenden Kontakt beabstandet und damit galvanisch getrennt ist und im durchschaltenden Zustand einen mechanischen Kontakt zum zumindest einen feststehenden Kontakt aufweist und damit galvanisch mit dem zumindest einen feststehenden Kontakt verbunden ist . Besonders bevorzugt weist die Schaltvorrichtung zumindest zwei feststehende Kontakte auf , die voneinander getrennt in der Schaltvorrichtung angeordnet sind und die auf diese Weise j e nach Zustand des beweglichen Kontakts durch den beweglichen Kontakt elektrisch leitend miteinander verbunden oder elektrisch voneinander getrennt sein können . Im Folgenden beschriebene Merkmale für einen feststehenden Kontakt können besonders bevorzugt für j eden feststehenden Kontakt der Schaltvorrichtung gelten . Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist die Schaltvorrichtung ein Gehäuse auf , in dem die Schaltkammer sowie der bewegliche Kontakt und der zumindest eine feststehende Kontakt angeordnet sind . Der bewegliche Kontakt kann insbesondere vollständig im Gehäuse angeordnet sein . Dass ein feststehender Kontakt im Gehäuse angeordnet ist , kann insbesondere bedeuten, dass zumindest der Kontaktbereich des feststehenden Kontakts , der im durchschaltenden Zustand in mechanischem Kontakt zum beweglichen Kontakt steht , innerhalb des Gehäuses angeordnet ist . Zum Anschluss einer Zuleitung eines durch die Schaltvorrichtung zu schaltenden Stromkreises kann ein im Gehäuse angeordneter feststehender Kontakt von außen, also von außerhalb des Gehäuses , elektrisch kontaktierbar sein . Hierzu kann ein im Gehäuse angeordneter feststehender Kontakt mit einem Teil aus dem Gehäuse herausragen und außerhalb des Gehäuses eine Anschlussmöglichkeit für eine Zuleitung aufweisen .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form sind die Kontakte in einer Gasatmosphäre im Gehäuse angeordnet . Das kann insbesondere bedeuten, dass der bewegliche Kontakt vollständig in der Gasatmosphäre im Gehäuse angeordnet ist und dass weiterhin zumindest Teile des oder der feststehenden Kontakte , etwa der oder die Kontaktbereiche des oder der feststehenden Kontakte , in der Gasatmosphäre im Gehäuse angeordnet sind . Die Schaltvorrichtung kann entsprechend besonders bevorzugt eine gasgefüllte Schaltvorrichtung wie etwa ein gasgefülltes Schütz sein .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form sind die Kontakte , das bedeutet der bewegliche Kontakt vollständig sowie zumindest Teile des oder der feststehenden Kontakte , in der Schaltkammer innerhalb des Gehäuses angeordnet , in der sich das Gas , also zumindest ein Teil der Gasatmosphäre , befindet . Das Gas kann einen Anteil von größer oder gleich 20% H2 und bevorzugt einen Anteil von größer oder gleich 50% H2 sowie von kleiner oder gleich 100% H2 aufweisen . Zusätzlich zum Wasserstof f kann das Gas ein inertes Gas aufweisen, besonders bevorzugt N2 und/oder eines oder mehrere Edelgase . Durch das Gas insbesondere in der Schaltkammer kann eine Lichtbogenlöschung verbessert werden .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form ist in oder an der Schaltkammer zumindest ein Blasmagnet angeordnet , der besonders bevorzugt durch einen Permanentmagnet gebildet sein kann . Weiterhin können auch mehrere Blasmagnete vorhanden sein . Im Falle eines Abschaltvorgangs der Schaltvorrichtung unter Last , also einer räumlichen Trennung des beweglichen Kontakt und des einen oder der mehreren feststehenden Kontakte bei noch fließendem Laststrom, wird der dabei entstehende Lichtbogen durch den oder die Blasmagnete ausgelenkt und dadurch verlängert und aus dem Kontaktbereich herausgetrieben . Auch dadurch kann eine Lichtbogenlöschung verbessert werden .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist die Schaltkammer , also beispielsweise der Schaltkammerdeckel oder der Schaltkammerboden, zumindest eine Öf fnung auf , wobei der zumindest eine feststehende Kontakt durch die Öf fnung in den Innenraum der Schaltkammer ragen kann, so dass sich ein Teil des zumindest einen feststehenden Kontakts außerhalb der Schaltkammer und ein weiterer Teil des zumindest einen feststehenden Kontakts innerhalb der Schaltkammer und damit im Innenraum der Schaltkammer befinden kann . Weist die Schaltvorrichtung mehrere feststehende Kontakte auf , kann die Schaltkammer bevorzugt für j eden der feststehenden Kontakte eine entsprechende Öf fnung aufweisen, für die j eweils das vorab Gesagte gilt .
Der Schaltkammerdeckel kann beispielsweise kappenförmig ausgeformt und einstückig oder mehrteilig sein . Der Schaltkammerboden kann beispielsweise im Wesentlichen plattenartig ausgebildet und ebenfalls einstückig oder mehrteilig sein . Besonders bevorzugt ist zumindest der Schaltkammerboden einstückig ausgebildet , also als ein zusammenhängendes Teil , das nicht durch ein Zusammenfügen mehrerer unabhängig voneinander gefertigter Teile hergestellt wird . Der Begri f f „plattenartig" kann hierbei im Vergleich zu einer kappenförmigen Ausgestaltung eine im Wesentlichen flache Ausbildung bezeichnen . Jedoch können erhabene oder versenkte Strukturen wie beispielsweise Stege , Rinnen und umlaufende Randteile vorhanden sein . „Plattenförmig" kann somit beispielsweise auch schalenförmig bedeuten . Weiterhin kann es auch möglich sein, dass der Schaltkammerboden und die Schaltkammerdeckel beide kappenförmig ausgebildet sind .
Unabhängig von der konkreten Form des Schaltkammerdeckels und des Schaltkammerbodens können diese besonders bevorzugt zur Bildung der Schaltkammer so zueinander angeordnet sein, dass der Innenraum gebildet wird, in dem die weiter oben beschriebenen Schaltvorgänge stattfinden .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist die Schaltkammer ein Kunststof fmaterial und/oder ein Keramikmaterial auf . Besonders bevorzugt kann der Schaltkammerboden mit oder aus einem Kunststof fmaterial hergestellt sein . Besonders bevorzugt ist der Schaltkammerboden vollständig aus einem Kunststof fmaterial gefertigt . Beispielsweise kann der Schaltkammerboden als Formteil , also als einstückiges Teil , ausgebildet sein, das unter Verwendung eines Formprozesses wie beispielsweise Spritzgießen oder Formpressen hergestellt werden kann. Der Schaltkammerdeckel kann beispielsweise mit oder aus einem Keramikmaterial oder alternativ auch aus einem Kunststoffmaterial sein.
Besonders bevorzugt kann das Kunststoffmaterial eines oder mehrere Materialien ausgewählt aus Polyoxymethylen (POM) , Polybutylenterephthalat (PBT) und Polyamid (PA) aufweisen. Als Polyamid kann bevorzugt PA46 verwendet werden. POM ist ein teilkristalliner, weitgehend linearer, durch Kettenpolymerisation oder Kettencopolymerisation herstellbarer Thermoplast mit dem wiederkehrenden Baustein -CHR-O-, wobei R einen organischen Rest bezeichnet. Besonders bevorzugt weist das Kunststoffmaterial die Struktur (CH2O)n auf, also mit Wasserstoff als Rest R, oder wird dadurch gebildet. Das Kunststoffmaterial kann sich entsprechend durch einen vergleichsweise geringen Kohlenstoff anteil und eine sehr geringe Neigung zur Graphitbildung auszeichnen. Durch die gleichen Anteile von Kohlenstoff und Sauerstoff insbesondere bei (CH2O)n können bei einer Wärme- und insbesondere einer Lichtbogen-induzierten Zersetzung überwiegend gasförmiges CO und H2 entstehen. Folglich entstehen also kaum leitende Wandbeläge und der zusätzliche Wasserstoff kann die Lichtbogenlöschung verstärken.
Weiterhin kann das Kunststoffmaterial einen Füllstoff, insbesondere ein Glasmaterial beispielsweise in Form von Glasfasern, enthalten, der im Kunststoffmaterial dispergiert ist. Durch einen derartigen Füllstoff können die mechanische Stabilität sowie die Temperaturstabilität beeinflusst und bevorzugt verbessert werden. Besonders bevorzugt weist das Kunststoffmaterial einen Füllstof fanteil, also beispielsweise einen Glas faseranteil , von kleiner oder gleich 50% bezogen auf die Masse auf .
Besonders bevorzugt ist das Kunststof fmaterial , beispielsweise durch Auswahl eines geeigneten Polymermaterials und durch Auswahl eines geeigneten Anteils eines Füllstof fs , so gewählt , dass es eine ausreichende mechanische und thermische Stabilität unter üblichen Betriebsbedingungen der Schaltvorrichtung aufweist und gleichzeitig eine Erweichungstemperatur oder Schmel ztemperatur aufweist , die so gewählt ist , dass noch heißes Kontaktmaterial , das durch Lichtbogen-induzierten Abbrand der Schaltkontakte beispielsweise in Form von Schmel zperlen auf den Schaltkammerboden gerät , das Kunststof fmaterial erweichen kann, so dass beispielsweise Schmel zperlen in den Schaltkammerboden zumindest teilweise einschmel zen können . Dadurch können Schmel zperlen auf dem Schaltkammerboden in ihrer Bewegungs freiheit eingeschränkt werden . Beispielsweise kann das Material des Schaltkammerbodens eine Schmel ztemperatur von größer oder gleich 250 ° C und kleiner oder gleich 350 ° C aufweisen .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist der Schaltkammerboden auf der dem Innenraum der Schaltkammer zugewandten Innenseite eine Bodenfläche mit einer Stegstruktur auf , die aus der Bodenfläche heraus in den Innenraum ragt . Die Bodenfläche kann insbesondere der Bereich des Schaltkammerbodens sein, der bei der fertig montierten Schaltkammer innerhalb des Innenraums frei und damit prinzipiell beispielsweise für Schmel zperlen zugänglich ist . Die Bodenfläche kann also beispielsweise der Bereich des Schaltkammerbodens auf der Innenseite sein, der von einer umlaufenden und beispielsweise erhabenen Randstruktur umgeben ist .
Die Stegstruktur kann insbesondere erhaben sein, also aus der Bodenfläche reliefartig hervortreten . Die Stegstruktur kann beispielsweise zumindest einen Steg aufweisen, der sich über die Bodenfläche erstreckt . Insbesondere kann die Stegstruktur so ausgebildet sein, dass die Bewegungs freiheit von losen Teilen auf dem Schaltkammerboden verringert werden kann .
Die Stegstruktur kann beispielsweise so ausgebildet sein, dass die Bodenfläche eine Mehrzahl von durch die Stegstruktur voneinander getrennten Bodenbereichen aufweist . Ein loses Teil wie beispielsweise eine Schmel zperle kann bevorzugt durch die Stegstruktur zumindest unter normalen Betriebsbedingungen daran gehindert werden, von einem Bodenbereich zu einem davon getrennten Bodenbereich zu gelangen . Dadurch kann erreicht werden, dass zumindest unter normalen Betriebsbedingungen die Bewegungs freiheit von Schmel zperlen auf der Bodenfläche des Schaltkammerbodens eingeschränkt wird . Bevorzugt liegen die voneinander getrennten Bodenbereiche in einer gleichen Ebene und definieren somit diese Ebene . Mit anderen Worten wäre die Bodenfläche ohne die Stegstruktur bevorzugt eben ausgebildet . Beispielsweise kann die Ebene , in der die Bodenbereiche liegen, senkrecht zur Schwerkraftrichtung bei einem normalen, verwendungsgemäßen Einbau der Schaltvorrichtung angeordnet sein . Die Schwerkraftrichtung kann in diesem Fall auch als vertikale Richtung bezeichnet werden . Eine Richtung senkrecht zur Ebene , die durch die Bodenbereiche definiert wird, kann entsprechend auch als vertikale Richtung bezeichnet werden . Weiterhin kann die vertikale Richtung insbesondere auch die Bewegungsrichtung sein, entlang der sich der bewegliche Kontakt während der Schaltbewegung bewegt . Weiterhin kann die vertikale Richtung auch mit der Achsenrichtung einer Achse , mittels derer der bewegliche Kontakt bewegt wird, übereinstimmen . Eine Längsrichtung kann bevorzugt durch eine senkrecht zur vertikalen Richtung stehende Anordnungsrichtung von zwei feststehenden Kontakten definiert sein . Eine Querrichtung kann senkrecht zur vertikalen Richtung und senkrecht zur Längsrichtung stehen . Somit können die Längsrichtung und die Querrichtung die Ebene aufspannen, in der die Bodenbereiche liegen . Der Schaltkammerboden kann beispielsweise eine im Wesentlichen rechteckige Form bei einer Ansicht entlang der vertikalen Richtung aufweisen . In diesem Fall kann die Längsrichtung, auch unabhängig von der Anordnung feststehender Kontakte , entlang der längeren Seite der rechteckigen Form und die Querrichtung entlang der kürzeren Seite der rechteckigen Form verlaufen .
Die Stegstruktur und insbesondere der zumindest eine Steg kann eine Höhe von größer oder gleich 0 , 5 mm und kleiner oder gleich 5 mm und bevorzugt von größer oder gleich 1 mm und kleiner oder gleich 3 mm aufweisen . Hier und im Folgenden beziehen sich Höhenangaben, soweit nicht anders angegeben, auf eine in vertikaler Richtung gemessene Entfernung zu einem Bodenbereich .
Die Stegstruktur kann weiterhin eine Mehrzahl von Stegen und besonders bevorzugt zumindest zwei sich kreuzende Stege aufweisen . Weiterhin kann die Stegstruktur gitterartig angeordnete Stege aufweisen, also zumindest einen Steg in Längsrichtung, der zwei oder mehr quer dazu verlaufende Stege , also beispielsweise sich entlang der Querrichtung verlaufende Stege , kreuzt . Mit anderen Worten kann die Stegstruktur beispielsweise zumindest einen Längssteg und zumindest zwei Querstege aufweisen . Darüber hinaus kann die Stegstruktur auch einen oder mehrere Stege aufweisen, die schräg zur Längsrichtung und schräg zur Querrichtung verlaufen . Beispielsweise kann die Stegstruktur eine durch mehrere Stege gebildete Wabenstruktur, beispielsweise mit rechteckigen oder sechseckigen Waben, bilden . Durch die Stegstruktur kann die Bodenfläche , die eine Gesamtfläche aufweist , besonders bevorzugt in eine Mehrzahl von voneinander getrennten Bodenbereichen unterteilt werden, wobei j eder der Mehrzahl der Bodenbereiche eine Fläche aufweist , die kleiner oder gleich 20% oder kleiner oder gleich 10% der Gesamtfläche ist .
Zur Durchführung der Schaltbewegung kann der bewegliche Kontakt mit einer Achse verbunden sein, wobei die Achse durch eine Öf fnung in der Schaltkammer hindurchragt . Die Achse kann, wie weiter unten beschrieben ist , bevorzugt Teil eines Magnetantriebs oder eines Motorantriebs sein .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist der Schaltkammerboden eine Öf fnung zur Hindurchführung einer solchen Achse der Schaltvorrichtung auf . Die Stegstruktur kann eine auf der Bodenfläche und damit über den Bodenbereichen erhaben ausgebildete Kragenstruktur aufweisen, die die Öf fnung umgibt . Dadurch kann die Kragenstruktur einen Kanal bilden, der bevorzugt in vertikaler Richtung verläuft und in dem die Achse geführt werden kann . Die Kragenstruktur kann beispielsweise durch eine im Wesentlichen hohl zylinderförmige Erhebung gebildet sein, die weiterhin unmittelbar an einen oder mehrere Stege angrenzen kann . Mit anderen Worten kann die Kragenstruktur in einen oder mehrere Stege übergehen . Beispielsweise kann ein Steg, etwa ein Längssteg oder ein Quersteg, durch die Öf fnung und damit durch die Kragenstruktur unterbrochen sein . Die Kragenstruktur kann eine Höhe aufweisen, die zumindest gleich der Höhe zumindest eines Stegs ist . Bevorzugt weist die Kragenstruktur einen Höhe auf , die gleich der Höhe oder besonders bevorzugt größer als die Höhe aller Stege der Stegstruktur ist . Weiterhin kann die Kragenstruktur in vertikaler Richtung gesehen eine Oberseite aufweisen, die als ein mechanischer Anschlag für einen beweglichen Teil der Schaltvorrichtung oder als Gegenlager für eine Feder ausgebildet ist .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist der Schaltkammerboden eine umlaufende Randstruktur auf , die die Bodenfläche mit der Stegstruktur umgibt . Die Randstruktur ist besonders bevorzugt über die Bodenbereiche erhaben, so dass die Bodenfläche von der umlaufenden, erhabenen Randstruktur umgeben ist . Bevorzugt weist die Randstruktur eine Höhe auf , zumindest so groß wie eine maximale Höhe der Stegstruktur ist . Das kann bedeuten, dass die Randstruktur eine Höhe aufweist , die gleich der Höhe oder größer als die Höhe des zumindest einen Stegs und besonders bevorzugt gleich der Höhe oder größer als die Höhe aller Stege der Stegstruktur ist .
Beispielsweise kann die Randstruktur stufenförmig ausgebildet sein und einen Innenrandteil mit einer ersten Höhe und einen Außenrandteil mit einer zweiten Höhe aufweisen, wobei die erste Höhe größer als die zweite Höhe ist . Der Innenrandteil kann unmittelbar an den Außenrandteil angrenzen und vom Außenrandteil umgeben sein . Beispielsweise kann der Außenrandteil eine Auflagefläche für den Schaltkammerdeckel aufweisen, während der Innenrandteil bei montiertem Schaltkammerdeckel an einer Innenseite des Schaltkammerdeckels anliegt . Die Randstruktur kann beispielsweise eine Höhe aufweisen, die gleich der Höhe der Kragenstruktur ist . Weist die Randstruktur Bereiche mit verschiedenen Höhe wie beispielsweise den Innenrandteil und den Außenrandteil auf , so bezeichnet die Höhe der Randstruktur deren maximale Höhe , also im genannten Beispiel die erste Höhe .
Weiterhin kann die Randstruktur zumindest ein Federelement aufweisen . Das zumindest eine Federelement kann beispielsweise Teil des Außenrandteils sein und zumindest einen Teil der Auflagefläche für den Schaltkammerdeckel bilden . Das zumindest eine Federelement kann beispielsweise in Form einer Blattfeder ausgebildet sein und im zusammengebauten Zustand der Schaltvorrichtung eine Kraft auf den Schaltkammerdeckel ausüben . Insbesondere kann der Schaltkammerboden mehrere Federelemente als Teile des Außenrandteils aufweisen .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist der Schaltkammerboden an einer der Innenseite gegenüber liegenden Außenseite einen hülsenförmigen Führungsbereich zur Führung der Achse in der Öf fnung auf . Mit anderen Worten wird der Führungsbereich bevorzugt durch eine im Wesentlichen hohl zylinderförmige Erhebung an der Außenseite des Schaltkammerbodens gebildet , durch den ein Kanal führt , der sich bevorzugt in den durch die Kragenstruktur gebildeten Kanal fortsetzt . Die Öf fnung im Schaltkammerboden wird somit durch den Kanal gebildet , der sich durch den hülsenförmigen Führungsbereich und die Kragenstruktur erstreckt . Die Achse zur Bewegung des beweglichen Kontakts kann durch diesen Kanal geführt werden . Eine der Kragenstruktur abgewandte Unterseite des Führungsbereichs kann als mechanisches Gegenlager oder als mechanischer Anschlag für eine Feder der Schaltvorrichtung ausgebildet sein . Weiterhin kann die Schaltvorrichtung ein feststehendes Joch aufweisen, das Teil eines Magnetantriebs sein kann und über dem oder unmittelbar auf dem der Schaltkammerboden angeordnet sein kann . Der hülsenförmige Führungsbereich kann in eine Öf fnung des Jochs ragen . Dadurch kann beispielsweise erreicht werden, dass die Achse nicht durch das Joch sondern durch den Führungsbereich und die Kragenstruktur des Schaltkammerbodens mechanisch geführt wird .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist der Schaltkammerboden einen Belüftungskanal auf , der von der Außenseite der Schaltkammer in den Innenraum reicht . Bevorzugt mündet der Belüftungskanal in eine Belüftungsöf fnung in der Kragenstruktur . Besonders bevorzugt ist die Belüftungsöf fnung im Innenraum der Schaltkammer in vertikaler Richtung zumindest teilweise an einer Oberseite der Kragenstruktur angeordnet . Weiterhin ist die Belüftungsöf fnung besonders bevorzugt beabstandet von der Bodenfläche angeordnet . Mit anderen Worten befindet sich die Belüftungsöf fnung auf einer gewissen Höhe über den Bodenbereichen, insbesondere auf einer Höhe von größer oder gleich 0 , 5 mm oder größer oder gleich 1 mm . Dadurch kann verhindert werden, dass lose Teile wie beispielsweise Schmel zperlen in den Belüftungskanal gelangen können . Der Belüftungskanal kann damit einen geschützten Belüftungsstutzen bilden, durch den beispielsweise die Schaltkammer rasch mit einem Gas befüllt werden kann, während die Gefahr einer Verschmutzung oder Verstopfung des Belüftungskanals während des Betriebs minimiert ist . Insbesondere kann der Belüftungskanal auch getrennt vom die Achse führenden Kanal in der Kragenstruktur sein, so dass selbst im Fall einer Verschmutzung oder Verstopfung des Belüftungskanals keine Beeinträchtigung der Achsenbewegung zu befürchten ist . An einer Außenseite des hülsenförmigen Führungsbereichs kann eine Belüftungsrinne vorgesehen sein, die in den Belüftungskanal übergeht . Weiterhin können mehrere Belüftungskanäle und Belüftungsrinnen vorhanden sein, für die das Vorgenannte gilt .
Die hier beschriebene Schaltkammer kann durch den beschriebenen Schaltkammerboden Probleme , die in bekannten Schaltvorrichtungen beispielsweise durch Schmel zperlen auftreten konnten, vermeiden . Der Schaltkammerboden bildet einen speziell geformten Schild, der entstehende Schmel zperlen beispielsweise in Waben auf fangen kann und durch einen oder mehrere zusätzliche , abgeschirmte Belüftungskanäle ein schnelles Evakuieren und Befüllen der Schaltkammer ermöglichen kann . Besonders bevorzugt wird der Schaltkammerboden, der primär die Aufgabe haben kann zu verhindern, dass Lichtbögen darunter liegende Teile wie beispielsweise einen Flansch erreichen, aus einem oben beschriebenen hochschmel zenden Kunststof f gefertigt . Im Falle einer Abschaltung der Schaltvorrichtung unter Last wird ein Lichtbogen bevorzugt durch Blasmagnete ausgelenkt und aus dem Kontaktbereich zwischen den Schaltkontakten herausgetrieben . Erreicht der Lichtbogen den Schaltkammerboden, kann insbesondere im Fall von POM als Schaltbodenmaterial , aber auch im Fall von PBT oder PA, zusätzlicher Wasserstof f freigesetzt werden, so dass eine rasche Bogenlöschung erreicht werden kann . Entstehen Schmel zperlen durch Abbrand der Kontaktmaterialien, kann die Stegstruktur ein unkontrolliertes Herumbewegen dieser auf dem Schaltkammerboden verhindern . Durch die spezielle Aus formung des oder der Belüftungskanäle ist es den Schmel zperlen außerdem nicht möglich, die Achse zu blockieren, während ein ausreichender Pumpquerschnitt erhalten bleibt , so dass beispielsweise eine ef fektive Füllung der Schaltkammer mit einem Gas während der Produktion möglich bleibt .
Damit bietet der Schaltkammerboden, der im Wesentlichen unter gleichen Kosten wie herkömmliche Schaltkammerböden herstellbar ist , eine einfach zu realisierende Austauschlösung für bestehende Designs , die zu einer Verlängerung der Lebensdauer der Schaltvorrichtung führen kann .
Weitere Vorteile , vorteilhafte Aus führungs formen und Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Aus führungsbeispielen .
Figuren 1A bis 1 J zeigen schematische Darstellungen einer Schaltvorrichtung mit einer Schaltkammer gemäß einem Aus führungsbeispiel und
Figuren 2A bis 2C zeigen schematische Darstellungen einer Schaltvorrichtung mit einer Schaltkammer gemäß einem weiteren Aus führungsbeispiel .
In den Aus führungsbeispielen und Figuren können gleiche , gleichartige oder gleich wirkende Elemente j eweils mit denselben Bezugs zeichen versehen sein . Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente , wie zum Beispiel Schichten, Bauteile , Bauelemente und Bereiche , zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein .
In den Figuren 1A bis 1 J ist in verschiedenen Ansichten ein Aus führungsbeispiel für eine Schaltvorrichtung 100 mit einer Schaltkammer 11 sowie von Teilen dieser gezeigt . Die Schaltvorrichtung 100 kann beispielsweise zum Schalten starker elektrischer Ströme und/oder hoher elektrischer Spannungen eingesetzt werden und kann ein Relais oder Schütz , insbesondere ein Leistungsschütz , sein .
In Figur 1A ist eine dreidimensionale Schnittdarstellung der Schaltvorrichtung 100 mit der Schaltkammer 11 dargestellt . In Figur 1B ist die Achse 7 einzeln gezeigt . In den Figuren IC bis 1 F sind verschiedene Einzelansichten des Schaltkammerbodens 13 der Schaltkammer 11 gezeigt . In den Figuren IG bis 1 J sind Ausschnitte der Schaltvorrichtung 100 gezeigt , um verschiedene Details hervorzuheben . Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich gleichermaßen auf die Figuren 1A bis 1 J . Die gezeigten Geometrien sind nur exemplarisch und nicht beschränkend zu verstehen und können auch alternativ ausgebildet sein .
Die Schaltvorrichtung 100 weist in einem Gehäuse 1 zwei feststehende Kontakte 2 , 3 und einen beweglichen Kontakt 4 auf . Der bewegliche Kontakt 4 ist als Kontaktplatte ausgebildet , die die feststehenden Kontakte 2 , 3 in einem eingeschalteten Zustand der Schaltvorrichtung 100 elektrisch verbindet . Die feststehenden Kontakte 2 , 3 bilden zusammen mit dem beweglichen Kontakt 4 die Schaltkontakte . Das Gehäuse 1 dient vornehmlich als Berührschutz für die im Inneren angeordneten Komponenten und weist einen Kunststof f auf oder ist daraus , beispielsweise Polybutylenterephthalat ( PBT ) oder Glas-gefülltes PBT . Die Kontakte 2 , 3 , 4 können beispielsweise mit oder aus Cu, einer Cu-Legierung oder einer Mischung von Kupfer mit zumindest einem weiteren Metall , beispielsweise Wo , Ni und/oder Cr, sein .
Die Kontakte 2 , 3 , 4 sind in einer Schaltkammer 11 angeordnet , die durch einen Schaltkammerdeckel 12 und einen Schaltkammerboden 13 gebildet wird . Im gezeigten Aus führungsbeispiel ist der Schaltkammerdeckel 12 aus einem Keramikmaterial , beispielsweise mit oder aus einem Metalloxid wie etwa AI2O3. Die feststehenden Kontakte 2 , 3 ragen durch Öf fnungen im Schaltkammerdeckel 12 in die Schaltkammer 11 hinein und sind beispielsweise in die Öf fnungen eingelötet .
In Figur 1A ist die Schaltvorrichtung 100 in einem Ruhezustand gezeigt , in dem der bewegliche Kontakt 4 von den feststehenden Kontakten 2 , 3 beabstandet ist , so dass die Kontakte 2 , 3 , 4 galvanisch voneinander getrennt sind . Die gezeigte Aus führung der Schaltkontakte und insbesondere deren Geometrie sind rein beispielhaft und nicht beschränkend zu verstehen . Alternativ können die Schaltkontakte auch anders ausgebildet sein . Beispielsweise kann es möglich sein, dass nur einer der Schaltkontakte feststehend ausgebildet ist . Im eingeschalteten Zustand des Schaltvorrichtung 100 , der im gezeigten Aus führungsbeispiel durch eine Bewegung des beweglichen Kontakts entlang einer vertikalen Richtung 91 erreicht wird, liegt der bewegliche Kontakt 4 an beiden feststehenden Kontakten 2 , 3 an . Alternativ könnte der bewegliche Kontakt 4 beispielsweise auch als Drehkontakt ausgebildet sein, der zum Beispiel drehbar um eine Drehachse entlang der vertikalen Richtung 91 zum Voll zug der Schaltbewegung gelagert ist . Die in Figur 1A gezeigte Lage der Schaltvorrichtung 100 entspricht der bestimmungsgemäßen Einbaurichtung . Soweit nicht anders angegeben beziehen sich im Folgenden verwendete Begri f fe wie „oben" und „unten" auf die vertikale Richtung 91 und die bestimmungsgemäße Einbaurichtung .
Die Anordnungsrichtung der feststehenden Kontakte 2 , 3 definiert im gezeigten Aus führungsbeispiel eine Längsrichtung
91 , die Richtung senkrecht zur vertikalen Richtung 91 und zur Längsrichtung 92 wird im Folgenden als Querrichtung 93 bezeichnet . In den Figuren 1A bis 1 J sind die Richtungen 91 ,
92 , 93 zur leichteren Orientierung angegeben .
Die Schaltvorrichtung 100 weist im gezeigten Aus führungsbeispiel einen Magnetantrieb zur Bewegung des beweglichen Kontakts 4 zum Voll zug der Schaltbewegung auf . Alternativ könnte beispielsweise auch ein Motorantrieb vorgesehen sein . Der Magnetantrieb weist einen beweglichen Magnetanker 5 auf , der im Wesentlichen die Schaltbewegung entlang der vertikalen Richtung 91 voll zieht . Der Magnetanker 5 weist einen magnetischen Kern 6 auf , beispielsweise mit oder aus einem ferromagnetischen Material . Weiterhin weist der Magnetanker 5 eine Achse 7 auf , die einzeln in Figur 1B gezeigt ist . Die Achse 7 ist durch einen Teil des magnetischen Kerns 6 geführt , wie in Figur IG zu erkennen ist , und ist an einem Achsenende fest mit dem magnetischen Kern 6 verbunden . Am anderen, dem magnetischen Kern 6 gegenüber liegenden Achsenende weist der Magnetanker 5 den beweglichen Kontakt 4 auf .
Die einstückig ausgebildete Achse 7 kann beispielsweise mit oder aus Edelstahl gefertigt sein und weist im gezeigten Aus führungsbeispiel , wie in Figur 1B gezeigt ist , ein integrales Auflageelement 70 in Form eines scheibenartigen Bereichs auf . Der bewegliche Kontakt 4 ist im gezeigten
Aus führungsbeispiel vermittels einer Kontaktfeder 71 und einem elektrisch isolierenden Brückenhalter 72 , beispielsweise mit oder aus PBT oder PA, an der Achse 7 verschiebbar über dem Auflageelement 70 gelagert . An der Kontaktseite des beweglichen Kontakts 4 , also in vertikaler Richtung 91 gesehen an der Oberseite , ist der bewegliche Kontakt 4 mittels einer elektrisch isolierenden Zwischenscheibe 73 , beispielsweise mit oder aus PBT oder PA, und einer Befestigungsmutter 74 an der Achse 7 gesichert . Die gezeigte Lagerung und Befestigung des beweglichen Kontakts 4 an der Achse 7 ist nicht einschränkend zu verstehen und kann, wie in Verbindung mit den Figuren 2A bis 2C beschrieben ist , auch anders ausgestaltet sein .
Der magnetische Kern 6 ist von einer Spule 8 umgeben, die einen weiteren Teil des Magnetantriebs bildet . Ein von außen auf schaltbarer Stromfluss in der Spule 8 erzeugt eine Bewegung des magnetischen Kerns 6 und damit des gesamten Magnetankers 5 in vertikaler Richtung, bis der bewegliche Kontakt 4 die feststehenden Kontakte 2 , 3 kontaktiert . Teile einer Ansteuerplatine zur Ansteuerung der Spule 8 sind in Figur 1A auf der rechten Außenseite der Spule angedeutet . Der Magnetanker 5 bewegt sich bei eingeschalteter Spule 8 von einer ersten Position, die dem in Figur 1A gezeigten Ruhezustand und gleichzeitig dem trennenden, also nichtdurchschaltendem Zustand entspricht , in eine zweite Position, die dem aktiven, also durchschaltenden Zustand entspricht . Im aktiven Zustand sind die Kontakte 2 , 3 , 4 galvanisch miteinander verbunden . In einer anderen Aus führungs form kann der Magnetanker 5 , wie weiter oben erwähnt ist , alternativ beispielsweise auch eine Drehbewegung aus führen . Der Magnetanker 5 kann insbesondere auch als Zuganker oder Klappanker ausgebildet sein .
Weiterhin weist der Magnetantrieb der Schaltvorrichtung 100 ein Joch 9 auf , das Reineisen oder eine niedrig dotierte Eisenlegierung aufweisen oder daraus sein kann und das einen Teil des magnetischen Kreises bildet . Das Joch 9 weist eine Öf fnung 19 auf , wie in den Figuren IG und 1H erkennbar ist , durch die die Achse 7 hindurchgeführt ist . Wird der Stromfluss in der Spule 8 unterbrochen, wird der Magnetanker 5 durch eine oder mehrere Federn 21 , die in Figur IG angedeutet ist , wieder in die erste Position bewegt . Die Schaltvorrichtung 100 befindet sich dann wieder im Ruhezustand, in dem die Kontakte 2 , 3 , 4 geöf fnet sind .
Das Joch 9 ist von einem Flansch 10 umgeben, der die Schaltkammer 11 vom unteren Teil der Schaltvorrichtung 100 , in der sich unter anderem der magnetische Kern 6 und die Spule 8 befinden, trennt . Der Flansch 10 , der einen Teil des magnetischen Kreises bilden kann, kann wie das Joch 9 mit oder aus Eisen wie etwa Reineisen oder einer niedrig dotierten Eisenlegierung sein und kann auch einstückig mit dem Joch 9 ausgebildet sein .
Beim Öf fnen der Kontakte 2 , 3 , 4 kann ein Lichtbogen entstehen, der die Kontakt flächen beschädigen kann . Dadurch kann die Gefahr bestehen, dass die Kontakte 2 , 3 , 4 durch eine durch den Lichtbogen hervorgerufene Verschweißung aneinander „kleben" bleiben und nicht mehr voneinander getrennt werden . Um die Entstehung derartiger Lichtbögen zu verhindern oder wenigstens um die Löschung von auftretenden Lichtbögen zu unterstützen, sind die Kontakte 2 , 3 , 4 in einer Gasatmosphäre angeordnet , so dass die Schaltvorrichtung 100 als gasgefülltes Relais oder gasgefüllter Schütz ausgebildet ist . Hierzu sind die Kontakte 2 , 3 , 4 innerhalb der Schaltkammer 11 , gebildet durch den Schaltkammerdeckel 12 und den Schaltkammerboden 13 , in einem gasdichten Bereich 14 innerhalb des Gehäuses 1 angeordnet . Insbesondere der Schaltkammerdeckel 12 ist Teil der den gasdichten Bereich 14 umschließenden Wandung . Der gasdichte Bereich 14 enthält den Magnetanker 5 und einen Innenraum 110 der Schaltkammer 11 vollständig . Der gasdichte Bereich 14 und damit unter anderem auch die Schaltkammer 11 sind mit einem Gas gefüllt . Das Gas , das durch einen Gas füllstutzen (nicht gezeigt ) , beispielsweise im unteren Bereich des gasdichten Bereichs 14 , im Rahmen der Herstellung der Schaltvorrichtung 100 eingefüllt werden kann, kann besonders bevorzugt Wasserstof fhaltig sein . Insbesondere kann das Gas 14 zumindest 50% oder mehr H2 in einem inerten Gas wie N2 und/oder einem oder mehreren Edelgasen aufweisen, da Wasserstof f-haltiges Gas die Löschung von Lichtbögen fördern kann . Wie in Figur 1A zu erkennen ist , können zusätzlich an der Schaltkammer 11 , oder alternativ auch innerhalb der Schaltkammer 11 , ein oder mehrere Blasmagnete 15 angeordnet sein, also bevorzugt Permanentmagnete , die eine Verlängerung der Lichtbogenstrecke sowie ein Auslenken der Lichtbögen aus dem Bereich zwischen den Kontakten 2 , 3 , 4 bewirken können .
Wie in Figur IG zu erkennen ist , ist der obere Teil des gasdichten Bereichs 14 , der sich über dem Flansch 10 befindet und in dem sich die Kontakte 2 , 3 , 4 in der Schaltkammer 11 befinden, mit dem unteren Teil des gasdichten Bereichs 14 , der sich unter dem Flansch 10 befindet und in dem sich der magnetische Kern 6 des Magnetankers 5 befindet , nur durch die Öf fnung 19 im Joch 9 verbunden, durch die die Achse 7 hindurch geführt ist . Um bei der Befüllung des gasdichten Bereichs 14 beispielsweise schnelle Pumpzeiten zu erreichen und um während der Schaltvorgänge einen Gasaustausch zwischen dem oberen Teil und dem unteren Teil zu gewährleisten, ist es erforderlich, dass durch die Öf fnung 19 im Joch 9 hindurch ein ausreichender Gas fluss möglich ist . Andererseits können, wie im allgemeinen Teil beschrieben ist , Schmel zperlen bei einem durch Lichtbögen induzierten Abbrand der Kontakte 2 , 3 , 4 entstehen, durch die wiederum, wenn sie in die Öf fnung 19 oder in den unteren Teil des gasdichten Bereichs 14 gelangen sollten, die Gefahr besteht , dass die Beweglichkeit der mechanischen Teile behindert oder sogar blockiert wird, was daher verhindert werden sollte . Die im Folgenden näher beschriebene Schaltkammer 11 mit dem Schaltkammerboden 13 ist so ausgestaltet , dass beiden Anforderungen Rechnung getragen werden kann .
Im gezeigten Aus führungsbeispiel ist der Schaltkammerdeckel 12 kappenförmig ausgebildet und kann einstückig oder mehrteilig sein . Der Schaltkammerboden 13 , der einzeln in den Figuren IC bis 1 F aus mehreren Blickwinkeln gezeigt ist , ist plattenartig ausgebildet und ist einstückig hergestellt . Die Schaltkammerdeckel 12 und der Schaltkammerboden 13 umschließen den Innenraum 110 , in dem die Schaltvorgänge stattfinden . Alternativ zum gezeigten Aus führungsbeispiel kann beispielsweise auch der Schaltkammerboden 13 kappenförmig ausgebildet sein, also im Wesentlichen einen höheren Rand aufweisen .
Der Schaltkammerboden 13 weist bevorzugt ein Kunststof fmaterial auf , besonders bevorzugt ein Kunststof fmaterial , aus dem bei Erwärmung Wasserstof f freigesetzt werden kann . Insbesondere ist das Kunststof fmaterial derart ausgebildet , dass durch einen Lichtbogen, der auf das Kunststoffmaterial trifft, Wasserstoff freigesetzt werden kann, so dass es durch den zusätzlich freigesetzten Wasserstoff, besonders bevorzugt in Form von H2, zu einer Verbesserung der Lichtbogenlöschung kommen kann. Das Kunststoffmaterial kann beispielsweise Polyoxymethylen (POM) aufweisen oder sein. Alternativ oder zusätzlich sind auch Polybutylenterephthalat (PBT) und/oder Polyamid (PA) , insbesondere PA46, als Kunststoffmaterial möglich. Weiterhin kann das Kunststoffmaterial einen Füllstoff, insbesondere ein Glasmaterial beispielsweise in Form von Glasfasern, enthalten, der im Kunststoffmaterial dispergiert ist. Besonders bevorzugt weist das Kunststoffmaterial einen Füllstof fanteil, also beispielsweise einen Glasfaseranteil, von kleiner oder gleich 50%, bezogen auf die Masse, auf. Besonders bevorzugt ist das Kunststoffmaterial durch Auswahl eines geeigneten Polymers und durch Auswahl eines geeigneten Anteils eines Füllstoffs, so gewählt, dass es eine ausreichende mechanische und thermische Stabilität unter üblichen Betriebsbedingungen der Schaltvorrichtung 100 aufweist. Weiterhin kann der Schaltkammerboden 13 eine Erweichungstemperatur oder Schmelztemperatur aufweisen, die so gewählt ist, dass noch heißes Kontaktmaterial, das durch Lichtbogen-induzierten Abbrand der Schaltkontakte beispielsweise in Form von Schmelzperlen auf den Schaltkammerboden 13 gerät, das Kunststoffmaterial erweichen kann, so dass beispielsweise Schmelzperlen in den Schaltkammerboden 13 zumindest teilweise einschmelzen können, wodurch die Bewegungsfreiheit von Schmelzperlen eingeschränkt werden kann. Beispielsweise kann das Material des Schaltkammerbodens 13 eine Schmelztemperatur von größer oder gleich 250°C und kleiner oder gleich 350°C aufweisen . Der Schaltkammerboden 13 weist auf der dem Innenraum 110 der Schaltkammer zugewandten Innenseite eine Bodenfläche 30 mit einer Stegstruktur 131 auf , die aus der Bodenfläche 30 heraus in den Innenraum ragt . Die Bodenfläche 30 ist der Bereich des Schaltkammerbodens 13 auf der Innenseite , der von einer umlaufenden und im gezeigten Aus führungsbeispiel erhabenen Randstruktur 32 umgeben ist .
Die Stegstruktur 31 tritt aus der Bodenfläche 30 reliefartig hervor und weist zumindest einen Steg 311 auf , der sich über die Bodenfläche 30 erstreckt . Die Stegstruktur 31 ist so ausgebildet , dass die Bewegungs freiheit von losen Teilen wie Schmel zperlen auf dem Schaltkammerboden 13 verringert werden kann .
Im gezeigten Aus führungsbeispiel weist die Stegstruktur 31 eine Mehrzahl von Stegen 311 auf und ist so ausgebildet , dass die Bodenfläche 30 eine Mehrzahl von durch die Stegstruktur 31 voneinander getrennte Bodenbereiche 301 aufweist . Der Übersichtlichkeit halber sind in den Figuren ID bis 1 F nicht alle Stege mit einem Bezugs zeichen versehen . Ein loses Teil wie beispielsweise eine Schmel zperle kann bevorzugt durch die Stegstruktur 31 zumindest unter normalen Betriebsbedingungen daran gehindert werden, von einem Bodenbereich 301 zu einem davon getrennten Bodenbereich 301 zu gelangen, so dass zumindest unter normalen Betriebsbedingungen die Bewegungs freiheit von Schmel zperlen auf der Bodenfläche 30 des Schaltkammerbodens 13 eingeschränkt werden kann .
Bevorzugt liegen die voneinander getrennten Bodenbereiche 301 in einer gleichen Ebene und definieren somit diese Ebene , die bevorzugt senkrecht zur vertikalen Richtung 91 ausgerichtet ist , wobei die Bodenfläche 30 ohne die Stegstruktur 31 eben ausgebildet wäre . Die Stegstruktur und insbesondere die Stege 311 weisen bevorzugt eine Höhe von größer oder gleich 0 , 5 mm und kleiner oder gleich 5 mm und bevorzugt von größer oder gleich 1 mm und kleiner oder gleich 3 mm auf , wobei sich Höhenangaben, soweit nicht anders angegeben, auf einen in vertikaler Richtung 91 gemessenen Abstand zu einem Bodenbereich 301 beziehen . Eine Höhe in den angegebenen Bereichen kann die Bewegungs freiheit von Schmel zperlen, die typischerweise eine durchschnittliche Größe von 0 , 5 mm bis 1 mm aufweisen, wirksam eingeschränken, ohne dass die Stegstruktur 31 einen zu großen Platzbedarf in vertikaler Richtung erfordert .
Die Stegstruktur 31 weist wie gezeigt sich kreuzende Stege 311 auf , die beispielsweise in Längsrichtung 92 sowie in Querrichtung 93 verlaufen . Wie gezeigt kann die Stegstruktur 31 zumindest einen Steg 311 in Längsrichtung und zwei oder mehr quer dazu verlaufende Stege 311 , also beispielsweise sich entlang der Querrichtung erstreckende Stege 311 , aufweisen, die sich kreuzen . Wie gezeigt kann die Stegstruktur 31 beispielsweise einen Längssteg und vier Querstege aufweisen . Darüber hinaus kann die Stegstruktur 31 auch einen oder mehrere Stege aufweisen, die schräg zur Längsrichtung 92 und Querrichtung 93 verlaufen . Durch die sich kreuzenden Stege 311 kann die Stegstruktur 31 eine Wabenstruktur, beispielsweise wie gezeigt mit rechteckigen Waben oder alternativ beispielsweise auch mit sechseckigen Waben, bilden . Durch die Stegstruktur 31 wird die Bodenfläche 30 , die eine Gesamtfläche aufweist , in eine Mehrzahl von voneinander getrennten Bodenbereichen 301 unterteilt , wobei j eder der Mehrzahl der Bodenbereiche 301 bevorzugt eine Fläche aufweist , die bevorzugt kleiner oder gleich 20% oder kleiner oder gleich 10% der Gesamtfläche ist . Wie weiter oben beschrieben weist der Schaltkammerboden 13 eine Öf fnung 33 zur Hindurchführung der Achse 7 der Schaltvorrichtung 100 auf . Die Stegstruktur 31 weist eine über den Bodenbereichen 301 der Bodenfläche 30 erhabene Kragenstruktur 312 auf , die die Öf fnung 33 umgibt . Dadurch bildet die Kragenstruktur 312 einen Kanal in vertikaler Richtung 91 , in dem die Achse 7 geführt werden kann . Die Kragenstruktur 312 wird beispielsweise wie gezeigt durch eine im Wesentlichen hohl zylinderförmige Erhebung gebildet , die unmittelbar an einen oder mehrere Stege 311 angrenzen kann, so dass die Kragenstruktur 312 in einen oder mehrere Stege 311 übergeht . Wie gezeigt kann beispielsweise der Längssteg durch die Öf fnung 33 und damit durch die Kragenstruktur 312 unterbrochen sein . Die Kragenstruktur 312 weist bevorzugt eine Höhe auf , die zumindest gleich der Höhe der Stege 311 oder wie gezeigt größer als die Höhe der Stege 311 ist .
Weiterhin weist die Kragenstruktur 312 in vertikaler Richtung 91 gesehen eine Oberseite 313 auf , die als ein mechanischer Anschlag für das Auflageelement 70 der Achse 7 ausgebildet ist , wie beispielsweise in Figur I I erkennbar ist .
Weiterhin weist der Schaltkammerboden 13 an einer der Innenseite gegenüber liegenden Außenseite einen hülsenförmigen Führungsbereich 314 zur Führung der Achse 7 in der Öf fnung 33 auf . Der hülsenförmige Führungsbereich 314 wird durch eine im Wesentlichen hohl zylinderförmige Erhebung an der Außenseite des Schaltkammerbodens 13 gebildet , durch den ein Kanal führt , der sich bevorzugt in den durch die Kragenstruktur 312 gebildeten Kanal fortsetzt . Die Öf fnung 33 im Schaltkammerboden 13 wird somit durch den durchgehenden Kanal gebildet , der durch den hülsenförmigen Führungsbereich 314 und durch die Kragenstruktur 312 hindurch führt . Die Achse 7 zur Bewegung des beweglichen Kontakts 4 wird in diesem Kanal geführt . Der hülsenförmige Führungsbereich 314 ragt weiterhin, wie in den Figuren IG und 1H erkennbar ist , in die Öf fnung 19 des Jochs 9 hinein . Dadurch kann erreicht werden, dass die Achse 7 nicht durch das Joch 9 sondern durch den Führungsbereich 314 und die Kragenstruktur 312 des Schaltkammerbodens 13 mechanisch geführt wird . Eine der Kragenstruktur abgewandte Unterseite 315 des hülsenförmigen Führungsbereichs 314 ist als mechanisches Gegenlager für die Feder 21 der Schaltvorrichtung 100 ausgebildet , wie in Figur IG erkennbar ist .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist der Schaltkammerboden 13 zumindest einen Belüftungskanal 316 auf . Wie beispielsweise in Figur 1H erkennbar ist , weist der Schaltkammerboden 13 im gezeigten Aus führungsbeispiel zwei Belüftungskanäle 316 auf , die in Querrichtung auf beiden Seiten der Öf fnung 33 angeordnet sind . Weiterhin können noch weitere Belüftungskanäle oder auch nur ein Belüftungskanal vorhanden sein . Jeder der Belüftungskanäle 316 reicht von der Außenseite der Schaltkammer 11 in den Innenraum 110 . Insbesondere mündet j eder der Belüftungskanäle 316 mit einer Belüftungsöf fnung 317 in der Kragenstruktur 312 in den Innenraum 110 . Die Belüftungsöf fnungen 317 sind im Innenraum 110 der Schaltkammer 11 in vertikaler Richtung teilweise an der Oberseite 313 der Kragenstruktur 312 angeordnet , insbesondere im Bereich der umlaufenden Kante der Oberseite 313 , so dass die Belüftungsöf fnungen 317 auch dann zumindest teilweise frei bleiben, wenn das Auflageelement 70 der Achse 7 auf der Oberseite 313 der Kragenstruktur 312 aufliegt , wie in Figur I I erkennbar ist . Die Kragenstruktur 312 weist somit zwischen den Belüftungsöf fnungen 317 einen umlaufenden Absatz auf , der sicherstellt , dass die Belüftungsöf fnungen 317 unabhängig vom Schalt zustand der Schaltvorrichtung 100 of fen zugänglich sind .
Weiterhin sind die Belüftungsöf fnungen 317 beabstandet von der Bodenfläche 13 angeordnet . Mit anderen Worten befinden sich die Belüftungsöf fnungen 317 auf einer gewissen Höhe über den Bodenbereichen 301 , insbesondere auf einer Höhe von größer oder gleich 0 , 5 mm oder größer oder gleich 1 mm . Die Unterkante der Belüftungsöf fnungen 317 kann beispielsweise auf einer Höhe angeordnet sein, die einer Höhe der Stege 311 entspricht . Durch die erhöhte Anordnung der Belüftungsöf fnungen 317 kann verhindert werden, dass lose Teile wie beispielsweise Schmel zperlen in die Belüftungskanäle 316 gelangen können . Weiterhin sind die Belüftungskanäle 316 auch getrennt vom die Achse 7 führenden Kanal in der Kragenstruktur 312 , wie in Figur 1H erkennbar ist , so dass selbst im Fall einer Verschmutzung oder Verstopfung eines Belüftungskanals 316 keine Beeinträchtigung der Achsenbewegung zu befürchten ist . Die Belüftungskanäle 316 können dadurch geschützte Belüftungsstutzen bilden, durch die beispielsweise die Schaltkammer 11 rasch mit einem Gas befüllt werden kann, während die Gefahr einer Verschmutzung oder Verstopfung der Belüftungskanäle 316 sowie eine Beeinträchtigung der Beweglichkeit der Achse 7 während des Betriebs minimiert ist . An einer Außenseite des hülsenförmigen Führungsbereichs 314 können weiterhin Belüftungsrinnen 318 vorgesehen sein, von denen j ede in j e einen Belüftungskanal 316 übergeht , wie in Figur 1H erkennbar ist .
Durch die Stegstruktur 31 , insbesondere die dadurch gebildete
Wabenstruktur, kann verhindern, dass Schmel zperlen in die Führung der Achse 7 , die durch die Kragenstruktur 312 und das hülsenförmige Führungselement 314 gebildet wird, und in den unteren Teil der Schaltvorrichtung 100 gelangen können . Die erhöhe Anordnung der Belüftungsöf fnungen 317 kann dies zusätzlich erschweren . Der Absatz in der Kragenstruktur erlaubt einen ausreichenden Pumpquerschnitt und Gasaustausch selbst bei bündig aufliegenden Bauteilen auf der Oberseite 313 der Kragenstruktur 312 .
An der Außenseite des Schaltkammerbodens 13 sind weiterhin Justageelemente 34 in Form von Zylinder- oder scheibenförmigen Erhebungen vorgesehen, die bei einer bestimmungsgemäßen Anordnung des Schaltkammerbodens 13 auf dem Flansch 10 in entsprechende Justageelemente 101 in Form von passenden Vertiefungen eingrei fen . Dadurch kann auf einfache Weise eine korrekte Positionierung des Schaltkammerbodens 13 auf dem Flansch 10 erreicht werden . Alternativ zur gezeigten Ausgestaltung können die Justageelemente 34 , 101 auch anders ausgebildet sein, wobei diese auch dann bevorzugt ineinander grei fen .
Weiterhin weist der Schaltkammerboden 13 wie weiter oben erwähnt die umlaufende Randstruktur 32 auf , die die Bodenfläche 30 mit der Stegstruktur 31 umgibt . Die Randstruktur 32 ist wie gezeigt besonders bevorzugt über die Bodenbereiche 301 erhaben ausgebildet , so dass die Bodenfläche 30 von der umlaufenden erhabenen Randstruktur 32 umgeben ist . Bevorzugt weist die Randstruktur 32 eine Höhe auf , die größer als die Höhe der Stege 311 der Stegstruktur 31 ist .
Wie gezeigt kann die Randstruktur 32 besonders bevorzugt stufenförmig ausgebildet sein und einen Innenrandteil 321 mit einer ersten Höhe und einen Außenrandteil 322 mit einer zweiten Höhe aufweisen, wobei die erste Höhe größer als die zweite Höhe ist . Der Innenrandteil 321 grenzt unmittelbar an den Außenrandteil 322 an und ist vom Außenrandteil 322 umgeben . Der Außenrandteil 322 weist eine Auflagefläche 323 für den Schaltkammerdeckel 12 auf , wohingegen der Innenrandteil 321 bei montiertem Schaltkammerdeckel 12 an einer Innenseite des Schaltkammerdeckels 12 anliegt , wie in den Figuren 1H und 1 J erkennbar ist . Die Randstruktur 32 kann besonders bevorzugt eine Höhe aufweisen, die gleich der Höhe der Kragenstruktur 312 ist . Weist die Randstruktur 32 Bereiche mit verschiedenen Höhen wie beispielsweise den beschriebenen Innenrandteil 321 und Außenrandteil 322 auf , so bezeichnet die Höhe der Randstruktur 32 deren maximale Höhe , hier also die erste Höhe .
Weiterhin weist die Randstruktur 32 Federelemente 324 auf , die Teile des Außenrandteils 322 sind . Anstelle der gezeigten vier Federelemente 324 können auch mehr oder weniger Federelemente vorhanden sein . Die Federelemente 324 können beispielsweise in Form von Blattfedern ausgebildet sein und im zusammengebauten Zustand der Schaltkammer 11 eine Kraft auf den Schaltkammerdeckel 12 ausüben, so dass der Schaltkammerboden 13 ohne weitere Befestigungsmaßnahmen zwischen dem Schaltkammerdeckel 12 und dem Flansch 10 durch eine Klemmkraft gehalten werden kann .
In den Figuren 2A bis 2C sind Ausschnitte der Schaltvorrichtung 100 gemäß einem weiteren Aus führungsbeispiel gezeigt , bei dem im Vergleich zum vorherigen Aus führungsbeispiel der Magnetanker 5 einen Brückenhalter 72 aufweist , der anders als im vorherigen Aus führungsbeispiel fest mit der Achse 7 verbunden ist . Der Brückenhalter 72 ist an die Achse 7 angeformt und weist im Vergleich zum vorherigen Aus führungsbeispiel das Auflageelement 70 auf . Die Kontaktfeder 71 stützt sich am Auflageelement 70 und direkt an der Unterseite des beweglichen Kontakts 4 ab . Wie in Figur 2A erkennbar ist , weist der Brückenhalter 72 weiterhin einen Ankerteil 75 mit Rastnasen auf , die mit einer geeignet geformten Öf fnung im beweglichen Kontakt 4 einen Baj onett-Verschluss bilden . Durch Einführung des Ankerteils 75 in die Öf fnung des beweglichen Kontakts 4 und Verdrehung des beweglichen Kontakts 4 beispielsweise um 90 ° kann der beweglichen Kontakt 4 auf dem Brückenhalter 72 arretiert werden . Weitere Merkmale und Aus führungs formen des Brückenhalters des Aus führungsbeispiels der Figuren 2A bis 2C sind in der älteren Druckschri ft WO 2020/ 187586 Al beschrieben, deren Of fenbarungsgehalt hiermit vollumfänglich durch Rückbezug aufgenommen wird .
Durch die vorab beschriebene Ausgestaltungen des Schaltkammerbodens 13 und insbesondere der Belüftungsöf fnungen kann eine durchgehende Belüftung der Schaltkammer 11 unabhängig von der konkreten Form des Brückenhalters und insbesondere des Auflageelements erreicht werden .
Die in den in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Merkmale und Aus führungsbeispiele können gemäß weiteren Aus führungsbeispielen miteinander kombiniert werden, auch wenn nicht alle Kombinationen expli zit beschrieben sind . Weiterhin können die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Aus führungsbeispiele alternativ oder zusätzlich weitere Merkmale gemäß der Beschreibung im allgemeinen Teil aufweisen . Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugs zeichenliste
I Gehäuse
2 , 3 feststehender Kontakt
4 beweglicher Kontakt
5 Magnetanker
6 magnetischer Kern
7 Achse
8 Spule
9 Joch
10 Flansch
I I Schaltkammer
12 Schaltkammerdeckel
13 Schaltkammerboden
14 gasdichter Bereich
15 Blasmagnet
19 Öf fnung
21 Feder
30 Bodenfläche
31 Stegstruktur
32 Randstruktur
33 Öf fnung
70 Auflageelement
71 Kontaktfeder
72 Brückenhalter
73 Zwischenscheibe
74 Befestigungsmutter
75 Ankerteil
91 vertikale Richtung
92 Längsrichtung
93 Querrichtung
100 Schaltvorrichtung
101 Jus tage element Innenraum
Bodenbereich
Steg
Kragenstruktur
Oberseite hülsenförmiger Führungsbereich
Unterseite
Belüf tungskanal
Belüftungsöf fnung
Belüf tungs rinne
Innenrandteil
Außenrandteil
Auf läge fläche
Federelement

Claims

Patentansprüche
1. Schaltkammer (11) für eine Schaltvorrichtung (100) , aufweisend zumindest einen Schaltkammerboden (13) , wobei der Schaltkammerboden (13) auf einer einem Innenraum
(110) der Schaltkammer (11) zugewandten Innenseite eine Bodenfläche (30) mit einer Stegstruktur (31) aufweist, die aus der Bodenfläche (30) heraus in den Innenraum (110) ragt.
2. Schaltkammer (11) nach Anspruch 1, wobei die Bodenfläche (30) eine Mehrzahl von durch die Stegstruktur (31) voneinander getrennte Bodenbereiche (301) aufweist.
3. Schaltkammer (11) nach Anspruch 2, wobei die Bodenfläche (30) eine Gesamtfläche aufweist und jeder der Mehrzahl der Bodenbereiche (301) eine Fläche aufweist, die kleiner oder gleich 20% der Gesamtfläche ist.
4. Schaltkammer (11) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Stegstruktur (31) zumindest einen Steg (311) aufweist, der zumindest zwei Bodenbereiche voneinander trennt .
5. Schaltkammer (11) nach Anspruch 4, wobei der zumindest eine Steg (311) eine Höhe von größer oder gleich 0,5 mm und kleiner oder gleich 5 mm aufweist.
6. Schaltkammer (11) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Stegstruktur (31) eine Wabenstruktur bildet.
7. Schaltkammer (11) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Schaltkammerboden (13) eine Öffnung (33) zur Hindurchführung einer Achse (7) der Schaltvorrichtung (100) aufweist und die Stegstruktur (31) eine über der Bodenfläche (30) erhabene Kragenstruktur (312) aufweist, die die Öffnung (33) umgibt.
8. Schaltkammer (11) nach Anspruch 7, wobei die Kragenstruktur (312) eine Höhe aufweist, die größer als eine Höhe zumindest eines Stegs (311) der Stegstruktur
( 31 ) ist .
9. Schaltkammer (11) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Bodenfläche (30) von einer umlaufenden erhabenen Randstruktur (32) umgeben ist und die Randstruktur (32) eine Höhe aufweist, die größer als die Höhe zumindest eines Stegs (311) der Stegstruktur (31) ist .
10. Schaltkammer (11) nach Anspruch 7 und 9 oder nach Anspruch 8, wobei die Randstruktur (32) und die Kragenstruktur (312) eine gleiche Höhe aufweisen.
11. Schaltkammer nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Randstruktur (32) einen Innenrandteil (321) mit einer ersten Höhe und einen Außenrandteil (322) mit einer zweiten Höhe aufweist, wobei die erste Höhe größer als die zweite Höhe ist, wobei der Außenrandteil (322) eine Auflagefläche (323) für einen Schaltkammerdeckel (12) der Schaltkammer (11) aufweist und wobei die Randstruktur (32) zumindest ein Federelement (324) aufweist, das Teil der Auflagefläche ist. Schaltkammer (11) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Schaltkammerboden (13) Federelemente (324) aufweist, die Teile eines Außenrandteils (322) sind und die in Form von Blattfedern ausgebildet sind. Schaltkammer (11) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Schaltkammerboden (13) an einer der Innenseite gegenüber liegenden Außenseite einen hülsenförmigen Führungsbereich (314) zur Führung einer Achse (7) der Schaltvorrichtung (100) aufweist. Schaltkammer (11) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei ein Belüftungskanal (316) von einer Außenseite der Schaltkammer (11) in den Innenraum reicht und mit einer Belüftungsöffnung (317) in einer Kragenstruktur (312) der Stegstruktur (31) in den Innenraum mündet. Schaltkammer (11) nach Anspruch 13 und 14, wobei an einer Außenseite des hülsenförmigen Führungsbereichs (314) eine Belüftungsrinne (318) vorgesehen ist, die in den Belüftungskanal (316) übergeht. Schaltkammer (11) nach Anspruch 14 oder 15, wobei die Belüftungsöffnung (317) im Innenraum der Schaltkammer (11) an einer Oberseite (313) der Kragenstruktur (312) angeordnet ist. Schaltkammer (11) nach Anspruch 14, wobei die Belüftungsöffnung (317) beabstandet von der Bodenfläche (30) angeordnet ist. Schaltkammer (11) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Schaltkammerboden (13) einstückig aus einem Kunststoffmaterial ausgebildet ist und das
Kunststoffmaterial eines oder mehrere Materialien ausgewählt aus Polyoxymethylen, Polybutylenterephthalat und Polyamid und einen Glasfaseranteil von kleiner oder gleich 50% aufweist.
19. Schaltvorrichtung (100) , aufweisend
- eine Schaltkammer (11) gemäß einem der vorherigen Ansprüche und
- zumindest einen feststehenden Kontakt (2, 3) und einen beweglichen Kontakt (4) in der Schaltkammer (11) , wobei die Schaltkammer ein Gas (14) , das H2 aufweist, enthält .
20. Schaltvorrichtung (100) nach Anspruch 19, weiterhin aufweisend einen Magnetantrieb mit einer Achse (7) , die durch eine Öffnung (33) im Schaltkammerboden (13) in die Schaltkammer (11) hineinragt, wobei der Magnetantrieb ein feststehendes Joch (9) aufweist, über dem die Schaltkammer (11) angeordnet ist, und wobei der Schaltkammerboden (13) auf einer dem Innenraum der Schaltkammer (11) abgewandten Außenseite einen hülsenförmigen Führungsbereich (314) aufweist, der in eine Öffnung des Jochs (9) ragt.
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