WO2023217963A1

WO2023217963A1 - Schaltvorrichtung mit hauptkontakte und zumindest zwei hilfskontakten

Info

Publication number: WO2023217963A1
Application number: PCT/EP2023/062605
Authority: WO
Inventors: Shun YU; Robert MINKWITZ; Rainer Morczinek; Frank Werner; Robert Hoffmann
Original assignee: TDK Electronics AG
Current assignee: TDK Electronics AG
Priority date: 2022-05-12
Filing date: 2023-05-11
Publication date: 2023-11-16
Anticipated expiration: 2024-11-12
Also published as: JP7825076B2; JP2025515686A; WO2023217963A9; US20250316432A1; DE112023002224A5; CN119173975A

Abstract

Es wird eine Schaltvorrichtung (100) angegeben, die zumindest einen feststehenden Kontakt (1) und einen beweglichen Kontakt (2) in einer Schaltkammer (11), ein Kontaktelement (4) außerhalb der Schaltkammer und einen mechanischen Antrieb mit einer Achse (7) aufweist, wobei der mechanische Antrieb zur Bewegung des beweglichen Kontakts und des Kontaktelements vorgesehen und eingerichtet ist, wobei zumindest zwei Hilfskontakte außerhalb der Schaltkammer auf einer dem beweglichen Kontakt abgewandten Seite der Achse vorhanden sind.

Description

Beschreibung

SCHALTVORRICHTUNG MIT HAUPTKONTAKTE UND ZUMINDEST ZWEI HILFSKONTAKTEN

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 oder in Anwendungen auf dem Gebiet der erneuerbaren Energien .

In seiner Funktion als Sicherheitskomponente wird beispielsweise ein Schütz normalerweise zusätzlich überwacht , wobei die Schützüberwachung in der Norm IEC 60947-5- 1 geregelt ist . Die Schützüberwachung soll beispielsweise dazu dienen, den häufigsten Fehler von Schützen, Relais und Schaltern zu entdecken, nämlich ein so genanntes Verkleben, also ein Verschweißen der Hauptkontakte . Ein solcher Fehler, auch als Schützkleber bekannt , kann beispielsweise durch Lichtbögen hervorgerufen werden, die sich während der Schaltvorgänge unter Last zwischen den Kontakten bilden und so hohe Temperaturen an den Kontakt flächen hervorrufen können, dass die Kontakt flächen miteinander verschweißt werden . Weiterhin ist es von Vorteil , wenn weitere Fehlerzustände erkannt werden können, beispielsweise wenn ein Kontakt in einer geöf fneten Stellung oder in einem Zwischenzustand mechanisch blockiert ist .

Typische Schütze sind als sogenannte Überhubsysteme ausgebildet . Das bedeutet , dass , nachdem die Hauptkontakte durch die Schaltbrücke miteinander verschaltet und somit elektrisch geschlossen wurden, die Bewegung des schließenden Systems weitergeführt wird, wobei ein üblicherweise federbelasteter Druck der Schaltbrücke auf die Hauptkontakte steigt . Im Fall eines Schützklebers wird dieser Überhub zwar wieder abgebaut , die Schaltbrücke aber bleibt an zumindest einem Hauptkontakt haften . Das mechanische System hängt somit in einem Zwischenzustand und ist weder of fen noch richtig geschlossen .

Die Überwachung beziehungsweise Schützklebererkennung kann beispielsweise mittels einer Spannungsmessung über die Hauptkontakte des Schützes erfolgen . Liegt zwischen den Hauptkontakten eine Spannung an, folgt , dass das Schütz geöf fnet ist . Liegt keine Spannung an, folgt daraus , dass das Schütz kurzgeschlossen und somit geschlossen ist . Diese Methode ist zwar sehr sicher, aber auch teuer in der Anwendung, da Leitungen, die Hochvoltpotential tragen, verlegt und entsprechend isoliert werden müssen . Die Überwachung wird in der Regel von einem übergeordneten System durchgeführt , etwa von einem Mikrocontroller-gesteuerten Analog-Digit al -Wandler . Es ist beispielsweise auch bekannt , einen Mikroschalter in der Schaltkammer des Schützes zu verwenden, der durch einen kleinen Ausleger an der Schaltbrücke bedient wird . Der Ausleger betätigt den Schalter, kurz bevor die Schaltbrücke an die Hauptkontakte gedrückt wird . Dabei kann der Schalter als Schließer ( geschlossen, wenn gedrückt ) oder als Öf fner ( of fen, wenn gedrückt ) ausgebildet sein . Das Signal des Mikroschalters kann dadurch auch invertiert im Vergleich zum Schalt zustand des Schützes ausgelegt werden . Ein Nachteil dieser Lösung liegt darin, dass der Mikroschalter nahe an den Hauptkontakten innerhalb der Schaltkammer angebracht werden muss . Dies kann mitunter die Bogenlöschung beeinflussen oder I solationsnachteile mit sich bringen . Weiterhin muss der durch den Ausleger und Mikroschalter gebildete Überwachungskontakt voreilend ausgebildet sein . Das bedeutet , dass der Überwachungskontakt seinen Zustand ändert , bevor der Hauptkontakt schließt . Dies liegt daran, dass der Mikroschalter noch den Status „zu" anzeigen muss , wenn der Überhub bei einer Verklebung schon auf gebraucht ist . Zwischenzustände oder Blockierungen können dadurch nicht erkannt werden . Ein weiterer Nachteil liegt in der Lebensdauer von üblichen Mikroschaltern, die j e nach Aus führung nur wenige 100000 Schaltspiele betragen kann . Weiterhin müssen Zuleitungen zum Schalter gelegt werden, was die Verwendung von vollständig hermetisch versiegelten, keramischen Entladungsräumen einschränkt .

Weiterhin ist beispielsweise aus der Druckschri ft WO 2008 / 033349 A2 ein Hil fsschalter bekannt , der über einen Ausleger an der Schaltbrücke bedient wird, wobei beispielsweise zwei überlappende Kontakte aufeinander gedrückt werden können . Die Lösung ist zwar einfach, kostengünstig und nahezu verschleiß frei . Sie birgt j edoch den Nachteil , dass die überlappenden Kontakte zwischen den Hauptkontakten angebracht werden und es dadurch zu I solationsproblemen kommen kann . Weiterhin müssen Zuleitungen zum Hil fsschalter gelegt werden, was die Verwendung von vollständig hermetisch versiegelten, keramischen Entladungsräumen einschränkt oder unmöglich macht . Das Schaltverhalten gleicht weiterhin dem des Mikroschalters .

Um die beschriebenen Nachteile zu umgehen, ist es auch bekannt , am unteren Teil des beweglichen Systems und insbesondere außerhalb der Schaltkammer einen Magneten anzubringen, der einen Reed-Schalter öf fnen und schließen kann, wie beispielsweise in der Druckschri ft JP 2013- 008621 A beschrieben ist . Dadurch erfolgt die Detektion weit entfernt von den Hauptkontakten und die Detektion kann auch durch nicht-magnetische Materialien hindurch erfolgen . Außerdem ist diese Lösung einfach in Verbindung mit hermetisch versiegelten, keramischen Entladungsräumen einsetzbar . Das Schaltverhalten ist analog zu den beiden vorher beschriebenen Systemen, j edoch ergibt sich die Schwierigkeit eines richtig einzustellenden Uberlappbereiches , da die Indikation magnetisch erfolgt und auch Hystereseef fekte zu berücksichtigen sind . Ein weiterer Nachteil liegt in der Empfindlichkeit des Reed-Schalters gegenüber magnetischen Störfeldern und mechanischen Stößen .

Als Verbesserung hiervon ist es bekannt , einen Hall-Sensor anstelle des Reed-Schalters zu verwenden, so dass die magnetische Detektion nicht durch einen mechanischen Schalter erfolgt , sondern durch ein Halbleiterbauelement ermöglicht wird . Dadurch spielen magnetische Störfelder keine Rolle mehr und es gibt auch keine Vibrationsabhängigkeit mehr . Das Schaltverhalten ist j edoch dem des Reed-Schalters ähnlich . Alle vier Überwachungsschalter-Lösungen weisen eine sogenannte „normally open"-Charakteristik auf , d . h . der Überwachungsschalter spiegelt den Zustand der Hauptkontakte weitgehend wieder . Eine Invertierung des Signals erzeugt j edoch kein „normally closed" , sondern lediglich ein „not normally open" . Allen vier Prinzipien ist vor allem gemein, dass keine dieser Lösungen zuverlässig signalisieren kann, dass das überwachte Schütz sicher und vollständig geöf fnet ist . Eine solche Forderung ist j edoch in der Norm IEC 60947-4- 1 formuliert , die eine Detektion fordert , die nur in der Ruhelage des Schützes einen Überwachungskontakt schließt beziehungsweise einen geschlossenen Überwachungskontakt auf zeigt ( „normally closed" ) . Eine solche Lösung ist bei gasgefüllten Schützen bisher unbekannt .

In den Druckschri ften EP 2 843 683 Al und EP 3 471 127 Al wird vorgeschlagen, zwischen der Schaltkammer und dem Bereich mit dem Schaltantrieb eine zusätzliche Zwischenkammer mit Überwachungskontakten vorzusehen, durch die die Optionen „normally open" und „normally closed" frei wählbar sind . Der Nachteil dieser Variante liegt in einem höheren Platzbedarf durch die Zwischenkammer, der sich negativ auf das Gewicht , die Größe und die Kosten des Schützes auswirken kann . Auch die Anordnung von Überwachungskontakten in der Schaltkammer , die dann aus der Schaltkammer herausgeführt und beispielsweise durch Plastikschilde vor Lichtbögen geschützt werden müssen, kann zu einem größeren Platzbedarf führen, um notwendige I solationsstrecken zwischen den Hochspannungsteilen und den Niederspannungsteilen einzuhalten . Zumindest eine Aufgabe von bestimmten Aus führungs formen ist es , eine Schaltvorrichtung anzugeben .

Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand gemäß dem unabhängigen Patentanspruch gelöst . Vorteilhafte Aus führungs formen und Weiterbildungen des Gegenstands 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 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 . Besonders bevorzugt weist die Schaltvorrichtung zumindest zwei feststehende Kontakte auf , die zusammen mit dem beweglichen Kontakt dazu eingerichtet und vorgesehen sind, einen an die Schaltvorrichtung und insbesondere an die zumindest zwei feststehenden Kontakte anschließbaren Laststromkreis ein- und aus zuschalten . Im Folgenden wird die Schaltvorrichtung zumeist mit zwei feststehenden Kontakten beschrieben . Die Anzahl der feststehenden Kontakte kann aber in den folgenden Aus führungs formen und in Bezug auf die im Folgenden beschriebenen Merkmale von den konkret erwähnten Anzahlen abweichen .

Der bewegliche Kontakt ist in der Schaltvorrichtung derart zwischen einem nicht-durchschaltenden Zustand und einem durchschaltenden Zustand der Schaltvorrichtung bewegbar, dass der bewegliche Kontakt im nicht-durchschaltenden Zustand der Schaltvorrichtung von dem zumindest einen oder den zumindest zwei feststehenden Kontakten beabstandet und damit galvanisch getrennt ist und im durchschaltenden Zustand einen mechanischen Kontakt zu dem zumindest einen oder den zumindest zwei feststehenden Kontakten aufweist und damit galvanisch mit diesen verbunden ist . Im durchschaltenden Zustand kontaktiert der bewegliche Kontakt somit den zumindest einen oder die zumindest zwei feststehenden Kontakte . Im Fall von zumindest zwei feststehenden Kontakten sind die feststehenden Kontakte somit voneinander getrennt in der Schaltvorrichtung angeordnet und können j e nach Zustand des beweglichen Kontakts durch den beweglichen Kontakt elektrisch leitend miteinander verbunden oder elektrisch voneinander getrennt sein . Im durchschaltenden Zustand berührt der bewegliche Kontakt mit zumindest einer Kontakt fläche zumindest eine Kontakt fläche j edes der feststehenden Kontakte . Der Abstand des beweglichen Kontakts , insbesondere der besagten Kontakt fläche des beweglichen Kontakts , von den feststehenden Kontakten, insbesondere den besagten Kontakt flächen der feststehenden Kontakte , im nichtdurchschaltenden und damit getrennten Zustand wird hier und im Folgenden auch als Schaltspalt oder Schaltweg bezeichnet und gibt den maximalen Bewegungsspielraum des beweglichen Kontakts und damit den maximal erreichbaren Abstand der feststehenden Kontakte zum beweglichen Kontakt und insbesondere ihrer Kontakt flächen zueinander an .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist die Schaltvorrichtung eine Schaltkammer auf , in der der bewegliche Kontakt und der zumindest eine oder die zumindest zwei feststehenden Kontakte angeordnet sind . Der bewegliche Kontakt kann insbesondere vollständig in der Schaltkammer angeordnet sein . Dass ein feststehender Kontakt in der Schaltkammer angeordnet ist , kann insbesondere bedeuten, dass zumindest ein Kontaktbereich des feststehenden Kontakts , der im durchschaltenden Zustand in mechanischem Kontakt zum beweglichen Kontakt steht , innerhalb der Schaltkammer angeordnet ist . Zum Anschluss einer Zuleitung eines durch die Schaltvorrichtung zu schaltenden Stromkreises kann ein in der Schaltkammer angeordneter feststehender Kontakt von außen, also von außerhalb der Schaltkammer , elektrisch kontaktierbar sein . Hierzu kann ein in der Schaltkammer angeordneter feststehender Kontakt mit einem Teil aus der Schaltkammer herausragen und außerhalb der Schaltkammer eine Anschlussmöglichkeit für eine Zuleitung aufweisen . Die Schaltkammer weist somit bevorzugt Öf fnungen auf , durch die die feststehenden Kontakte in die Schaltkammer hineinragen . Die feststehenden Kontakte sind beispielsweise in den Öf fnungen der Schaltkammer eingelötet und ragen sowohl in den Innenraum der Schaltkammer hinein als auch aus der Schaltkammer heraus .

Die Schaltkammer kann insbesondere einen Innenraum aufweisen, der von einer Schaltkammerwand umgeben ist . Die Schaltkammer kann hierzu beispielsweise einen Schaltkammerdeckel und einen Schaltkammerboden aufweisen, die den Innenraum bevorzugt vollständig umgeben können . Dies schließt den Fall mit ein, dass im Schaltkammerdeckel und/oder im Schaltkammerboden Öf fnungen vorhanden sind, durch die Elemente wie beispielsweise die feststehenden Kontakte in die Schaltkammer und damit in den Innenraum hineinragen .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist die Schaltvorrichtung zumindest zwei Hil fskontakte auf , die außerhalb der Schaltkammer angeordnet sind . Dass die Hil fskontakte außerhalb der Schaltkammer angeordnet sind, kann insbesondere bedeuten, dass die Hil fskontakte außerhalb des Innenraums der Schaltkammer angeordnet sind und somit nicht in die Schaltkammer hineinragen .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist die Schaltvorrichtung zumindest ein Kontaktelement auf , das außerhalb der Schaltkammer angeordnet ist . Mit anderen Worten ist das Kontaktelement wie die Hil fskontakte außerhalb des Innenraums der Schaltkammer angeordnet .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form ist das Kontaktelement zusammen mit dem beweglichen Kontakt bewegbar . Besonders bevorzugt können das Kontaktelement und der bewegliche Kontakt gemeinsam mit einem gleichen mechanischen Antrieb, der weiter unten beschrieben wird, bewegt werden . Bevorzugt sind die zumindest zwei Hil fskontakte außerhalb der Schaltkammer auf einer dem beweglichen Kontakt abgewandten Seite des mechanischen Antriebs angeordnet .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form kontaktiert das Kontaktelement in einem ersten Schalt zustand der Schaltvorrichtung die zumindest zwei Hil fskontakte . Mit anderen Worten steht das Kontaktelement in diesem Fall im ersten Schalt zustand mechanisch und damit auch elektrisch in Kontakt mit den zumindest zwei Hil fskontakten . Durch das Kontaktelement werden die zumindest zwei Hil fskontakte bevorzugt elektrisch miteinander verbunden und somit kurzgeschlossen . Weiterhin kann das Kontaktelement in einem zweiten Schalt zustand beabstandet von den Hil fskontakten angeordnet sein . Der erste Schalt zustand kann besonders bevorzugt der oben beschriebene nicht-durchschaltende

Schalt zustand der Schaltvorrichtung sein, während der zweite Schalt zustand der oben beschriebene durchschaltende Zustand sein kann . Mit anderen Worten kann das Kontaktelement die Hil fskontakte in diesem Fall dann kontaktieren, wenn der bewegliche Kontakt beabstandet vom zumindest einen feststehenden Kontakt ist , während das Kontaktelement von den zumindest zwei Hil fskontakten beabstandet ist , wenn der bewegliche Kontakt der Schaltvorrichtung den zumindest einen feststehenden Kontakt kontaktiert . Wird also in diesem Fall ein elektrischer Kontakt zwischen den Hil fskontakten detektiert , so bedeutet dies , dass die Schaltvorrichtung in einem nicht-durchschaltenden Zustand ist . Der durch die Hil fskontakte und das Kontaktelement somit gebildete Überwachungskontakt weist also in diesem Fall eine oben beschriebene „normally closed"-Charakteristik auf .

Alternativ dazu kann es auch möglich sein, dass der erste Schalt zustand auch der durchschaltende Schalt zustand ist , während der zweite Schalt zustand der nicht-durchschaltende Zustand ist . In diesem Fall ist die Funktionsweise der durch die Hil fskontakte möglichen Detektion eines Zustands der Schaltvorrichtung in Bezug auf die nachfolgende Beschreibung umgekehrt ausgebildet und entspricht der „normally open"- Aus führung . Weiterhin kann es sein, dass das Kontaktelement im ersten Schalt zustand der Schaltvorrichtung beabstandet von den Hil fskontakten angeordnet ist , wobei der erste Schalt zustand der nicht-durchschaltende Zustand der Schaltvorrichtung ist , und das Kontaktelement die Hil fskontakte im zweiten Schalt zustand der Schaltvorrichtung kontaktiert , der dann der durchschaltende Zustand der Schaltvorrichtung ist . Somit kontaktiert bei dieser Ausgestaltung das Kontaktelement dann im zweiten Schalt zustand der Schaltvorrichtung die zumindest zwei Hil fskontakte . Mit anderen Worten steht also dann das Kontaktelement im zweiten Schalt zustand mechanisch und damit auch elektrisch in Kontakt mit den zumindest zwei Hil fskontakten . Folglich ist in dieser Ausgestaltung das Kontaktelement von den zumindest zwei Hil fskontakten beabstandet , wenn der bewegliche Kontakt beabstandet vom zumindest einen feststehenden Kontakt ist , während das Kontaktelement die Hil fskontakte dann kontaktieren kann, wenn der bewegliche Kontakt der Schaltvorrichtung den zumindest einen feststehenden Kontakt kontaktiert . Wird also ein elektrischer Kontakt zwischen den Hil fskontakten detektiert , so bedeutet dies in dieser Ausgestaltung, dass die Schaltvorrichtung in einem durchschaltenden Zustand ist . Der durch die Hil fskontakte und das Kontaktelement gebildete Überwachungskontakt bildet den Zustand der Schaltkontakte ab und weist eine „normally open"-Charakteristik auf .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist die Schaltvorrichtung ein Gehäuse auf , in dem der bewegliche Kontakt , die feststehenden Kontakte sowie die Hil fskontakte , und das Kontaktelement angeordnet sind . Weiterhin befindet sich die Schaltkammer innerhalb des Gehäuses . Dass ein feststehender Kontakt im Gehäuse angeordnet ist , kann insbesondere bedeuten, dass zumindest ein 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 . Insbesondere kann dies für j eden feststehenden Schaltkontakt gelten . Der bewegliche Kontakt kann insbesondere vollständig im Gehäuse angeordnet sein . Weiterhin können bevorzugt auch die Hil fskontakte vollständig im Gehäuse angeordnet sein . Über Zuleitungen innerhalb des Gehäuses , die beispielsweise mit äußeren elektrischen Anschlüssen am Gehäuse elektrisch leitend verbunden sind, können die Hil fskontakte von außen kontaktierbar sein . Alternativ kann im Gehäuse eine elektrische Komponente , etwa ein Mikrocontroller oder ein anderes elektrisches Bauelement zur Kontaktierung und/oder zum Auslesen der Hil fskontakte , vorhanden sein, die mit den Hil fskontakten über elektrische Zuleitungen verbunden ist . Die elektrische Komponente kann wiederum durch geeignete Anschlüsse am Gehäuse von außen kontaktierbar sein .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form sind die Kontakte in einer Gasatmosphäre im Gehäuse angeordnet . Die Gasatmosphäre kann insbesondere in einem gasdichten Bereich der Schaltvorrichtung eingeschlossen sein . Der bewegliche Kontakt und das Kontaktelement können j eweils vollständig in der Gasatmosphäre im Gehäuse angeordnet sein, wohingegen Teile der feststehenden Kontakte , etwa die Kontaktbereiche der feststehenden Kontakte , sowie Teile der Hil fskontakte , etwa Kontaktbereiche der Hil fskontakte , in der Gasatmosphäre im Gehäuse angeordnet sind . Entsprechend sind die zumindest zwei Hil fskontakte teilweise im gasdichten Bereich und teilweise außerhalb des gasdichten Bereichs angeordnet .

Ein Teil der Gasatmosphäre befindet sich innerhalb der Schaltkammer . Ein weiterer Teil der Gasatmosphäre kann sich außerhalb der Schaltkammer befinden . Die Schaltkammer kann somit Teil des gasdichten Bereichs sein, also des Bereichs , in dem das Gas vollständig eingeschlossen ist . Die Schaltvorrichtung kann entsprechend besonders bevorzugt eine gasgefüllte Schaltvorrichtung wie etwa ein gasgefülltes Schütz sein . Der gasdichte Bereich weist bevorzugt eine Wandung auf , die mehrteilig sein kann und Wandbereiche aus unterschiedlichen Materialien aufweisen kann . Beispielsweise kann ein Teil der Schaltkammer , beispielsweise ein Schaltkammerdeckel , einen Teil der Wandung des gasdichten Bereichs bilden . Der Schaltkammerdeckel kann in diesem Fall besonders bevorzugt aus einem gasdichten Material , beispielsweise ein Keramikmaterial , gebildet sein . Weiterhin kann die Wandung des gasdichten Bereichs Wandbereiche aufweisen, die beispielsweise mit oder aus Edelstahl sind . Ein solcher Wandbereich mit oder aus Edelstahl kann beispielsweise an den Schaltkammerdeckel gasdicht angelötet oder angeschweißt sein .

Weiterhin können die zumindest zwei Hil fskontakte in einem Keramikelement angeordnet sein und durch das Keramikelement hindurchragen . Hierzu kann das Keramikelement Öf fnungen aufweisen, wobei in j eder Öf fnung ein Hil fskontakt angeordnet ist und besonders bevorzugt mit einem Rand der Öf fnungen hartverlötet ist . Jeder der Hil fskontakte kann dazu einen Flansch aufweisen, der einen Befestigungsbereich aufweist , mit dem der Hil fskontakt an einen Randbereich rund um die Öf fnung des Keramikelements angelötet ist . Als Hartlot wird hier und im Folgenden ein Lot bezeichnet , das einen Schmel zpunkt von größer oder gleich 600 ° C aufweist . Als Hartlot kann beispielsweise ein Lot basierend auf Silber und/oder Kupfer verwendet werden, beispielsweise eine Silber- Kupfer-Legierung wie Ag72Cu28 . Das Keramikelement kann einen Teil der Wandung des gasdichten Bereichs bilden und mit einem Wandbereich verbunden sein, der Edelstahl oder eine andere nicht magnetische oder leicht magnetische Legierung aufweist oder daraus ist . Ein solcher Wandbereich mit oder aus Edelstahl kann beispielsweise am Keramikelement gasdicht angelötet oder angeschweißt sein . Das Keramikelement und der damit verbundene Wandbereich können gemeinsam eine Tassenform bilden . Insbesondere kann das Keramikelement einen Boden der Tassenform bilden, während der mit dem Keramikelement verbundene Wandbereich zumindest einen zylindrischen Teil aufweist , der eine Seitenwand der Tassenform bildet . In der durch die Tassenform gebildeten Tasse kann insbesondere der magnetische Kern geführt werden .

Die Gasatmosphäre kann insbesondere eine Löschung von Lichtbögen, die während der Schaltvorgänge entstehen können, fördern . Das Gas der Gasatmosphäre kann beispielsweise ein Wasserstof f- und/oder Stickstof f-haltiges Gas , insbesondere unter hohem Druck, aufweisen oder sein . Bevorzugt kann das Gas einen Anteil von zumindest 50% H₂ aufweisen . Zusätzlich zum Wasserstof f kann das Gas ein inertes Gas aufweisen, besonders bevorzugt N₂ und/oder eines oder mehrere Edelgase .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form sind der bewegliche Kontakt und das Kontaktelement mittels eines mechanischen Antriebs bewegbar . Das kann insbesondere bedeuten, dass das Kontaktelement an einem eine Schaltbewegung des beweglichen Kontakts bewirkenden Element des mechanischen Antriebs angeordnet und insbesondere befestigt ist . Der mechanische Antrieb kann beispielsweise ein Hubantrieb oder ein Rotationsantrieb sein . Die Schaltbewegung des beweglichen Kontakts vom ersten zum zweiten Schalt zustand und zurück kann somit eine lineare Bewegung oder eine Drehbewegung sein . Entsprechend kann auch das Kontaktelement beim Übergang vom ersten und den zweiten Schalt zustand und umgekehrt eine solche Bewegung aus führen . Der mechanische Antrieb kann insbesondere eine Achse aufweisen . Die Hil fskontakte können besonders bevorzugt auf einer dem beweglichen Kontakt abgewandten Seite der Achse angeordnet sein . Mit anderen Worten kann die Achse ein erstes Ende , an dem der bewegliche Kontakt angeordnet und besonders bevorzugt direkt oder indirekt montiert ist , und ein zweites Ende aufweisen, an dessen Seite die Hil fskontakte angeordnet sind . Am zweiten Ende der Achse kann somit das Kontaktelement direkt oder indirekt montiert sein . Damit können das Kontaktelement und der bewegliche Kontakt an sich gegenüberliegenden Enden der Achse angeordnet sein . Die Achse kann insbesondere durch eine Öf fnung in der Schaltkammer in die Schaltkammer hineinragen . Beispielsweise kann die Schaltkammer einen Schaltkammerboden aufweisen, der eine Öf fnung aufweist , durch die die Achse hindurchragt .

Beispielsweise kann der mechanische Antrieb als Rotationsantrieb ausgebildet sein und einen Schrittmotor aufweisen, durch den eine Drehung um einen definierten Winkel , bevorzugt um eine durch die Achse definierte Drehachse , in inkrementellen Schritten bewirkt werden kann . Die Achse kann beispielsweise Teil des Motors sein . Weiterhin kann die Antriebseinheit einen Magnetantrieb aufweisen, der einen drehbaren Magentanker aufweist , der durch einen magnetischen Kreis drehbar ist , um die vorab beschriebenen Schaltvorgänge zu bewirken . Hierzu kann der magnetische Kreis ein Joch aufweisen . Der drehbare Magnetanker kann insbesondere die Achse aufweisen . Weiterhin kann der Magnetanker einen magnetischen Kern, der als magnetischer Drehkern ausgebildet ist , aufweisen, der an einem dem beweglichen Kontakt gegenüberliegenden Ende der Achse befestigt sein kann und der Teil des magnetischen Kreises ist . Durch eine Spule , die mit einem Steuerstromkreis verbunden werden kann, kann ein magnetisches Feld im magnetischen Kreis erzeugt werden, durch das der Magnetanker gedreht wird .

Weiterhin kann der mechanische Antrieb als Hubantrieb ausgebildet sein, der eine lineare Hubbewegung, insbesondere entlang der Achse , bewirken kann . Der mechanische Antrieb weist in diesem Fall besonders bevorzugt einen Magnetanker auf , der durch einen magnetischen Kreis linear bewegbar ist , um die vorab beschriebenen Schaltvorgänge zu bewirken . Hierzu kann der magnetische Kreis ein Joch aufweisen, das eine Öf fnung aufweist , durch die die Achse des Magnetankers hindurch ragt . Bei eingeschaltetem magnetischem Kreis kann der Magnetanker, insbesondere ein magnetischer Kern des Magnetankers , zum Joch gezogen werden . Der magnetische Kern kann insbesondere an einem dem beweglichen Kontakt gegenüberliegenden Ende der Achse befestigt sein und Teil des magnetischen Kreises sein .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form weisen die Hil fskontakte und/oder das Kontaktelement ein Material mit Kupfer oder einer Kupferlegierung auf . Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Material um eines , das einen guten elektrischen Leitwert und eine schlechte Verschweißneigung aufweist . Besonders bevorzugt ist das Material ausgewählt aus CuBe , CuSn₄ und CuSn₆. Weiterhin können beispielsweise die Hil fskontakte dasselbe Material wie die feststehenden Kontakte und/oder der bewegliche Kontakt aufweisen .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form ist das Kontaktelement zumindest teilweise federnd ausgebildet . Mit anderen Worten weist das Kontaktelement federnde und damit elastische Eigenschaften auf . Besonders bevorzugt ist das Kontaktelement oder zumindest ein Teil davon durch ein Federblech gebildet , also ein zumindest teilweise plattenförmiges und/oder bandförmiges Blech, das durch eine Krafteinwirkung gebogen werden kann und bei Abwesenheit dieser Kraft wieder in seine ursprüngliche Form zurückkehren kann .

Besonders bevorzugt ist das Kontaktelement einstückig ausgebildet , also zumindest teilweise beispielsweise in Form eines Metallbandes oder Metallstrei fens , besonders bevorzugt zumindest teilweise oder ganz in Form eines Federblechstrei fens . Insbesondere kann das Kontaktelement einen Kontaktsteg oder Kontaktring, zumindest zwei sich vom Kontaktsteg oder Kontaktring wegerstreckende Verbindungsstege sowie an j edem der Verbindungsstege eine Kontaktplatte aufweisen . Die Kontaktplatten sind bevorzugt dazu vorgesehen und eingerichtet , mit den Hil fskontakten mechanisch in Kontakt treten zu können . Die Verbindungsstege können sich besonders bevorzugt in einem Winkel von im Wesentlichen 90 ° vom Kontaktsteg oder Kontaktring wegerstrecken . Im Falle eines Kontaktstegs können die Verbindungsstege beispielsweise eine gleiche Breite wie der Kontaktsteg aufweisen .

Die Verbindungsstege , die Kontaktplatten sowie der Kontaktsteg oder Kontaktring können bevorzugt durch ein einstückiges Metallteil gebildet sein . Das einstückige Metallteil kann als Metallstrei fen ausgebildet sein, der den Kontaktsteg, die Verbindungsstege und die Kontaktplatten als miteinander verbundene Teile aufweist und der beispielsweise eine gleichmäßige Breite aufweist und in Form eines rechteckigen U gebogen sein kann . Alternativ kann das einstückige Metallteil den Kontaktring mit zumindest zwei aus dem Kontaktring entspringenden Strei fen aufweisen, die von einer Haupterstreckungsebene des Kontaktrings weggebogen sind und mit der Hauptersteckungsebene des Kontaktrings bevorzugt einen Winkel von 90 ° oder zumindest im Wesentlichen 90 ° einschließen .

Jeder Verbindungssteg kann am dem Kontaktsteg oder Kontaktring abgewandten Ende eine Kontaktplatte aufweisen, die zum Verbindungssteg geneigt sein kann und mit dem Verbindungssteg beispielsweise einen Winkel von größer oder gleich 90 ° oder größer oder gleich 100 ° und kleiner oder gleich 160 ° oder kleiner oder gleich 140 ° oder kleiner oder gleich 135 ° einschließen kann . Die Kontaktplatten können eine Breite aufweisen, die größer oder gleich der Breite der Verbindungsstege ist . Beispielsweise können die Kontaktplatten halbrund, beispielsweise halbkreis förmig, ausgebildet sein . Insbesondere können die Kontaktplatten einander zugewandt sein .

Weiterhin können die Kontaktplatten einen Abstand zueinander aufweisen, der kleiner als eine Breite der Hil fskontakte ist . Die Breite der Hil fskontakte bezieht sich dabei insbesondere auf die Breite der Kontakt flächen der Hil fskontakte und kann in einer Richtung gemessen werden, entlang der auch der Abstand der Kontaktplatten gemessen wird . Die Kontaktplatten können somit bevorzugt bis auf einen Spalt mit einer Breite gemäß dem vorgenannten Abstand eine möglichst große , beispielsweise im Wesentlichen kreis förmige , Fläche überdecken .

Weiterhin kann das Kontaktelement eine Mehrzahl von Verbindungsstegen aufweist , die durch Schlitze getrennt umlaufend am Kontaktring angeordnet sind und sich vom Kontaktring wegerstrecken, wobei an j edem der Verbindungsstege eine Kontaktplatte angeordnet ist . Die Verbindungsstege können an einem Außenrand des Kontaktrings oder an einem Innenrand des Kontaktrings angeordnet sein .

Das Kontaktelement kann beispielsweise direkt an der Achse befestigt sein . Weist der mechanische Antrieb wie vorab beschrieben einen magnetischen Kern auf , kann das Kontaktelement besonders bevorzugt am magnetischen Kern befestigt sein . Besonders bevorzugt ist das Kontaktelement in diesem Fall unmittelbar am magnetischen Kern befestigt . Insbesondere kann der Kontaktsteg oder Kontaktring am magnetischen Kern befestigt sein . Bevorzugt kann das Kontaktelement , also besonders bevorzugt der Kontaktsteg oder Kontaktring, am magnetischen Kern angeschweißt sein . Der magnetische Kern kann eine Vertiefung aufweisen, in der ein Teil des Kontaktelements , insbesondere der Kontaktsteg oder Kontaktring, angeordnet ist . Die Verbindungsstege können aus der Vertiefung herausragen .

I st der mechanische Antrieb als Magnetantrieb ausgebildet , kann das Kontaktelement von einer Spule des magnetischen Antriebs umgeben sein . Weiterhin können auch die zumindest zwei Hil fskontakte von dieser Spule umgeben sein . Mit anderen Worten kann die Spule beispielsweise um eine zylinderförmige , durchgehende Öf fnung herum angeordnet sein, in der das Kontaktelement und/oder die zumindest zwei Hil fskontakte angeordnet sind .

Im Fall eines als Hubantrieb ausgebildeten mechanischen Antriebs kann dieser eine Rückstell feder aufweisen, die bei abgeschaltetem Elektromagneten eine Bewegung des Magnetankers von der zweiten Schaltposition zurück in die erste Schaltposition bewirken oder zumindest unterstützen kann . Die Rückstell feder kann eine Rückstell federkraft RFK aufweisen und das Kontaktelement kann eine Federkraft FK aufweisen, wobei FK < RFK gilt , so dass die Federkraft des Kontaktelements geringer ist als die Kraft , die die Rückstell feder auf den Magnetanker ausübt . Besonders bevorzugt gilt FK/RFK < 0 , 2 , so dass die Schaltbewegung durch das Kontaktelement nicht eingeschränkt wird . Die Rückstell feder und das Kontaktelement können eine Kraft auf den Magnetanker in dieselbe Richtung oder in entgegengesetzte Richtungen bewirken, wobei in beiden Fällen bevorzugt FK/RFK < 0 , 2 gilt .

Weiterhin kann der bewegliche Kontakt beim Übergang vom ersten Schalt zustand zum zweiten Schalt zustand einen Schaltweg SW zurücklegen, um den Schaltspalt zu schließen . Der mechanische Antrieb und damit bevorzugt der Magnetanker kann beim Übergang vom ersten Schalt zustand zum zweiten Schalt zustand einen magnetischen Spalt MS schließen, also einen Weg mit der Länge MS zurücklegen, wobei MS zumindest gleich SW ist und besonders bevorzugt MS > SW gilt . Der Weg, den das Kontaktelement zurücklegen muss , damit das Kontaktelement einen mechanischen Kontakt zu den zumindest zwei Hil fskontakten verliert oder erlangt , kann als Kontaktweg KW bezeichnet werden . Der Kontaktweg KW ist bevorzugt kleiner als der Schaltweg SW und kleiner als der magnetische Spalt MS . Besonders bevorzugt gilt also KW < SW und KW < MS . Der mechanische Antrieb und damit bevorzugt der Magnetanker kann auch beim Übergang vom zweiten Schalt zustand zum ersten Schalt zustand den Weg MS zurücklegen, wobei das Kontaktelement für den Fall , dass das Kontaktelement die Hil fskontakte im zweiten Schalt zustand der Schaltvorrichtung kontaktiert , einen mechanischen Kontakt zu den zumindest zwei Hil fskontakten bevorzugt nach einem Weg von kleiner oder gleich 0 , 2 xMS oder kleiner oder gleich 0 , l xMS verlieren kann . Bei der hier beschriebenen Schaltvorrichtung kann erreicht werden, dass die zumindest zwei Hil fskontakte durch das Kontaktelement im ersten Schalt zustand elektrisch miteinander verbunden und im zweiten Schalt zustand elektrisch voneinander getrennt sind . Durch Messung des elektrischen Widerstands zwischen den Hil fskontakten kann so der erste Schalt zustand, der besonders bevorzugt dem nicht-durchschaltenden Schalt zustand entspricht , sicher ermittelt werden . Die beschriebene Aus führung der Schaltvorrichtung ermöglicht in Anlehnung an IEC 60947-5- 1 auch die Detektion des Fehlerzustands „Schaltvorrichtung kann nicht schließen" , das heißt einen Zustand, in dem die Schaltvorrichtung in der of fenen Lage blockiert ist . Weiterhin kann auch bei Zerstörung des oberen Teils der Schaltvorrichtung, in dem die Schaltkammer angeordnet ist , noch eine Detektion vorgenommen werden, ob die Schaltvorrichtung im nicht-durchschaltenden Zustand ist und die Schaltkontakte somit geöf fnet wurden .

Alternativ dazu kann bei der oben beschriebenen umgekehrten Aus führung erreicht werden, dass die zumindest zwei Hil fskontakte mit dem Kontaktelement den Schalt zustand der Hauptkontakte , also des beweglichen Kontakts und des zumindest einen feststehenden Kontakts , abbilden . Der Zustand der Hil fskontakte , also elektrisch miteinander verbunden oder elektrisch voneinander getrennt , entspricht in diesem Fall also bevorzugt stets dem Zustand der Hauptkontakte .

Die hier beschriebene Schaltvorrichtung kann weiterhin sehr kostengünstig, also ohne große zusätzliche Kosten, herstellbar sein, da keine zusätzlichen elektronischen Komponenten, beispielsweise in Form einer zusätzlichen Beschaltung und/oder in Form von ICs , nötig sind . Weiterhin ist keine magnetische Beeinflussung des durch die Hil fskontakte und das Kontaktelement gebildeten Überwachungskontakts möglich, wie dies beispielsweise im Fall von Reed-Schaltern oder Hall-Schaltern möglich sein kann . Darüber hinaus kann erreicht werden, dass eine mechanische Beeinflussung des Überwachungskontakts durch Schocks den Eigenschaften des beweglichen Systems folgt , das heißt , der Überwachungskontakt würde auch hier richtig den Zustand „nicht vollständig geöf fnet" nach einer Abhebung durch Beschleunigung anzeigen . Dadurch, dass sich die Hil fskontakte nicht in der Schaltkammer befinden, kann kein dort entstehender Lichtbogen die den Überwachungskontakt bildende Anordnung beschädigen . Andererseits haben die verwendeten Komponenten keine negativen Einflüsse auf das Löschverhalten in der Schaltkammer .

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 1H zeigen schematische Darstellungen einer Schaltvorrichtung sowie von Teilen dieser gemäß einem Aus führungsbeispiel ,

Figuren 2A bis 2D zeigen schematische Darstellungen von Teilen der Schaltvorrichtung gemäß weiteren Aus führungsbeispielen,

Figuren 3A und 3B zeigen schematische Darstellungen der Schaltvorrichtung der Figuren 1A bis 1H in einem Zwischen zus fand, Figuren 4A bis 4 F zeigen schematische Darstellungen der Schaltvorrichtung sowie von Teilen dieser gemäß einem weiteren Aus führungsbeispiel ,

Figuren 5A und 5B zeigen schematische Darstellungen von Hil fskontakten einer Schaltvorrichtung gemäß weiteren Aus führungsbeispielen und

Figuren 6A bis 6C zeigen schematische Darstellungen von Teilen der Schaltvorrichtung 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 1H ist ein Aus führungsbeispiel für eine Schaltvorrichtung 100 gezeigt , die beispielsweise zum Schalten starker elektrischer Ströme und/oder hoher elektrischer Spannungen eingesetzt werden kann und die ein Relais oder Schütz , insbesondere ein Leistungsschütz , sein kann . In den Figuren 1A und 1 F ist die Schaltvorrichtung 100 in unterschiedlichen Schalt zuständen j eweils in einer auf geschnittenen Darstellung mit einer vertikalen Schnittebene gezeigt . In den Figuren 1B und IG ist die Schaltvorrichtung 100 in den entsprechenden Schalt zuständen j eweils in einem Ausschnitt einer auf geschnittenen Darstellung entlang einer weiteren, dazu senkrechten vertikalen Schnittebene gezeigt . Die Figuren IC und 1H zeigen Ausschnitte der in den Figuren 1A und 1 F gezeigten Darstellungen . In den Figuren ID und IE sind Ansichten eines Teils des gasdichten Bereichs der Schaltvorrichtung 100 gezeigt . Die gezeigten Geometrien sind nur exemplarisch und nicht beschränkend zu verstehen und können auch alternativ ausgebildet sein .

Die Schaltvorrichtung 100 weist in einem Gehäuse (nicht gezeigt ) zwei feststehende Kontakte 1 und einen beweglichen Kontakt 2 auf . Der bewegliche Kontakt 2 ist als Kontaktplatte ausgebildet . Die feststehenden Kontakte 1 bilden zusammen mit dem beweglichen Kontakt 2 die Schaltkontakte der Schaltvorrichtung 100 , die auch als Hauptkontakte bezeichnet werden können und durch die ein an die feststehenden Kontakte 1 anschließbarer Laststromkreis geöf fnet und geschlossen werden kann . Alternativ zur gezeigten Anzahl der Schaltkontakte können auch andere Anzahlen von feststehenden und/oder beweglichen Kontakten möglich sein . Weiterhin sind die gezeigte Aus führung der Schaltkontakte und insbesondere deren Geometrie rein beispielhaft und nicht beschränkend zu verstehen . Alternativ können die Schaltkontakte auch anders ausgebildet sein .

Das (nicht gezeigte ) Gehäuse , in dem bevorzugt alle gezeigten Komponenten der Schaltvorrichtung 100 bis auf j eweils ein oberer Teil der feststehenden Kontakte 1 angeordnet sind, dient vornehmlich als Berührschutz für die im Inneren angeordneten Komponenten und weist einen Kunststof f auf oder ist daraus , beispielsweise Polybutylenterephthalat ( PBT ) oder Glas faser-gefülltes PBT . Die feststehenden Kontakte 1 und/oder der bewegliche Kontakt 2 können beispielsweise mit oder aus Cu, einer Cu-Legierung, einem oder mehreren hochschmel zenden Metallen wie beispielsweise Wo , Ni und/oder Cr, oder einer Mischung von genannten Materialien, beispielsweise von Kupfer mit zumindest einem weiteren Metall , beispielsweise Wo , Ni und/oder Cr, sein .

In den Figuren 1A bis IC ist die Schaltvorrichtung 100 in einem Ruhezustand gezeigt , in dem der bewegliche Kontakt 2 von den feststehenden Kontakten 1 beabstandet ist , so dass die Kontakte 1 , 2 galvanisch voneinander getrennt sind . Der Ruhezustand wird im Folgenden auch als erster Schalt zustand bezeichnet , der ein nicht-durchschaltender Zustand der Schaltvorrichtung 100 ist . Ein an den feststehenden Kontakten 1 der Schaltvorrichtung 100 angeschlossener Laststromkreis wäre in diesem Schalt zustand also geöf fnet . In den Figuren 1 F bis 1H ist die Schaltvorrichtung 100 in einem zweiten Schalt zustand gezeigt , der ein durchschaltender Zustand der Schaltvorrichtung 100 ist . Im zweiten Schalt zustand stehen die feststehenden Kontakte 1 und der bewegliche Kontakt 2 miteinander in mechanischem Kontakt und sind somit galvanisch verbunden, so dass ein an die Schaltvorrichtung 100 angeschlossener Laststromkreis geschlossen wäre .

Die Schaltvorrichtung 100 weist zum Voll zug der Schaltbewegungen einen mechanischen Antrieb auf , der im gezeigten Aus führungsbeispiel rein beispielhaft als Hubantrieb ausgebildet ist , so dass der bewegliche Kontakt 2 beim Wechsel vom ersten zum zweiten Schalt zustand und umgekehrt j eweils eine lineare Bewegung voll zieht , die im gezeigten Aus führungsbeispiel entlang einer vertikalen Richtung 91 verläuft . Insbesondere ist der mechanische Antrieb als Magnetantrieb ausgebildet und weist einen beweglichen Magnetanker 5 auf , der im Wesentlichen die Schaltbewegung 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 durch den magnetischen Kern 6 geführt ist und an einem Achsenende fest mit dem magnetischen Kern 6 verbunden ist . Am anderen, dem magnetischen Kern 6 gegenüber liegenden Achsenende weist der Magnetanker 5 den beweglichen Kontakt 2 auf , der über eine Kontaktfeder 70 gelagert und ebenfalls mit der Achse 7 verbunden ist . Die Achse 7 kann bevorzugt mit oder aus Edelstahl gefertigt sein . Zur elektrischen I solierung des beweglichen Kontakts 2 von der Achse 7 kann ein elektrisch isolierender Kontakthalter 71 , der auch als Brückenisolator bezeichnet werden kann, zwischen diesen angeordnet sein .

Der magnetische Kern 6 ist von einer Spule 8 umgeben, die den wesentlichen Teil eines Elektromagneten bildet . Ein von außen durch einen Steuerstromkreis auf schaltbarer Stromfluss in der Spule 8 erzeugt eine Bewegung des magnetischen Kerns 6 und damit des gesamten Magnetankers 5 in axialer Richtung, also entlang der Haupterstreckungsrichtung der Achse 7 und somit in vertikaler Richtung 91 , so dass der bewegliche Kontakt 2 die feststehenden Kontakte 1 kontaktiert . In der gezeigten Darstellung bewegt sich der Magnetanker 5 nach oben . Der Magnetanker 5 bewegt sich somit von einer ersten Position, die dem gezeigten Ruhezustand und gleichzeitig dem trennenden, also nicht-durchschaltenden und somit ausgeschalteten Schalt zustand entspricht , in eine zweite Position, die dem aktiven, also durchschaltenden und somit eingeschalteten Schalt zustand der Schaltvorrichtung 100 entspricht .

Zur Führung der Achse 7 und damit des Magnetankers 5 und zur Bildung eines magnetischen Kreises mit dem magnetischen Kern 6 und der Spule 8 weist die Schaltvorrichtung 100 weiterhin 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 auf , in der die Achse 7 geführt wird . Weiterhin kann in der Öf fnung des Jochs 9 beispielsweise zusätzlich eine Hülse oder Buchse , beispielsweise aus einem Kunststof fmaterial , zur Führung der Achse 7 angeordnet sein . Wird der Stromfluss in der Spule 8 unterbrochen, wird der Magnetanker 5 durch eine Rückstell feder 10 wieder in die erste Position bewegt . In der gezeigten Darstellung bewegt sich der Magnetanker 5 somit wieder nach unten . Die Schaltvorrichtung 100 befindet sich dann wieder im Ruhezustand, in dem die Kontakte 1 , 2 geöf fnet sind . Anstelle nur einer Rückstell feder 10 können auch mehrere Rückstell federn vorhanden sein, die wie eine ef fektive Rückstell feder mit einer ef fektiven Rückstell federkraft wirken können .

Die Bewegungsrichtung des Magnetankers 5 und damit des beweglichen Kontakts 2 ist wie beschrieben die als vertikale Richtung 91 bezeichnete Richtung . Bezeichnungen wie „oben" oder „unten" beziehen sich, sofern nicht anders angegeben, auf die vertikale Richtung 91 . Der Magnetanker 5 und damit der bewegliche Kontakt 2 bewegen sich also in diesem Sinne beim Übergang vom ersten zum zweiten Schalt zustand der Schaltvorrichtung 100 nach oben und beim Übergang vom zweiten Schalt zustand zum ersten Schalt zustand wieder nach unten . Eine Ebene senkrecht zur vertikalen Richtung 91 wird als laterale Ebene bezeichnet . Richtungen senkrecht zur vertikalen Richtung 91 können allgemein als laterale Richtungen bezeichnet werden, wobei diej enige laterale Richtung, entlang derer die feststehenden Kontakte 1 angeordnet sind, auch als longitudinale Richtung 92 bezeichnet wird . Die senkrecht zur vertikalen Richtung 91 und senkrecht zur longitudinalen Richtung 92 stehende laterale Richtung wird auch als transversale Richtung 93 bezeichnet . Die Richtungen 91 , 92 und 93 , die auch unabhängig von der beschriebenen Schaltbewegung gelten, sind in den Figuren zur Erleichterung der Orientierung angedeutet .

Beispielsweise beim Öf fnen der Kontakte 1 , 2 kann zumindest ein Lichtbogen entstehen, der die Kontakt flächen der Kontakte 1 , 2 beschädigen kann . Dadurch kann die Gefahr bestehen, dass die Kontakte 1 , 2 durch eine durch den Lichtbogen hervorgerufene Verschweißung aneinander „kleben" bleiben und nicht mehr voneinander getrennt werden . Die Schaltvorrichtung 100 befindet sich dann somit weiter im eingeschalteten Zustand, obwohl der Strom in der Spule 8 abgeschaltet ist und somit der Laststromkreis getrennt sein müsste . Um die Entstehung derartiger Lichtbögen zu verhindern oder um wenigstens die Löschung von auftretenden Lichtbögen zu unterstützen, sind die Kontakte 1 , 2 in einer Gasatmosphäre angeordnet , so dass die Schaltvorrichtung 100 als gasgefülltes Relais oder gasgefülltes Schütz ausgebildet ist . Hierzu sind die Kontakte 1 innerhalb einer Schaltkammer 11 , gebildet durch einen Schaltkammerdeckel 12 und einen Schaltkammerboden 13 , angeordnet , die Teil eines durch einen hermetisch abgeschlossenen Teil gebildeten gasdichten Bereichs 20 ist . Der gasdichte Bereich 14 wird im Wesentlichen durch Teile der Schaltkammer 11 und des Jochs 9 und durch zusätzliche Wandbereiche 21 , 22 gebildet . Der gasdichte Bereich 20 umgibt den Magnetanker 5 und die Kontakte 1 , 2 bis auf zum externen Anschluss vorgesehene Teile der feststehenden Kontakte 1 vollständig . Der gasdichte Bereich 20 und damit auch ein Innenraum 14 der Schaltkammer 11 sind mit einem Gas gefüllt . Das Gas , das durch einen Gas füllstutzen, beispielsweise im Schaltkammerdeckel 12 , im Rahmen der Herstellung der Schaltvorrichtung 100 in den gasdichten Bereich 20 eingefüllt werden kann, kann besonders bevorzugt Wasserstof f-haltig sein, beispielsweise mit 20% oder mehr H₂ in einem inerten Gas oder sogar mit 100% H₂ , da Wasserstof f-haltiges Gas die Löschung von Lichtbögen fördern kann .

Innerhalb oder außerhalb der Schaltkammer 11 können zusätzlich beispielsweise Permanentmagnete (nicht gezeigt ) , sogenannte Blasmagnete , vorhanden sein, die zur Ablenkung der Lichtbögen vorgesehen und eingerichtet sind . Insbesondere bewirken die Blasmagnete eine Verlängerung der Lichtbogenstrecke und können somit das Löschen der Lichtbögen verbessern .

Der Schaltkammerdeckel 12 kann beispielsweise mit oder aus einem Keramikmaterial , beispielsweise einem Metalloxid wie etwa Al₂03, gefertigt sein . Der Schaltkammerboden 13 ist im gezeigten Aus führungsbeispiel durch einen Flansch 15 gebildet , in dem das Joch 9 angeordnet ist und der einen Teil des magnetischen Kreises bildet . Der Flansch 15 kann mit oder aus Eisen oder Stahl sein . Der Schaltkammerboden 13 kann alternativ, wie weiter unten beschrieben ist , auch durch eine zusätzliche Komponente zwischen dem Schaltkammerdeckel 12 und dem Flansch 15 gebildet werden .

Weiterhin weist die Schaltvorrichtung 100 zumindest zwei Hil fskontakte 3 auf , die außerhalb der Schaltkammer 11 angeordnet sind . Insbesondere sind die zumindest zwei Hil fskontakte 3 außerhalb der Schaltkammer 11 auf einer dem beweglichen Kontakt 2 abgewandten Seite des mechanischen Antriebs und damit der Achse 7 angeordnet . Alternativ zur gezeigten Aus führung mit zwei Hil fskontakten 3 kann die Schaltvorrichtung 100 auch mehr als zwei Hil fskontakte 3 aufweisen, für die die nachfolgende Beschreibung entsprechend gilt . Die Hil fskontakte 3 können, wie in den Figuren 1A bis 1H gezeigt ist , wie die feststehenden Kontakte 1 entlang der longitudinalen Richtung 92 angeordnet sein . Alternativ dazu ist es auch möglich, die Hil fskontakte 3 entlang einer anderen lateralen Richtung anzuordnen, beispielsweise entlang der transversalen Richtung 93 oder entlang einer Richtung zwischen der longitudinalen Richtung 92 und der transversalen Richtung 93 .

Die Schaltvorrichtung 100 weist weiterhin zumindest ein Kontaktelement 4 auf , das außerhalb der Schaltkammer 11 angeordnet ist . Insbesondere ist das Kontaktelement 4 außerhalb der Schaltkammer 11 auf einer dem beweglichen Kontakt 2 abgewandten Seites des mechanischen Antriebs und damit der Achse 7 angeordnet . Das Kontaktelement 4 ist zusammen mit dem beweglichen Kontakt 2 bewegbar . Das Kontaktelement 4 und der bewegliche Kontakt 2 sind insbesondere gemeinsam mit dem gleichen mechanischen Antrieb gemäß der vorherigen Beschreibung bewegbar . Das Kontaktelement 4 ist innerhalb des gasdichten Bereichs 20 angeordnet .

Der gasdichte Bereich 20 weist im Wesentlichen einen oberen Bereich 28 , der oberhalb des Flansches 15 durch die Schaltkammer 11 gebildet wird, und einen unteren Bereich 29 auf , der unterhalb des Flansches 15 angeordnet ist und in dem der magnetische Kern 6 des Magnetankers 5 angeordnet ist . Die Hil fskontakte 3 und das Kontaktelement 4 sind somit im unteren Bereich 29 des gasdichten Bereichs 20 angeordnet . Das Kontaktelement 4 kontaktiert im ersten Schalt zustand der Schaltvorrichtung 100 , wie in den Figuren 1A bis IC erkennbar ist , die zumindest zwei Hil fskontakte 3 . Somit steht das Kontaktelement 4 im ersten Schalt zustand mechanisch und damit auch elektrisch in Kontakt mit den zumindest zwei Hil fskontakten 3 . Im zweiten Schalt zustand ist das Kontaktelement 4 , wie in den Figuren 1 F bis 1H erkennbar ist , beabstandet von den Hil fskontakten 3 angeordnet . Somit kann das Kontaktelement 4 die Hil fskontakte 3 dann kontaktieren, wenn sich die Schaltvorrichtung 100 im Ruhezustand befindet und der bewegliche Kontakt 2 beabstandet von den feststehenden Kontakten 1 ist , während das Kontaktelement 4 von den zumindest zwei Hil fskontakten 3 beabstandet ist , wenn der bewegliche Kontakt 2 der Schaltvorrichtung 100 die feststehenden Kontakte 1 kontaktiert und sich die Schaltvorrichtung 100 im durchschaltenden Zustand befindet .

Durch das Kontaktelement 4 werden die zumindest zwei Hil fskontakte 2 elektrisch miteinander verbunden und somit kurzgeschlossen . Wird also ein elektrischer Kontakt zwischen den Hil fskontakten 3 detektiert , so bedeutet dies , dass die Schaltvorrichtung 100 in einem nicht-durchschaltenden Zustand ist . Durch die Hil fskontakte 3 und das Kontaktelement 4 wird somit ein Überwachungskontakt gebildet , der eine „normally closed"-Charakteristik aufweist . Alternativ dazu kann es auch möglich sein, dass der erste Schalt zustand auch der durchschaltende Schalt zustand ist , während der zweite Schalt zustand der nicht-durchschaltende Zustand ist . In diesem Fall ist die Funktionsweise der durch die Hil fskontakte möglichen Detektion eines Zustands der Schaltvorrichtung umgekehrt ausgebildet und entspricht der „normally open"-Aus führung . Die Hil fskontakte 3 sind in einem Keramikelement 30 angeordnet und ragen durch das Keramikelement 30 hindurch . Hierzu weist das Keramikelement 30 Öf fnungen auf , wobei in j eder Öf fnung ein Hil fskontakt 3 angeordnet ist , der besonders bevorzugt mit einem Rand der j eweiligen Öf fnung 39 hartverlötet ist . Die Hil fskontakte 3 können beispielsweise einen Flansch mit einem Befestigungsbereich aufweisen, der am Keramikelement 30 beispielsweise durch Löten wie etwa Hartlöten befestigt wird . Die Hil fskontakte 3 sind mittels des Keramikelements 30 elektrisch voneinander isoliert . Das Keramikelement 30 kann beispielsweise aus einem Metalloxid wie etwa AI2O3 sein .

Das Keramikelement 30 bildet insbesondere einen Teil der Wandung des gasdichten Bereichs 20 . An das Keramikelement 30 anschließend weist der gasdichte Bereich 20 einen Wandbereich 22 auf , der Edelstahl aufweist oder daraus ist und der am Keramikelement 30 gasdicht mittels eines Hartlots angelötet oder am Keramikelement 30 angeschweißt ist . Der Wandbereich 22 kann hierzu beispielsweise vernickelten Edelstahl aufweisen oder daraus sein . Das Keramikelement 30 ist beispielsweise als Keramikplatte ausgebildet , also beispielsweise als Keramikscheibe mit einem kreisrunden Querschnitt in der lateralen Ebene . Zur Befestigung der Hil fskontakte 30 und des Wandbereichs 22 kann das Keramikelement j eweils Montagebereiche aufweisen, die beispielsweise durch erhabene umlaufende Oberflächenbereiche gebildet sind, wie beispielsweise in den Figuren IC und 1H erkennbar ist .

Die Hil fskontakte 3 und/oder das Kontaktelement 4 können ein

Material mit Kupfer oder einer Kupferlegierung aufweisen oder daraus sein . Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Material um eines , das einen guten elektrischen Leitwert und eine schlechte Verschweißneigung aufweist . Besonders bevorzugt ist das Material ausgewählt aus CuBe , CuSn₄ und CuSn₆. Weiterhin können beispielsweise die Hil fskontakte 3 dasselbe Material wie die feststehenden Kontakte 1 und/oder der bewegliche Kontakt 2 aufweisen .

Das Keramikelement 30 und der damit verbundene Wandbereich 22 bilden im gezeigten Aus führungsbeispiel gemeinsam eine Tassenform, wobei das Keramikelement 30 wie vorab beschrieben im Wesentlichen scheibenförmig ausgebildet ist und einen Boden der Tassenform bildet , während der mit dem Keramikelement 30 verbundene Wandbereich 22 einen zylindrischen Teil aufweist , der eine Seitenwand der Tassenform bildet . In der durch die Tassenform gebildeten Tasse kann insbesondere der magnetische Kern 6 geführt werden .

Das Keramikelement 30 ist wie beschrieben dazu vorgesehen und eingerichtet , den durch den gasdichten Bereich 20 gebildeten Gasraum nach unten hin hermetisch dicht abzuschließen und die Hil fskontakte 30 elektrisch voneinander und von j eglichem anderen elektrischen Potential in der Schaltvorrichtung 100 zu isolieren . Die Durchführung der Hil fskontaktes 3 in den gasdichten Bereich 20 erfolgt mit Hil fe einer hermetisch dichten und besonders bevorzugt hartgelöteten Verbindung vom auch als Pot bezeichenbaren Wandbereich 22 zum Keramikelement 30 und vom Keramikelement 30 zu den Hil fskontakten 3 . Die beschriebenen Lötverbindungen können in einem gemeinsamen Prozessschritt durchgeführt werden . Der durch den Wandbereich 22 gebildete Pot mit dem Keramikelement 30 und den Hil fskontakten 3 kann dann anschließend beispielsweise mittels Laserschweißung am Flansch 15 angeschweißt werden, um den unteren Bereich 29 des gasdichten Bereichs 20 zu bilden .

Das Kontaktelement 4 ist besonders bevorzugt einstückig ausgebildet . Wie in den Figuren erkennbar ist , kann das Kontaktelement 4 beispielsweise in Form eines Metallbandes oder Metallstrei fens , besonders bevorzugt in Form eines Federblechstrei fens , ausgebildet sein . Insbesondere weist das Kontaktelement 4 einen Kontaktsteg 40 , zwei sich vom Kontaktsteg 40 wegerstreckende Verbindungsstege 41 und an j edem der Verbindungsstege 41 eine Kontaktplatte 42 auf . Die Verbindungsstege 41 können sich besonders bevorzugt in einem Winkel von im Wesentlichen 90 ° vom Kontaktsteg 40 wegerstrecken und beispielsweise eine gleiche Breite wie der Kontaktsteg 40 aufweisen . Die Verbindungsstege 41 und der Kontaktsteg 40 können somit durch einen Metallstrei fen oder ein Metallband gebildet sein, der eine gleichmäßige Breite aufweist und der in Form eines rechteckigen U gebogen ist . Jeder Verbindungssteg 41 weist am dem Kontaktsteg 40 abgewandten Ende eine Kontaktplatte 42 auf , die besonders bevorzugt zum entsprechenden Verbindungssteg 41 geneigt ist und mit diesem beispielsweise einen Winkel von größer oder gleich 90 ° oder größer oder gleich 10 ° und kleiner oder gleich 160 ° oder kleiner oder gleich 140 ° oder kleiner oder gleich 135 ° einschließen kann . Beispielsweise kann j ede Kontaktplatte mit dem Verbindungssteg, an dem sie angeordnet ist , einen Winkel von 110 ° einschließen . Die Kontaktplatten 42 , die dazu vorgesehen und eingerichtet sind, im ersten Schalt zustand einen mechanischen Kontakt zu den Hil fskontakten 3 einzugehen, weisen bevorzugt eine Breite auf , die größer oder gleich der Breite der Verbindungsstege 41 ist . Wie gezeigt können die Kontaktplatten 42 besonders bevorzugt halbkreis förmig ausgebildet sein, so dass eine möglichst große Fläche des Kontaktelements 30 durch die Kontaktplatten 42 abgedeckt werden kann, ohne dass die Kontaktplatte 42 unmittelbar miteinander in mechanischem Kontakt stehen . Insbesondere sind die Kontaktplatten 42 einander zugewandt und weisen einen Spalt mit einem Abstand A zueinander auf , der kleiner als eine Breite B der Hil fskontakte 3 ist , also insbesondere kleiner als eine Breite der Kontakt flächen der Hil fskontakte 3 , die das Kontaktelement 4 kontaktieren . Die Breite B der Hil fskontakte 3 wird dabei bevorzugt in einer Richtung gemessen, entlang der auch der Abstand A der Kontaktplatten 42 gemessen wird, in der gezeigten Ausrichtung in den Figuren 1A bis 1H also entlang der longitudinalen Richtung 92 .

Das Kontaktelement 4 kann beispielsweise direkt an der Achse 7 befestigt sein . Bevorzugt ist das Kontaktelement 4 am magnetischen Kern 6 befestigt . Besonders bevorzugt ist das Kontaktelement 4 in diesem Fall unmittelbar am magnetischen Kern 6 befestigt . Beispielsweise kann das Kontaktelement 4 an der Achse 7 oder bevorzugt am magnetischen Kern 6 angeschweißt sein, beispielsweise mittels Laserschweißen oder Widerstandsschweißen . Insbesondere kann das Kontaktelement 4 mit dem Kontaktsteg 40 angeschweißt sein . Der magnetische Kern 6 kann wie gezeigt eine Vertiefung 60 aufweisen, in der ein Teil des Kontaktelements 4 , insbesondere der Kontaktsteg 40 , angeordnet ist . Die Verbindungsstege 41 können aus der Vertiefung 60 herausragen .

Durch die oben beschriebene Ausbildung des mechanischen Antriebs weist die Spule 8 eine zylinderförmige , durchgehende Öf fnung auf , die einen Hohlraum bildet , in der der magnetische Kern 6 angeordnet ist . Insbesondere ist die vorab beschriebene Tasse in die Spule 8 eingeschoben angeordnet . Somit sind auch das Kontaktelement 4 und die Hil fskontakte 3 in der zylinderförmigen, durchgehenden Öf fnung angeordnet und von der Spule 8 umgeben . Für den durch die Hil fskontakte 3 und das Kontaktelement 4 gebildeten Überwachungskontakt kann somit der konstruktionsbedingt vorhandene Hohlraum in der Spule 8 genutzt werden, ohne dass ein zusätzlicher Platz benötigt wird . Somit kann der unterhalb der Schaltkammer 11 vorhandene kleine Bauraum in der Spulenöf fnung optimal ausgenutzt werden .

Das Kontaktelement 4 ist zumindest teilweise federnd ausgebildet und weist damit federnde und somit elastische Eigenschaften auf . Dadurch, dass das Kontaktelement 4 zumindest im Bereich der Verbindungsstege 41 und/oder der Kontaktplatten 42 durch ein Federblech gebildet ist und damit also durch ein platten- und/oder bandförmiges Blech, kann es durch eine Krafteinwirkung gebogen werden und bei Abwesenheit dieser Kraft wieder in seine ursprüngliche Form zurückkehren . Durch den oben beschriebenen Spalt mit dem Abstand A können die Kontaktplatten 42 bei einem Aufsetzen auf den Hil fskontakten 3 in Richtung des Kontaktstegs 40 gedrückt werden und somit einfedern . Das Kontaktelement 4 übt somit im ersten Schalt zustand mittels Federdruck eine Kraft auf die Hil fskontakte 3 aus , durch die ein sicherer mechanischer Kontakt erreicht wird, der auch bei Vibrationen oder Stößen gehalten werden kann .

Wie oben beschrieben weist der als Hubantrieb ausgebildete mechanische Antrieb eine Rückstell feder 10 auf , die bei abgeschaltetem Elektromagneten, also wenn die Spule 8 ausgeschaltet ist , eine Bewegung des Magnetankers 5 von der zweiten Schaltposition zurück in die erste Schaltposition bewirkt . Die Rückstell feder 10 weist eine Rückstell federkraft RFK auf. Sind mehrere Rückstellfedern vorhanden, so können diese wie eine Rückstellfeder mit einer effektiven Rückstellfederkraft RFK behandelt werden. Um eine vollständige Rückkehr des Magnetankers 5 in die Ruheposition zu ermöglichen, ist es erforderlich, dass das Kontaktelement eine Federkraft FK aufweist, die kleiner als die Rückstellfederkraft RFK ist, dass also FK < RFK gilt. Bevorzugt ist die Federkraft des Kontaktelements 4 deutlich geringer als die Rückstellfederkraft der Rückstellfeder 10, so dass beispielsweise gilt FK/RFK < 0,5 und die Schaltbewegung durch das Kontaktelement nicht eingeschränkt wird. Besonders bevorzugt gilt FK/RFK < 0,2.

Wie in den Figuren ID, IE und 2A bis 2D erkennbar ist, kann durch den beschriebenen im Wesentlichen rotationssymmetrischen Aufbau der Kontaktplatten 42 mit geringem Abstand A zueinander erreicht werden, dass die Positionierung der Hilfskontakte 3 relativ zum Kontaktelement 4 keine Rolle spielt, da bei jeder relativen Verdrehung des Kontaktelements 4 zu den Hilfskontakten 3 um die vertikale Achse sichergestellt werden kann, dass die Hilfskontakte 3 durch das Kontaktelement 4 kurzgeschlossen werden können. Während in den Figuren IC und ID eine unverdrehte Anordnung des Kontaktelements 4 zu den Hilfskontakten 3 gezeigt ist, sind in den Figuren 2A und 2B eine Verdrehung um 45° und in den Figuren 2C und 2D eine Verdrehung um 90° zur unverdrehten Anordnung gezeigt. Selbst bei der Verdrehung um 90° kann dadurch, dass die Breite B der Hilfskontakte 3 kleiner als der Abstand A der Kontaktplatten 42 ist, wie in Figur 2D angedeutet ist, erreicht werden, dass die Hilfskontakte 3 durch das Kontaktelement 4 sicher miteinander elektrisch verbunden werden können. Dies ermöglicht einen vereinfachten Zusammenbau der Komponenten der Schaltvorrichtung 100, da damit eine variierende Endlage des magnetischen Ankers 6 berücksichtigt werden kann . Daher kann der mechanische Antrieb anstelle des beschriebenen Hubantriebs beispielsweise auch ein Rotationsantrieb sein . Ein solcher Rotationsantrieb ist in der Druckschri ft DE 10 2019 126 351 Al beschrieben, deren Of fenbarungsgehalt hiermit vollumfänglich durch Rückbezug aufgenommen ist . Anstelle der in der Druckschri ft DE 10 2019 126 351 Al beschriebenen Hil fskontakte in der Schaltkammer können die hier beschriebenen Hil fskontakte und das Kontaktelement außerhalb der Schaltkammer , beispielsweise an einem unteren Ende der Achse , verwendet werden . Auch in einer solchen Aus führung sind die halbrund ausgeformten durch Kontaktfederbleche gebildeten Kontaktplatten 42 entscheidend, da sie unabhängig von der Rotation des Ankers stets einen Kontakt zu den Hil fskontakten 3 herstellen können .

Wie in Figur 1A angedeutet ist , muss der bewegliche Kontakt 2 beim Übergang vom ersten Schalt zustand zum zweiten Schalt zustand einen Schaltweg SW zurücklegen, um den Schaltspalt zu schließen . Der Weg, den der Magnetanker 5 dabei zurücklegt , ist durch den magnetischen Spalt MS zwischen dem magnetischen Kern 6 und dem Joch 9 in der Ruheposition gegeben, wie in Figur 1B angedeutet ist . Der Weg, den der Magnetanker 5 und damit das Kontaktelement 4 zurücklegen muss , damit das Kontaktelement 4 den mechanischen Kontakt zu den zumindest zwei Hil fskontakten 3 verliert , kann als Kontaktweg KW bezeichnet werden und ist in Figur 1H angedeutet . Der Kontaktweg KW ist umso größer, j e stärker das Kontaktelement 4 im ersten Schalt zustand der Schaltvorrichtung 100 verformt ist . Erst nach einer vollständigen Rückkehr des Kontaktelements 4 in einen nicht eingefederten Zustand kann dieses zuverlässig den Kontakt zu den Hil fskontakten 3 verlieren . Der Kontaktweg KW ist bevorzugt deutlich kleiner als der Schaltweg SW und als der magnetische Spalt MS in der Ruheposition . Dadurch kann erreicht werden, dass der Weg, den das bewegliche System zurücklegen muss , bevor der Kontakt zwischen den Hil fskontakten und dem Kontaktelement abbricht , so klein wie möglich ist . Besonders bevorzugt gilt KW/SW < 0 , 2 .

Bei dem in den Figuren 1A bis 1H gezeigten Magnetanker mit dem beweglichen Kontakt 2 handelt es sich um ein Überhubsystem, bei dem der bewegliche Kontakt 2 verschiebbar am Kontakthalter 71 angeordnet ist . Beim Anschlägen des beweglichen Kontakts 2 an den feststehenden Kontakten 1 und damit beim vollständigen Schließen des Schaltspalts kann die Kontaktfeder 70 einfedern und der Magnetanker 5 kann sich weiter bewegen, bis beispielsweise der magnetische Kern 6 am Joch 9 anliegt und der in Figur 1B angedeutete magnetische Spalt MS vollständig geschlossen ist . Beispielsweise kann sich der magnetische Kern 6 um eine Strecke von kleiner oder gleich 1 mm und besonders bevorzugt von etwa 0 , 5 mm weiter als der bewegliche Kontakt 2 in vertikaler Richtung 91 nach oben bewegen . Durch das Einfedern der Kontaktfeder 70 aufgrund des Überhubs kann der Anpressdruck des beweglichen Kontakts 2 an den feststehenden Kontakten 1 erhöht werden und es kann eine gewisse Unempfindlichkeit gegenüber Vibrationen und mechanischen Stößen erreicht werden . Somit gilt bevorzugt auch KW/MS < 0 , 2 , wobei hier MS den magnetischen Spalt im ersten Schalt zustand bezeichnet .

Soll die Schaltvorrichtung 100 im zweiten Schalt zustand in den ersten Schalt zustand zurück überführt werden und liegt ein Verkleben der Kontakte 1 , 2 vor, ist also der bewegliche Kontakt 2 mit zumindest einem der feststehenden Kontakte 1 verschweißt , was auch als „tack welding" bezeichnet werden kann, bleibt der bewegliche Kontakt 2 im durchschaltenden Schalt zustand, obwohl die Spule 8 abgeschaltet ist . Durch die Rückstell feder 10 kann lediglich der Überhub abgebaut werden, so dass zwischen dem magnetischen Kern 6 und dem Joch 9 ein kleiner magnetischer Spalt MSK entsteht , während der Schaltspalt geschlossen bleibt . Dieser Zustand ist in den Figuren 3A und 3B in den Figuren 1A und 1B entsprechenden Ansichten gezeigt . Der Magnetanker 5 bleibt in diesem Zustand, der somit in einem Zwischenzustand bildet , hängen . Aufgrund des oben beschriebenen geringen Kontaktwegs des Kontaktelements 4 sind die Hil fskontakte 3 immer noch vom Kontaktelement 4 beabstandet , so dass an den Hil fskontakten 3 sicher detektiert werden kann, dass der erste Schalt zustand noch nicht erreicht ist . Dadurch kann die Fehl funktion der Schaltvorrichtung 100 zuverlässig festgestellt werden . Die beschriebene Schaltvorrichtung 100 erfüllt somit die oben erwähnte normgemäße Forderung der Erkennung des Zustandes „sicher geöf fnet" mit einer einfachen Mechanik zur Detektion und zum Heraus führen des Signals aus einem hermetisch versiegelten Gasraum im unterem Bereich 29 der Schaltvorrichtung 100 . Dabei sind die Hil fskontakte 3 vor Überschlägen durch Lichtbögen im oberen Bereich 28 , also der Schaltkammer 11 , geschützt .

In den Figuren 4A bis 4 F ist ein weiteres Aus führungsbeispiel für die Schaltvorrichtung 100 gezeigt . In der Figur 4A ist die Schaltvorrichtung 100 in einer auf geschnittenen Darstellung mit einer vertikalen Schnittebene gezeigt . Die Schaltvorrichtung 100 befindet sich in dieser Darstellung in einem ersten Schalt zustand . In der Figur 4B ist die Schaltvorrichtung 100 in einem zweiten Schalt zustand gezeigt . In den Figuren 4C und 4D sind Ausschnitte der Schaltvorrichtung 100 im ersten Schalt zustand und im zweiten Schalt zustand j eweils in einer auf geschnittenen Darstellung gezeigt . Die Figuren 4E und 4 F zeigen einen Hil fskontakt 3 und ein Kontaktelement 4 der Schaltvorrichtung 100 . Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich gleichermaßen auf die Figuren 4A bis 4 F, wobei hauptsächlich die Unterschiede zu den vorherigen Aus führungsbeispielen beschrieben werden . Im Folgenden nicht beschriebene Merkmale und Komponenten können gemäß der vorherigen Beschreibung ausgebildet sein .

Die in den Figuren 4A bis 4 F gezeigte Schaltvorrichtung 100 weist wie die Schaltvorrichtung 100 gemäß der vorherigen Beschreibung in einem Gehäuse , das durch das Bezugs zeichen 19 angedeutet ist , als Schaltkontakte zwei feststehende Kontakte 1 und einen beweglichen Kontakt 2 auf , der als Kontaktplatte ausgebildet ist . Das Gehäuse 19 , in dem bevorzugt alle weiteren gezeigten Komponenten der Schaltvorrichtung 100 bis auf j eweils ein oberer Teil der feststehenden Kontakte 1 angeordnet sind, dient vornehmlich als Berührschutz für die im Inneren angeordneten Komponenten und kann wie weiter oben beschrieben ausgebildet sein .

In den Figuren 4A und 4G ist die Schaltvorrichtung 100 im Ruhezustand gezeigt , in dem der bewegliche Kontakt 2 von den feststehenden Kontakten 1 beabstandet ist , der auch in diesem Aus führungsbeispiel als erster Schalt zustand bezeichnet wird, der ein nicht-durchschaltender Zustand der Schaltvorrichtung 100 ist . In den Figuren 4B und 4D befindet sich die Schaltvorrichtung 100 im zweiten Schalt zustand, der ein durchschaltender Zustand der Schaltvorrichtung 100 ist .

Der Schaltkammerboden 13 ist im Vergleich zu den vorherigen Aus führungsbeispielen als zusätzliches Element ausgebildet und auf dem Flansch 15 angeordnet , in dem das Joch 9 angeordnet ist. Der Schaltkammerboden 13 kann im Vergleich zur vorab beschriebenen Schaltvorrichtung 100 somit wie gezeigt durch eine Komponente zwischen dem Schaltkammerdeckel 12 und dem Flansch 15 gebildet werden, die bevorzugt den Flansch 15 bedeckt und eine Öffnung aufweist, durch die die Achse 7 hindurchragt. Für einen solchen Schaltkammerboden eignen sich ein Keramikmaterial oder insbesondere Kunststoffe mit einer ausreichend hohen Temperaturfestigkeit, beispielsweise ein Polyetheretherketon (PEEK) , ein Polyethylen (PE) und/oder ein Glasfaser-gefülltes PBT . Alternativ oder zusätzlich kann die Schaltkammer 11, insbesondere ein Schaltkammerboden, zumindest teilweise auch ein Polyoxymethylen (POM) , insbesondere mit der Struktur (CH₂O)_n, aufweisen. Ein solcher Kunststoff kann sich 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. Der zusätzliche Wasserstoff kann die Bogenlöschung verstärken.

Weiterhin weist die Schaltvorrichtung 100 wie in Verbindung mit den vorherigen Ausführungsbeispielen beschrieben zumindest zwei Hilfskontakte 3 und zumindest ein Kontaktelement 4 auf, die außerhalb der Schaltkammer 11 angeordnet sind. Die Hilfskontakte 3 sind wie vorab beschrieben in Öffnungen 39 in einem Keramikelement 30 angeordnet und ragen durch das Keramikelement 30 hindurch. In jeder Öffnung 39 ist ein Hilfskontakt 3 angeordnet, der besonders bevorzugt mit einem Rand der jeweiligen Öffnung 39 hartverlötet ist. Die Hilfskontakte 3 weisen, wie in Figur 4E anhand einer schematischen Darstellung eines Hilfskontakts 3 angedeutet ist , einen Flansch 35 mit einem Befestigungsbereich 36 auf , der am Keramikelement 30 befestigt wird . Der Befestigungsbereich 36 j edes der Hil fskontakte 3 wird somit am Keramikelement 30 an einen Randbereich rund um die j eweilige Öf fnung 39 angelötet .

Weiterhin kann im Keramikelement 30 , wie in den Figuren 4A bis 4D angedeutet ist , eine weitere Öf fnung vorhanden sein, in der ein Gas füllstutzen 18 angeordnet und besonders bevorzugt ebenfalls eingelötet ist und über den der gasdichte Bereich 20 im Rahmen der Herstellung der Schaltvorrichtung 100 mit einem Gas wie oben beschrieben befüllt werden kann . Beispielsweise durch Verlöten oder Abquetschen kann der Gas füllstutzen 18 nach dem Befüllen verschlossen werden .

Das Kontaktelement 4 ist wie in Verbindung mit den vorherigen Aus führungsbeispielen beschrieben besonders bevorzugt einstückig ausgebildet . Wie insbesondere in der Figur 4 F erkennbar ist , kann das Kontaktelement 4 des Aus führungsbeispiels der Figuren 4A bis 4 F anstelle eines oben beschriebenen Kontaktstegs einen Kontaktring 43 aufweisen . Weiterhin weist das Kontaktelement 4 wie in den vorherigen Aus führungsbeispielen zumindest zwei Verbindungsstege 41 und an j edem der Verbindungsstege 41 eine Kontaktplatte 42 auf . Die Verbindungsstege 41 erstrecken sich vom Kontaktring 43 weg . Auch wenn hier und im Folgenden das Kontaktelement 4 stets mit einem Kontaktring 43 beschrieben ist , kann anstelle des Kontaktrings 43 beispielsweise auch ein wie oben beschriebener Kontaktsteg, der die Verbindungsstege 41 geradlinig verbindet , oder eine Kontaktplatte , die beispielsweise als Kreisscheibe ausgebildet ist , vorhanden sein . Insbesondere können im Folgenden für den Kontaktring 43 beschriebene Merkmale auch für einen Kontaktsteg oder eine Kontaktplatte gelten .

Zumindest Teile des Kontaktelements 4 wie etwa die Verbindungsstege 41 und die Kontaktplatten 42 oder auch das gesamte Kontaktelement 4 können wie oben beschrieben aus einem Federblech gebildet sein . Der Kontaktring 43 ist bevorzugt eben ausgebildet und kann eine Haupterstreckungsebene aufweisen . Die Verbindungsstege 41 können sich besonders bevorzugt in einem Winkel von im Wesentlichen 90 ° von der Haupterstreckungsebene und damit vom Kontaktring 43 wegerstrecken . Die Verbindungsstege 41 und der Kontaktring 43 können somit durch ein Metallteil gebildet sein, das den Kontaktring 43 mit zumindest zwei aus dem Kontaktring 43 entspringenden Strei fen aufweist , die von einer Haupterstreckungsebene des Kontaktrings 43 weggebogen sind und mit der Hauptersteckungsebene des Kontaktrings 43 bevorzugt einen Winkel von 90 ° oder zumindest im Wesentlichen 90 ° einschließen . Jeder Verbindungssteg 41 weist am dem Kontaktring 43 abgewandten Ende eine Kontaktplatte 42 auf , die besonders bevorzugt zum entsprechenden Verbindungssteg 41 geneigt ist und mit diesem beispielsweise einen Winkel von größer oder gleich 90 ° oder größer oder gleich 100 ° und kleiner oder gleich 160 ° oder kleiner oder gleich 140 ° oder kleiner oder gleich 135 ° einschließen kann . Beispielsweise kann j ede Kontaktplatte mit dem Verbindungssteg, an dem sie angeordnet ist , einen Winkel von 110 ° einschließen . Die Kontaktplatten 42 , die dazu vorgesehen und eingerichtet sind, im zweiten Schalt zustand einen mechanischen Kontakt zu den Hil fskontakten 3 einzugehen, weisen bevorzugt eine Breite auf , die größer oder gleich der Breite der Verbindungsstege 41 ist . Wie gezeigt können die Kontaktplatten 42 besonders bevorzugt halbkreis förmig ausgebildet sein . Insbesondere sind die Kontaktplatten 42 einander zugewandt .

Das Kontaktelement 4 ist wie bei den vorherigen Aus führungsbeispielen am magnetischen Kern 6 befestigt . Insbesondere kann das Kontaktelement 4 , beispielsweise mit dem Kontaktring 43 , am magnetischen Kern 6 angeschweißt sein . Der magnetische Kern 6 kann wie gezeigt einen ringförmigen erhabenen Bereich aufweisen, auf dem der Kontaktring 43 angeordnet und befestigt ist .

Anders als in den vorherigen Aus führungsbeispielen kontaktiert das Kontaktelement 4 im ersten Schalt zustand der Schaltvorrichtung 100 , wie in den Figuren 4A und 4C erkennbar ist , die zumindest zwei Hil fskontakte 3 nicht und ist somit von den Hil fskontakten 3 beabstandet . Somit steht das Kontaktelement 4 im ersten Schalt zustand mechanisch und damit auch elektrisch nicht in Kontakt mit den zumindest zwei Hil fskontakten 3 . Im zweiten Schalt zustand kontaktiert das Kontaktelement 4 , wie in den Figuren 4B und 4D erkennbar ist , die Hil fskontakte 3 und steht damit mechanisch und elektrisch mit den Hil fskontakten 3 in Kontakt . Somit ist das Kontaktelement 4 von den zumindest zwei Hil fskontakten 3 beabstandet , wenn sich die Schaltvorrichtung 100 im Ruhezustand befindet und der bewegliche Kontakt 2 beabstandet von den feststehenden Kontakten 1 ist , während das Kontaktelement 4 die Hil fskontakte 3 dann kontaktieren kann, wenn der bewegliche Kontakt 2 der Schaltvorrichtung 100 die feststehenden Kontakte 1 kontaktiert und sich die Schaltvorrichtung 100 im durchschaltenden Zustand befindet . Durch das Kontaktelement 4 werden die zumindest zwei Hil fskontakte 2 elektrisch miteinander verbunden und somit kurzgeschlossen . Wird also ein elektrischer Kontakt zwischen den Hil fskontakten 3 detektiert , so bedeutet dies im gezeigten Aus führungsbeispiel , dass die Schaltvorrichtung 100 in einem durchschaltenden Zustand ist . Durch die Hil fskontakte 3 und das Kontaktelement 4 wird somit ein Überwachungskontakt gebildet , der eine „normally open"- Charakteristik aufweist und der den Zustand der Hauptkontakte 1 , 2 abbildet .

Wie insbesondere in den Figuren 4C und 4D erkennbar ist , ist im ersten Schalt zustand der Schaltvorrichtung 100 zumindest ein Teil des Kontaktelements 4 lateral neben den zumindest zwei Hil fskontakten 3 angeordnet . Insbesondere können die Kontaktplatten 42 und zumindest Teile der Verbindungsstege 41 lateral neben den Hil fskontakten 3 angeordnet sein . Jeder der zumindest zwei Hil fskontakte 3 weist einen der Achse 7 zugewandten oberen Endabschnitt 31 auf , wobei die Kontaktplatten 42 unabhängig vom Schalt zustand der Schaltvorrichtung 100 , also sowohl im ersten Schalt zustand als auch im zweiten Schalt zustand, von der Achse 7 aus gesehen unterhalb der oberen Endabschnitte 31 angeordnet ist . Mit anderen Worten ist der obere Endabschnitt 31 j edes der Hil fskontakte 3 in vertikaler Richtung 91 über den Kontaktplatten 42 angeordnet . Jeder der Hil fskontakte 3 weist , wie in der Figur 4E angedeutet ist , einen Kontaktbereich 32 auf . Die Kontaktbereiche 32 der Hil fskontakte 3 sind im oberen Endabschnitt 31 angeordnet und werden im zweiten Schalt zustand der Schaltvorrichtung 100 von j eweils einer Kontaktplatte 42 des Kontaktelements 4 mechanisch und damit auch elektrisch kontaktiert , wie in den Figuren 4B und 4D angedeutet ist . Zumindest im zweiten Schalt zustand der Schaltvorrichtung 100 ist j eder der Kontaktbereiche 32 zwischen dem Kontaktring 43 und der den Kontaktbereich 32 mechanisch kontaktierenden Kontaktplatte 42 angeordnet . Da die Kontaktplatten 42 unterhalb der oberen Endabschnitte 31 angeordnet sind, weisen die Kontaktbereiche 32 der Hil fskontakte 3 nach unten und somit von der Achse 7 weg .

Wie in den Figuren 4A bis 4E zu erkennen ist , können die Kontaktbereiche 32 der Hil fskontakte 3 in Form eines Kegelmantels ausgebildet sein . Durch die oben beschriebene geneigte Anordnung der Kontaktplatten 42 zu den Verbindungsstegen 41 kann dadurch ein guter mechanischer und damit auch elektrischer Kontakt zwischen den Hil fskontakten 3 und dem Kontaktelement 4 erreicht werden .

Auf der dem oberen Endabschnitt 31 gegenüber liegenden Seite weist j eder Hil fskontakt 3 einen unteren Endabschnitt 33 auf , der an den Flansch 35 angrenzt und der einen Anschlussbereich 34 aufweist , über den j eder der Hil fskontakte 3 außerhalb des gasdichten Bereichs 20 über Zuleitungen angeschlossen werden kann . Der Abstand des Kontaktbereichs 32 j edes Hil fskontakts 3 vom Keramikelement 30 wird im Wesentlichen durch die Länge eines Verbindungsbereichs 37 zwischen dem oberen Endabschnitt 31 und dem unteren Endabschnitt 33 bestimmt . Während der Schaltvorgänge der Schaltvorrichtung 100 bewegen sich die Kontaktplatten 42 entlang der Verbindungsbereiche 37 der Hil fskontakte 3 , bis sie j eweils auf einen Kontaktbereich 32 tref fen .

Das Kontaktelement 4 ist wie in Verbindung mit den vorherigen Aus führungsbeispielen beschrieben zumindest teilweise federnd ausgebildet und weist damit federnde und somit elastische Eigenschaften auf . Dadurch, dass das Kontaktelement 4 zumindest im Bereich der Verbindungsstege 41 und/oder der Kontaktplatten 42 durch ein Federblech gebildet ist und damit also durch ein platten- und/oder bandförmiges Blech, kann es durch eine Krafteinwirkung gebogen werden und bei Abwesenheit dieser Kraft wieder in seine ursprüngliche Form zurückkehren . Beim Übergang vom ersten zum zweiten Schalt zustand der Schaltvorrichtung 100 können die Kontaktplatten 42 bei einem Aufsetzen auf Hil fskontakten 3 , also insbesondere den Kontaktbereichen 32 der Hil fskontakte 3 , und bei der Weiterbewegung des Kontaktelements 4 vom Kontaktring 43 weggedrückt werden . Dadurch können sich die Kontaktplatten 42 und/oder die Verbindungsstege 41 elastisch verbiegen, so dass die Kontaktplatten 42 an die Kontaktbereiche 32 angepresst werden . Das Kontaktelement 4 übt somit im zweiten Schalt zustand mittels Federdruck eine Kraft auf die Hil fskontakte 3 aus , durch die ein sicherer mechanischer Kontakt erreicht wird, der auch bei Vibrationen oder Stößen gehalten werden kann .

Wie oben beschrieben weist der als Hubantrieb ausgebildete mechanische Antrieb eine Rückstell feder 10 mit einer Rückstell federkraft RFK auf , die bei abgeschaltetem Elektromagneten eine Bewegung des Magnetankers 5 von der zweiten Schaltposition zurück in die erste Schaltposition bewirkt . Das Kontaktelement 4 kann eine Federkraft FK aufweisen . Bevorzugt gilt FK < RFK und besonders bevorzugt gilt FK/RFK < 0 , 2 , so dass die Schaltbewegung durch das Kontaktelement nicht oder zumindest nicht wesentlich beeinflusst wird und die Federkraft des Kontaktelements der Kraftwirkung des mechanischen Antriebs beim Übergang vom ersten zum zweiten Schaltvorgang nicht störend entgegenwirkt . Dadurch kann es möglich sein, dass die Rückstell feder 10 und der mechanische Antrieb unabhängig davon, ob die Hil fskontakte 3 und das Kontaktelement 4 in der Schaltvorrichtung 100 eingebaut sind oder nicht , optimal ausgelegt werden können .

Wie oben in Verbindung mit den vorherigen Aus führungsbeispielen beschrieben und auch in Figur 4A angedeutet ist , muss der bewegliche Kontakt 2 beim Übergang vom ersten Schalt zustand zum zweiten Schalt zustand einen Schaltweg SW zurücklegen, um den Schaltspalt zu schließen, wie in Figur 4B gezeigt ist . Der Weg, den der Magnetanker 5 dabei zurücklegt , ist durch den magnetischen Spalt MS zwischen dem magnetischen Kern 6 und dem Joch 9 in der Ruheposition gegeben, wie in Figur IC angedeutet ist . Der Weg, den der Magnetanker 5 und damit das Kontaktelement 4 zurücklegen muss , damit das Kontaktelement 4 in mechanischen Kontakt zu den zumindest zwei Hil fskontakten 3 tritt , kann auch im vorliegenden Aus führungsbeispiel als Kontaktweg KW bezeichnet werden und ist ebenfalls in Figur 4C angedeutet . Der Kontaktweg KW ist bevorzugt kleiner als der Schaltweg SW und als der magnetische Spalt MS in der Ruheposition . Dadurch kann erreicht werden, dass sich das bewegliche System, nachdem der Kontakt zwischen den Hil fskontakten 3 und dem Kontaktelement 4 hergestellt ist , weiterbewegt und so die Kontaktplatten 42 wie oben beschrieben an die Kontaktbereiche 32 der Hil fskontakte 3 angepresst werden . Besonders bevorzugt gilt also KW < SW und KW < MS . Der mechanische Antrieb und damit bevorzugt der Magnetanker 5 kann auch beim Übergang vom zweiten Schalt zustand zum ersten Schalt zustand den Weg MS zurücklegen, wobei das Kontaktelement 4 einen mechanischen Kontakt zu den zumindest zwei Hil fskontakten 3 bevorzugt nach einem Weg von kleiner oder gleich 0 , 2 xMS oder kleiner oder gleich 0 , l xMS verlieren kann . Bei dem Magnetanker 5 mit dem beweglichen Kontakt 2 handelt es sich auch beim vorliegenden Aus führungsbeispiel um ein Überhubsystem, bei dem der bewegliche Kontakt 2 verschiebbar am Kontakthalter 71 angeordnet ist . Beim Anschlägen des beweglichen Kontakts 2 an den feststehenden Kontakten 1 und damit beim vollständigen Schließen des Schaltspalts kann, wie schon in Verbindung mit den vorherigen Aus führungsbeispielen beschrieben ist , die Kontaktfeder 70 einfedern und der Magnetanker 5 kann sich weiter bewegen, bis beispielsweise der magnetische Kern 6 am Joch 9 anliegt und der in Figur 4B angedeutete magnetische Spalt MS vollständig geschlossen ist , wie in Figur 4D gezeigt ist . Besonders bevorzugt kann sich der magnetische Kern 6 um eine Strecke von kleiner oder gleich 1 mm und besonders bevorzugt von etwa 0 , 5 mm weiter als der bewegliche Kontakt 2 in vertikaler Richtung 91 nach oben bewegen, so dass durch das Einfedern der Kontaktfeder 70 aufgrund des Überhubs der Anpressdruck des beweglichen Kontakts 2 an den feststehenden Kontakten 1 erhöht werden kann und eine gewisse Unempfindlichkeit gegenüber Vibrationen und mechanischen Stößen erreicht werden kann .

Soll die Schaltvorrichtung 100 im zweiten Schalt zustand in den ersten Schalt zustand zurück überführt werden und liegt ein Verkleben der Kontakte 1 , 2 vor, kann wie oben beschrieben lediglich der Überhub abgebaut werden, so dass zwischen dem magnetischen Kern 6 und dem Joch 9 lediglich ein kleiner magnetischer Spalt MSK entsteht , während der Schaltspalt geschlossen bleibt und der Magnetanker 5 in diesem Zwischenzustand hängen bleibt . Aufgrund des oben beschriebenen Kontaktwegs KW des Kontaktelements 4 , der kleiner als die Größe des Magnetspalts MS im ersten Schalt zustand ist , sind die Hil fskontakte 3 bevorzugt immer noch vom Kontaktelement 4 kontaktiert , so dass an den Hil fskontakten 3 sicher detektiert werden kann, dass der zweite Schalt zustand noch immer vorliegt und der erste Schalt zustand noch nicht erreicht ist . Da das Kontaktelement 4 bei einer Bewegung des Magnetankers 5 nach unten, also in Richtung vom zweiten zum ersten Schalt zustand, erst nach der durch den magnetischen Kern 6 zurückgelegten Strecke MS - KW den mechanischen Kontakt zu den Hil fskontakten 3 verliert , kann besonders bevorzugt MSK < MS - KW gelten . Dadurch kann die Fehl funktion der Schaltvorrichtung 100 zuverlässig festgestellt werden .

Die in Verbindung mit den Figuren 4A bis 4 F beschriebene Schaltvorrichtung 100 weist wie schon die vorherigen Aus führungsbeispiele eine einfache Mechanik zur Detektion des Schalt zustands und zum Heraus führen des Signals aus einem hermetisch versiegelten Gasraum im unteren Bereich 29 der Schaltvorrichtung 100 auf . Dabei sind auch in diesem Aus führungsbeispiel die Hil fskontakte 3 vor Überschlägen durch Lichtbögen im oberen Bereich 28 , also der Schaltkammer 11 , geschützt .

Wie in den Figuren 5A und 5B gezeigt ist , kann der Kontaktbereich 32 j edes der Hil fskontakte 3 eine andere als die in Verbindung mit dem Aus führungsbeispiel der Figuren 4A bis 4 F beschriebene Kegelmantel form aufweisen, solange der obere Endbereich 31 mit der Kontakt fläche 32 einen Überhang bildet , der im Bewegungsweg der zugeordneten Kontaktplatte des Kontaktelements so angeordnet ist , dass sich die Kontaktplatte am Verbindungsbereich 37 des Hil fskontakts 3 vorbeibewegen kann und nach Zurücklegen des Kontaktwegs KW an der Kontakt fläche 32 anstößt . Beispielsweise kann die Kontakt fläche 32 hori zontal ausgebildet sein, wie in Figur 5A angedeutet ist , so dass der Verbindungsbereich 37 mit dem oberen Endbereich 31 bei einem Schnitt durch den Hil fskontakt 3 mit einer vertikalen Schnittebene einen T- förmigen Querschnitt haben kann . Weiterhin kann die Kontakt fläche 32 auch bei einem Schnitt durch den Hil fskontakt 3 mit einer vertikalen Schnittebene einen runden Querschnitt aufweisen, wie in Figur 5B angedeutet ist , und beispielsweise als Teil eine Kugel fläche ausgebildet sein .

Die Hil fskontakte 3 und das Kontaktelement 4 des in Verbindung mit den Figuren 4A bis 4 F beschriebenen Aus führungsbeispiels müssen in Bezug aufeinander lagerichtig in die Schaltvorrichtung 100 eingebaut werden, damit die Kontaktplatten 42 in der richtigen Position zu den Hil fskontakten 3 stehen und diese im zweiten Schalt zustand der Schaltvorrichtung 100 kontaktieren können . In Verbindung mit den Figuren 6A bis 6C ist ein weiteres Aus führungsbeispiel für die Schaltvorrichtung 100 gezeigt , die im Vergleich zum Aus führungsbeispiel der Figuren 4A bis 4 F ein Kontaktelement 4 aufweist , bei dem keine Lagerichtigkeit beachtet werden muss . Die Ansichten der Figuren 6A und 6B entsprechen den in den Figuren 4C und 4D gezeigten Ansichten der Schaltvorrichtung 100 , die Figur 6C zeigt das Kontaktelement 4 . Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich wiederum auf die Unterschiede zur vorherigen Beschreibung . Nicht erläuterte Merkmale können bevorzugt wie vorab beschrieben ausgebildet sein .

Das in den Figuren 6A bis 6C gezeigte Kontaktelement 4 weist eine Mehrzahl von Verbindungsstegen 41 auf , die durch Schlitze 44 getrennt umlaufend am Kontaktring 43 angeordnet sind und sich vom Kontaktring 43 wegerstrecken . An j edem der Verbindungsstege 41 ist eine Kontaktplatte 42 angeordnet . Weiterhin sind die Verbindungsstege 41 im Vergleich zum Kontaktelement 4 des in Verbindung mit den Figuren 4A bis 4 F beschriebenen Aus führungsbeispiels , bei dem die Verbindungsstege 41 am Außenrand des Kontaktrings 43 angeordnet sind, nun am Innenrand des Kontaktrings 43 angeordnet . Alternativ ist bei beiden Aus führungsbeispielen j edoch auch die j eweils andere Anordnung möglich .

Jedes Verbindungselement 41 mit daran angeordneter Kontaktplatte 42 ist wie vorab beschrieben federnd ausgebildet , so dass die oben beschriebenen Funktionalitäten des Kontaktelements 4 auch in diesem Fall gewährleistet sind . Die Schlitze 44 weisen eine Breite auf , die kleiner als eine Breite der Kontaktbereiche der Hil fskontakte ist , so dass bei beliebigen Verdrehungen des Kontaktelements 4 um die vertikale Achse 91 , also bei beliebigen Verdrehungen um die Achse 7 , stets entweder eine Kontaktplatte 42 oder zwei benachbarte Kontaktplatten 42 einen Hil fskontakt 3 im zweiten Schalt zustand der Schaltvorrichtung 100 kontaktieren können . Durch die umlaufend ausgebildeten Kontaktplatten 42 , die nur durch die Schlitze 44 getrennt sind, kann somit eine nahezu durchgängige aber dennoch federnde Kontakt fläche am Kontaktelement 4 gebildet werden . Die Kontaktplatten 42 können wie gezeigt eine gebogene Form aufweisen oder alternativ auch wie in Verbindung mit den Figuren 4A bis 4 F beschrieben ausgebildet sein .

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 Aus führungsbeispiele auf diese beschränkt . Vielmehr umfasst die Erfindung j edes neue Merkmal sowie j ede Kombination von Merkmalen, was insbesondere j ede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet , auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht expli zit in den Patentansprüchen oder Aus führungsbeispielen angegeben ist .

Bezugs zeichenliste

1 feststehender Kontakt

2 beweglicher Kontakt

3 Hil fskontakt

4 Kontaktelement

5 Magnetanker

6 magnetischer Kern

7 Achse

8 Spule

9 Joch

10 Rückstell feder

11 Schaltkammer

12 Schaltkammerdeckel

13 Schaltkammerboden

14 Innenraum

15 Flansch

18 Gas füllstutzen

19 Gehäuse

20 gasdichter Bereich

21 Wandbereich

22 Wandbereich

28 oberer Bereich

29 unterer Bereich

30 Keramikelement

31 oberer Endabschnitt

32 Kontaktbereich

33 unterer Endabschnitt

34 Anschlussbereich

35 Flansch

36 Befestigungsbereich

37 Verbindungsbereich

39 Öf fnung 40 Kontaktsteg

41 Verbindungs st eg

42 Kontaktplatte

60 Vertiefung 43 Kontaktring

44 Schlitz

70 Kontakt feder

71 Kontakthalter

91 vertikale Richtung 92 longitudinale Richtung

93 transversale Richtung

100 Schalt Vorrichtung

A Abstand

B Breite MS magnetischer Spalt

MSK magnetischer Spalt bei Schaltkleben

KW Kontaktweg

SW Schaltweg

Claims

Patentansprüche

1 . Schaltvorrichtung ( 100 ) , aufweisend

- zumindest einen feststehenden Kontakte ( 1 ) und einen beweglichen Kontakt ( 2 ) in einer Schaltkammer ( 11 ) ,

- ein Kontaktelement ( 4 ) außerhalb der Schaltkammer ,

- einen mechanischen Antrieb mit einer Achse ( 7 ) , wobei der mechanische Antrieb zur Bewegung des beweglichen Kontakts und des Kontaktelements vorgesehen und eingerichtet ist , und

- zumindest zwei Hil fskontakte außerhalb der Schaltkammer auf einer dem beweglichen Kontakt abgewandten Seite der Achse , wobei

- das Kontaktelement in einem ersten Schalt zustand der

Schaltvorrichtung die zumindest zwei Hil fskontakte kontaktiert und in einem zweiten Schalt zustand der Schaltvorrichtung beabstandet von den zumindest zwei Hil fskontakten ist oder in einem ersten Schalt zustand der Schaltvorrichtung beabstandet von den zumindest zwei Hil fskontakten ist und in einem zweiten Schalt zustand der Schaltvorrichtung die zumindest zwei Hil fskontakte kontaktiert und

- im ersten Schalt zustand der Schaltvorrichtung der bewegliche Kontakt beabstandet vom zumindest einen feststehenden Kontakt ist und im zweiten Schalt zustand der Schaltvorrichtung der bewegliche Kontakt den zumindest einen feststehenden Kontakt kontaktiert .

2 . Schaltvorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, wobei das Kontaktelement zumindest teilweise federnd ausgebildet ist . Schaltvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Kontaktelement einstückig ausgebildet ist. Schaltvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Schaltvorrichtung einen gasdichten Bereich (20) aufweist, das Kontaktelement im gasdichten Bereich angeordnet ist und die zumindest zwei Hilfskontakte teilweise im gasdichten Bereich und teilweise außerhalb des gasdichten Bereichs angeordnet sind. Schaltvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die zumindest zwei Hilfskontakte durch Öffnungen (39) in einem Keramikelement (30) hindurchragen und das Keramikelement einen Teil einer Wandung des gasdichten Bereiches bildet . Schaltvorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Keramikteil mit einem Wandbereich (22) verbunden ist, der Edelstahl aufweist, und das Keramikelement und der Wandbereich gemeinsam eine Tassenform bilden. Schaltvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Kontaktelement einen Kontaktsteg (40) oder einen Kontaktring (43) , zumindest zwei sich vom Kontaktsteg oder Kontaktring wegerstreckende Verbindungsstege (41) und an jedem der Verbindungsstege eine Kontaktplatte (42) aufweist. Schaltvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Kontaktplatten einander zugewandt sind. Schaltvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei - das Kontaktelement an einem eine Schaltbewegung des beweglichen Kontakts bewirkenden Element des mechanischen Antriebs angeordnet ist ,

- der mechanische Antrieb einen Magnetanker ( 5 ) mit der Achse und einem magnetischen Kern ( 6 ) aufweist und das Kontaktelement unmittelbar am magnetischen Kern befestigt ist und

- das Kontaktelement oder der Kontaktring am magnetischen

Kern angeschweißt ist .

10 . Schaltvorrichtung nach Anspruch 9 , wobei der magnetische Kern eine Vertiefung ( 60 ) aufweist , in der ein Teil des Kontaktelements angeordnet ist .

11 . Schaltvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche , wobei im ersten Schalt zustand der Schaltvorrichtung zumindest ein Teil des Kontaktelements lateral neben den zumindest zwei Hil fskontakten angeordnet ist .

12 . Schaltvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche , wobei das Kontaktelement eine Mehrzahl von Verbindungsstegen aufweist , die durch Spalte getrennt umlaufend am Kontaktring angeordnet sind und sich vom Kontaktring wegerstrecken, wobei an j edem der Verbindungsstege eine Kontaktplatte angeordnet ist .

13 . Schaltvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche , wobei j eder der zumindest zwei Hil fskontakte einen der Achse zugewandten oberen Endabschnitt aufweist und die Kontaktplatten der Kontaktelements unabhängig von einem Schalt zustand der Schaltvorrichtung von der Achse aus gesehen unterhalb der oberen Endabschnitte angeordnet ist . Schaltvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche , wobei j eder der zumindest zwei Hil fskontakte einen Kontaktbereich aufweist , der von Achse weggewandt ist , und j eder der Kontaktbereiche im zweiten Schalt zustand der Schaltvorrichtung von einer Kontaktplatte mechanisch kontaktiert wird . Schaltvorrichtung nach Anspruch 14 , wobei j eder der Kontaktbereiche zumindest im zweiten Schalt zustand der Schaltvorrichtung zwischen dem Kontaktring und der den Kontaktbereich mechanisch kontaktierenden Kontaktplatte angeordnet ist . Schaltvorrichtung nach Anspruch 14 oder 15 , wobei j eder der Kontaktbereiche in Form eines Kegelmantels ausgebildet ist . Schaltvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche , wobei der mechanische Antrieb beim Übergang vom ersten Schalt zustand zum zweiten Schalt zustand einen Weg MS zurücklegt und das Kontaktelement einen mechanischen Kontakt zu den zumindest zwei Hil fskontakten nach einem Kontaktweg KW erlangt , wobei KW < MS gilt . Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 , wobei der bewegliche Kontakt beim Übergang vom ersten Schalt zustand zum zweiten Schalt zustand einen Schaltweg SW zurücklegt und das Kontaktelement einen mechanischen Kontakt zu den zumindest zwei Hil fskontakten nach einem Kontaktweg KW mit KW/SW < 0 , 2 verliert . Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die Kontaktplatten einander zugewandt sind und einen Abstand A zueinander aufweisen, der kleiner als eine Breite B der Hilfskontakte ist. Schaltvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der mechanische Antrieb eine Rückstellfeder (10) mit einer Rückstellfederkraft RFK aufweist und das Kontaktelement eine Federkraft FK mit FK/RFK < 0,2 aufweist.