低压和中压设备中用于实现财产和人身保护的短路装置

专利类型 发明公开 法律事件 公开; 实质审查; 申请权转移; 授权;
专利有效性 有效专利 当前状态 授权
申请号 CN201880088706.4 申请日 2018-12-03
公开(公告)号 CN111684562A 公开(公告)日 2020-09-18
申请人 德恩塞两合公司; 申请人类型 企业
发明人 A·埃尔哈特; K·比勒; 第一发明人 A·埃尔哈特
权利人 德恩塞两合公司 权利人类型 企业
当前权利人 德恩塞欧洲股份公司 当前权利人类型 企业
省份 当前专利权人所在省份: 城市 当前专利权人所在城市:
具体地址 当前专利权人所在详细地址:德国诺伊马克特 邮编 当前专利权人邮编:
主IPC国际分类 H01H37/76 所有IPC国际分类 H01H37/76H01H39/00H01H79/00H01T1/14
专利引用数量 0 专利被引用数量 1
专利权利要求数量 17 专利文献类型 A
专利代理机构 中国贸促会专利商标事务所有限公司 专利代理人 俄旨淳;
摘要 本 发明 涉及一种用于低压和中压设备中使用以保护财产和人身的 短路 装置,包括:能由故障检测装置的触发 信号 操作的 开关 元件;两个相对置的具有用于供电的器件的 接触 电极 ,所述接触电极能接通到具有不同电位的接线端的 电路 上;此外,在至少一个所述接触电极中包括处于机械预紧 力 下的、在短路情况下 弹簧 力辅助地实施相对于另一个所述接触电极的移动的可移动的接触部件;牺牲元件,所述牺牲元件用作接触电极之间的间距保持件;以及牺牲元件和开关元件与一个所述接触电极之间的电连接,用于有目的地引起牺牲元件由于 电流 导致的热 变形 或破坏。根据本发明,可移动的接触部件被设计为单侧封闭的空心圆柱体。所述可移动的接触部件构造成单侧封闭的空心圆柱体,并且在所述空心圆柱体中装入用于产生预紧力的弹簧。所述空心圆柱体在形成滑动接触结构情况下在第一接触电极中的互补的凹口中可移动地被引导。在所述封闭的空心圆柱体的底部的区域中,所述空心圆柱体的圆柱体壁在外周侧过渡到锥结构。此外,在空心圆柱体的内部,第一销状突起从所述底部出发延伸,所述第一销状突起与相对于接触电极绝缘的第二销状突起相对置,构造成销栓或 螺栓 的牺牲元件设置在第一和第二销状突起之间。在第二接触电极中设有与可移动的触头的外锥结构相适配的、具有内锥结构的凹口,所述外锥结构和内锥结构由于所出现的塑性变形以力 锁 合和形锁合形成无弹跳的短路接触区域。此外根据本发明,所述开关元件构造成基于桥式点火器的辅助短路器。
权利要求

1.用于低压和中压设备中使用以实现财产和人身保护的短路装置,所述短路装置包括:能够由故障检测装置的触发信号操作的开关元件(3);两个相对置的具有用于供电的器件(1;2)的接触电极(70;80),所述接触电极能接通到具有不同电位的接线端的电路上;此外,在至少一个所述接触电极(80)中包括处于机械预紧下的在短路情况下弹簧力辅助地实施相对于另一个接触电极(70)的移动的可移动的接触部件(7);牺牲元件(6),所述牺牲元件用作所述接触电极(70;80)之间的间距保持件;以及牺牲元件(6)和开关元件(3)与一个所述接触电极之间的电连接,用于有目的地引起牺牲元件(6)由于电流导致的热变形或破坏,所述可移动的接触部件(7)构造成单侧封闭的空心圆柱体,并且在所述空心圆柱体中装入用于产生预紧力的弹簧(8),所述空心圆柱体在形成滑动接触结构情况下在第一接触电极(80)中的互补的凹口中可移动地被引导,
其特征在于,
所述开关元件(3)构造成桥式点火器(17),所述桥式点火器包括两个相对置的有载流能力的触头(10;11),所述触头通过绝缘结构(12)保持在小的间距上,随着桥式点火器(17)的触发,触头(10;11)之间的电绝缘被解除。
2.根据权利要求1所述的短路装置,其特征在于,在所述封闭的空心圆柱体的底部(71)的区域中,所述空心圆柱体的圆柱体壁在外周侧过渡到锥结构(72),此外,在空心圆柱体的内部,第一销状突起(73)从所述底部出发延伸,所述第一销状突起与相对于接触电极(70;
80)绝缘的第二销状突起(100)相对置,构造成销栓或螺栓的牺牲元件(6)设置在第一和第二销状突起(73;100)之间,并且在第二接触电极(80)中设有与可移动的接触部件(7)的外锥结构(72)相适配的、具有内锥结构(91)的凹口,所述外锥结构和内锥结构由于所出现的塑性变形以力合和形锁合形成无弹跳的短路接触区域。
3.根据权利要求2所述的短路装置,其特征在于,在第二接触电极(70)中设有与具有内锥结构的凹口的区域相连的排气口(92),以防止出现由于接触部件(7)的移动导致的压力升高。
4.根据权利要求3所述的短路装置,其特征在于,所述排气口(92)用在压力作用下移位的塞子或用封闭。
5.根据前述权利要求之一所述的短路装置,其特征在于,所述滑动接触结构的间隙尺寸<0.2mm。
6.根据权利要求2至5之一所述的短路装置,其特征在于,相应的锥处于≤3°的范围内。
7.根据前述权利要求之一所述的短路装置,其特征在于,所述接触电极(70;80)构造成旋转对称的并且通过绝缘的定心环(110)保持隔开间距。
8.根据权利要求2至7之一所述的短路装置,其特征在于,所述可移动的接触部件(7)活塞式地在第一接触电极(80)的凹口中移动,在牺牲元件(6)破坏时释放的能量和/或所形成的电弧的能量使运动加速地作用到可移动的触头(7)的底部(71)上。
9.根据权利要求2至8之一所述的短路装置,其特征在于,所述第二销状突起(100)由绝缘管包围,所述绝缘管由释放气体的材料制成。
10.根据前述权利要求之一所述的短路装置,其特征在于,一个所述有载流能力的触头(11)具有凹部,在所述凹部中构成刺状突起(13),所述刺状突起的尖端指向覆盖所述凹部的薄膜(18)。
11.根据权利要求10所述的短路装置,其特征在于,另一个所述有载流能力的触头(10)具有用于桥式点火器(17)的空腔。
12.根据权利要求11所述的短路装置,其特征在于,在所述空腔中设有耐压的套筒(16)。
13.根据权利要求12所述的短路装置,其特征在于,所述套筒(16)在朝向刺状突起(13)的方向上具有盖(17),随着桥式点火器(17)的触发,所述盖在破坏所述薄膜(18)并建立所述有载流能力的触头(10;11)之间电连接情况下朝所述刺状突起(13)的方向移动。
14.根据权利要求10至13之一所述的短路装置,其特征在于,所述凹部具有排气口(14)。
15.根据权利要求10至12之一所述的短路装置,其特征在于,在所述套筒(16)的空腔中引入导电颗粒(21),所述导电颗粒在桥式点火器(17)触发时在所述触头(10;11)之间建立电连接。
16.根据权利要求15所述的短路装置,其特征在于,所述导电颗粒(21)在套筒开口侧借助于薄膜或覆盖层(22)固定。
17.根据前述权利要求之一所述的短路装置,其特征在于,所述开关元件连同所述桥式点火器(17)能够集成到接触电极(80)中,尤其是旋入或插入到所述接触电极中。

说明书全文

低压和中压设备中用于实现财产和人身保护的短路装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于在低压和中压设备中使用以实现财产和人身保护的短路装置,所述短路装置包括:能由故障检测装置的触发信号操作的开关元件;两个相对置的具有用于供电的器件的接触电极,所述接触电极能接通到具有不同电位的接线端的电路上;此外,在至少一个所述接触电极中包括处于机械预紧下的、在短路情况下弹簧力辅助地实施相对于另一个所述接触电极的移动的可移动的接触部件;牺牲元件,所述牺牲元件用作接触电极之间的间距保持件;以及牺牲元件和开关元件与一个所述接触电极之间的电连接,用于有目的地引起牺牲元件由于电流导致的热变形或破坏。

背景技术

[0002] 从DE 10 2005 048 003 B4中已知一种所述类型的短路装置。根据这里的教导,牺牲元件是薄壁空心圆柱体,其中,所述空心圆柱体的直径与壁厚之比大于10:1,所述牺牲元件由高熔点金属材料组成。与此相关的短路器在机械强度较高以便使用高弹簧力的同时应具有极小的换相时间,目的在于,降低移动时间并且为了实现快速响应。
[0003] 在现有技术的所述教导的一个变型中,在固定的接触电极中设有绝缘体和辅助电极,所述辅助电极与牺牲元件连接。接触电极的相对的侧面或相对的表面可以具有互补的锥形形状,在短路情况下发生接触时这种形状产生定心的效果。
[0004] 通过在空心圆柱体中确定的结构或壁厚波动可以构成电流路径,其结果是,在加载电流时发生不均匀的升温,以及发生变形,由此带来的机械强度上的损失。在这种情况下,保持了接触电极之间能导电的连接,但是空心圆柱体的机械阻力降低,从而在弹力的作用下短路器可以快速地转换到期望的闭合状态。
[0005] 在接触电极之间,在闭合状态下有效的排气通道或通气孔可以是有效的,以防止在短路情况下,尤其是在形成电弧时,由于压力升高而产生使闭合时间延迟地反作用于接触电极的彼此相向移动的力。根据现有技术,用于产生预紧力的装置可以设计成压缩弹簧、碟簧或类似的弹簧布置系统。
[0006] 在根据DE 10 2005 048 003 B4的第二实施形式中,牺牲元件可以是由具有低熔断积分的导电材料制成的线或棒,所述牺牲元件在机械预紧力下承受拉力。
[0007] 对于用于设备保护的短路器,通常来说,目的在于非常快速地实现金属短路,从而可以在短时间内传导非常大的电流。在金属触头的快速闭合时很难避免触头弹跳。由于这种弹跳,而且还考虑到流动电流的大小,在触头之间可能产生电弧,这种电弧会严重损坏触头的表面,因此在较长的时间段上会危及电流的可靠传导。为了补偿上述负面现象,必须增加在结构和制造方面的费用。这种较高的花费一方面涉及用于使相应接触部件移动的系统,但也涉及触头本身。
[0008] 由DE 10 2014 016 274 A1已知一种短路装置,所述短路装置尤其用于在低压和中压设备中的故障电弧保护。一方面,与此相关的短路装置应在较长的时间段内实现完整的载流能力并具有状态显示。所述短路装置具有两个相对置的接触电极,在一个所述接触电极中设有处于机械预紧力下的、在发生短路情况下弹簧力辅助地实施相对于另一个实施接触电极的移动的可移动的接触部件以及设有牺牲元件。此外,在由多部分式的、容纳固定的和可移动的接触电极的壳体的顶部中构成定装置,所述锁定装置防止在激活牺牲元件后可移动的电极移动返回。与此相关,弹簧预紧的销栓直接阻挡可移动的电极或者间接地阻挡跟随可移动的电极的移动的滑

发明内容

[0009] 因此,本发明的目的是,提供一种用于在低压和中压系统使用以实现财产和人身保护的改进的短路装置,所述短路装置具有紧凑的结构并且同时具有高载流能力并且此外还使得能够保证非常短的闭合时间。
[0010] 本发明的目的根据权利要求1的特征组合来实现,从属权利要求至少包括适当的设计方案和改进方案。
[0011] 所述教导采用这样的基本构思,即,实现一种降低弹跳的触头系统,所述触头系统涉及相对置的触头的一部分的塑性变形。
[0012] 在降低弹跳的触头系统中,可移动的接触部件设有较长的、度平缓的锥形的接触区域,并且在一定程度上作为空心圆柱形的触头优选配备有弹簧驱动器。在打开状态下,阻挡可移动的接触部件的移动。
[0013] 在相应地激活短路器时,预紧力、尤其是弹簧力被释放,并且由至少一个另外的加速闭合运动的力分量提供助力。
[0014] 可移动的接触部件处于具有相同电位的固定的接触电极中,并且在触发状态下在没有附加的弹簧触头或类似物的情况下具有非常长的、优选同轴的滑动接触结构。所述滑动接触结构具有为≤1/10mm的间隙尺寸。
[0015] 关于固定的接触电极,可移动的接触部件的动能转换为塑性变形,由此可以避免出现接触弹跳和不利的电弧阶段。
[0016] 在本发明的这个重要的实施形式中,可移动的接触部件构造成单侧封闭的空心圆柱体。在空心圆柱体中设有用于产生预紧力的弹簧。所述弹簧可以非常简单地装入空心圆柱体空间中,使得不需要用于弹簧的附加结构空间。
[0017] 在空心圆柱体在第一接触电极中的互补的凹口中在形成滑动接触结构情况下可移动地被引导。因此,空心圆柱体可以活塞式地在所述凹口中移动。
[0018] 在封闭的空心圆柱体的底部的区域中,所述空心圆柱体的圆柱体壁设计成在外周侧上过渡到外锥体中。
[0019] 此外,在空心圆柱体内部,第一销状突起从空心圆柱体底部开始延伸,所述第一销状突起和相对于接触电极绝缘的第二销状突起相对置。已经提到的牺牲元件位于所述第一销状突起和第二销状突起之间。
[0020] 牺牲元件优选构造成销栓或具有相应螺纹螺栓。所述销栓或螺栓的相关端部通过螺纹或螺钉头固定在第一销状突起和第二销状突起上。
[0021] 此外,在第二接触电极中设有带内锥结构的、与可移动的接触部件的外锥结构相适配的凹口。
[0022] 外锥结构和内锥结构由于所出现的塑性变形而以力锁合和形锁合形成无弹跳的短路接触区域。
[0023] 在设计上,在凹口的区域中设有与内锥结构连接的排气口。这些排气口位于第二接触电极中,以便防止发生由于可移动的接触部件的移动导致的压力升高。
[0024] 所述排气口可以用在压力作用下移位的塞子密封。以类似的方式,可以设有式的封闭件,从而可以避免湿气、污物或其它异物进入,但另一方面也可以避免出现所述不希望的压力升高。
[0025] 用于形成无弹跳的、可塑性变形的接触的相应锥角处于≤3°的范围内。
[0026] 接触电极以及由此还有短路装置的基本构造优选构造成旋转对称的。接触电极这里通过绝缘的定心环保持隔开间接。总体布置结构由周围的外壳包围。
[0027] 如已经提及的那样,可移动的接触部件可以活塞式地在第一接触电极的凹口中移动,在牺牲元件破坏时释放的能量和/或所产生的电弧的能量使运动加速地作用于可移动触头的底部上并使得闭合时间缩短。
[0028] 在本发明的一个实施形式中,第二销状突起由绝缘管包围,所述绝缘管由释放气体的材料制成。
[0029] 绝缘管可以设有保护性的、金属的、至少部分包围所述绝缘管的外壳。
[0030] 为了触发根据本发明的短路装置,与可能的使用半导体开关相反,现在使用一种新型的开关元件,所述开关元件构造成桥式点火器。这种新型的辅助短路装置具有与半导体开关相近的高开关速度和有限的载流能力,这种载流能力与牺牲元件以及与主短路器的主触头的闭合相匹配。
[0031] 桥式点火器具有保险丝,在电压较低时通过低平电流激活所述保险丝。桥式点火器通常用于点燃反应性物质。在不使用这种反应性物质的情况下,所述桥式点火器没有爆炸力,并且不要求具备在使用和存储方面要满足的条件。由于没有爆炸力,这种桥式点火器只能完成不明显的做功,由此还没有将其用作具有明显的载流能力的短路器。
[0032] 但在本发明的教导中,所述桥式点火器用于触发辅助短路器,所述辅助短路器直接激活辅助路径,以便对用于这里描述的短路器的牺牲元件进行加载。
[0033] 这里,所述辅助路径可以在约100ms内闭合,从而在利用半导体开关进行的开关过程中在速度方面没有缺点。辅助短路器直接或间接地利用在点火器的熔断丝蒸发时出现的气体膨胀,以便在有电势的刺状突起上破坏薄膜,尤其是绝缘薄膜。在绝缘薄膜破坏之后,电流在有电弧形成或没有电弧形成的情况下流过电极和辅助短路器的触头,所述电弧用来触发牺牲元件,所述牺牲元件在弹簧力辅助下使有载流能力的主短路器闭合。
[0034] 根据本发明的构造成桥式点火器的开关元件包括两个相对的有载流能力的触头,通过绝缘结构使所述触头保持≤1mm的小距离,这里,随着桥式点火器的触发而撤销在触头之间的电绝缘。
[0035] 在本发明的第一实施形式中,一个所述有载流能力的触头具有凹部,在所述凹部中构成刺状突起,所述刺状突起的尖端指向覆盖所述凹部的薄膜。
[0036] 另一个所述有载流能力的触头具有用于容纳桥式点火器的空腔。
[0037] 在所述空腔中设于耐压的套筒。
[0038] 在开关装置的第一根据本发明的变型中,所述套筒朝刺状突起的方向具有盖,随着桥点火器的触发,所述盖在破坏薄膜并建立有载流能力的触头之间电连接情况下朝刺状突起的方向移动。为此,所述凹部可以具有排气口。
[0039] 根据本发明的在基于桥式点火器的开关装置的第二变型中,在套筒的空腔中存在导电颗粒,所述导电颗粒在桥式点火器触发时在有载流能力的触头之间建立电连接。
[0040] 所述导电颗粒可以借助于薄膜或覆盖层固定。
[0041] 根据本发明的开关元件可以设置在实际的主短路器之外,但是也可以集成到所述主短路器中,尤其是集成到接触电极中,尤其是旋入或插入接触电极中。附图说明
[0042] 下面需借助实施例以及参考附图来详细说明本发明。
[0043] 其中:
[0044] 图1示出短路装置的纵向剖视图,所述短路装置具有构造成单侧封闭的空心圆柱体的可移动的接触部件和在非触发状态下的牺牲元件,在所述空心圆柱体中装入用于产生预紧力的弹簧;
[0045] 图2示出根据本发明的开关元件的剖视图,所述开关元件构造成桥式点火器,所述桥式点火器具有两个相对置的有载流能力的电极,所述电极通过绝缘结构保持隔开小的距离,在一个实施形式中,带有可移动的导电的用于桥接绝缘结构的盖连同可以看到的刺状突起,在所示的示例中所述刺状突起在下部的有载流能力的触头内的凹部中构成;
[0046] 图3示出类似于根据图2的附图的图示,但是开关元件基于桥式点火器而不具有可移动的导电盖地构成,但是在可以看到的套筒的空腔中设有导电颗粒,所述导电颗粒适于在触发桥式点火器之后在有载流能力的触头之间建立电连接;以及
[0047] 图4是类似于根据图1的附图的图示,其中用纵向剖视图示出主短路器,并且示出开关元件根据本发明的集成在一个所述接触电极中的、基于桥式点火器的构成。

具体实施方式

[0048] 按照根据图1和图4的图示,以一个基本上圆柱形的、旋转对称的短路装置为出发点,所述短路装置在其端侧具有接线端1;2,用于在汇流排或附加的部件上接通。
[0049] 除了这些高载流能力的接线端1;2,短路装置还具有至少一个另外的、绝缘地导入的接线端30,通过这个接线端,可以借助于开关元件3实现激活短路装置,所述开关元件必要时与保险丝4串联连接。
[0050] 所述短路装置具有牺牲元件,所述牺牲元件在所示的示例中构造成螺栓或销栓6。
[0051] 牺牲元件或者说螺栓或销栓6机械地固定可移动的接触部件7,所述可移动的接触部件通过弹簧8机械地预紧。
[0052] 牺牲元件6与外部的接线端30电连接,并通过可移动的接触部件7与接触电极80和外部的接线端2电连接。
[0053] 第二接触电极70与接线端1连接,并且通过绝缘的定心部件110与第一接触电极80电隔离
[0054] 绝缘的定心部件110引导接触电极70;80,前面所述的各部件的拼装优选可以通过压配合、尤其是通过锥面压力配合来实现。
[0055] 可移动的接触部件7通过在接触电极80中引导而相对于接触电极70定心。
[0056] 附加地,前面所述各部件的布置结构在拼装之后通过绝缘的力锁合连接、例如通过螺纹连接或者通过形锁合连接、例如通过浇铸被连接和固定,这在图中没有详细示出。
[0057] 在开关元件3建立与接线端1的连接之后,根据所示的实施变型,由通过牺牲元件6的电流实现短路装置的触发。
[0058] 由于此时实现的通过牺牲元件6的电流,所述牺牲元件升温并且对可移动的接触部件7的机械固定解除。
[0059] 在弹簧8的力的影响下,可移动的接触部件7一直移动到接触电极70,由此通过可移动的接触部件7使接触电极70和80之间的主电流路径闭合。
[0060] 附加于弹簧力,对闭合运动提供辅助的电流力也发挥作用。这是通过在中央引导电流经过牺牲元件6和通过可移动的接触部件7底部基本上强制地沿径向引导电流来实现的。
[0061] 由此形成一个电流环路,所述电流环路导致的力作用对弹簧力提供辅助,直到可移动的接触部件和接触电极之间的触点闭合。
[0062] 牺牲元件不必为了触发闭合过程完全熔化。重要的是,使牺牲元件的材料软化。在熔点以下也可以发生这种软化。
[0063] 在封闭的空心圆柱体的底部71区域中,所述空心圆柱体的圆柱体壁在外周侧过渡到一个锥结构72。在空心圆柱体的内部,第一销状突起73从底部开始延伸,所述第一销状突起与第二销状突起100相对置,这里,已经提到的尤其是构造成销栓或螺栓的牺牲元件6设置在第一和第二销状突起73;100之间。
[0064] 在第二接触电极80中设有与可移动的接触部件7的外锥结构相适配的、具有内锥结构91的凹口,外锥结构和内锥结构由于所出现的塑性变形以力锁合和形锁合形成无弹跳的短路接触区域。
[0065] 此外,可以在第二接触电极70中设有与具有内锥结构的凹口区域相连的排气口92,以防止出现由于接触部件7的移动导致的压力升高。
[0066] 所述排气口92可以用在压力作用下移位的塞子或用阀封闭。
[0067] 所述滑动接触结构的间隙尺寸在≤0.2mm,优选≤0.1mm的范围内变动。
[0068] 在可移动的接触部件7的一种重量约为100g、外径约为30mm的示例性设计方案中,利用约为800N的弹簧力和接触部件7的较短的移动路程产生几焦的动能,所述动能的大部分在接触区域内转化为塑性变形。
[0069] 对于锥角<3°并且到接触电极的锥长例如为6mm的锥结构,在假设存在几个100μm的简单的形锁合的情况下,所述能量已经导致理论上的移动路程发生延长。用于几个10到100kA的短路电流的短路装置的优选实施形式中,仅通过弹簧力引起的为塑性变形提供的能量至少为10焦耳。根据按照本发明的教导的实施形式,由于通过附加的力对弹簧力提供辅助,在牺牲元件熔化之后在电流中断时,实现了移动路程的>0.5mm至2mm的延长。在电流不中断的情况下,动能提高到几个10焦耳,因此,所述移动路程相对于在单纯的形锁合情况下的移动路程延长了几毫米。在这种设计方案中,可以借助于适当的手段限制移动路程,因为对于足够的载流能力,根据所示的图示,接触部件7相对于相应的接触电极仅有很小的进入深度就足够了。
[0070] 对于有关短路装置的结构的其他细节参考DE 10 2016 115 222.6,这里声明该文献与此相关全部内容为本申请的内容。
[0071] 应参考图2和3以及相关的实施例来详细说明根据本发明的桥式点火器。
[0072] 根据按照图1的图示的快速开关3基于桥式点火器构成。
[0073] 在根据图2的构成中,开关元件3具有两个有载流能力的触头10和11,所述触头通过绝缘盘12保持隔开例如≤1mm的短距离。
[0074] 这里存在这样的可能性,一个所述触头可以处于弹簧预紧力的作用下(图中未示出)。
[0075] 在有载流能力的触头11中(在图中下部的触头)设有凹部,所述凹部具有刺状突起13并优选具有排气口14。
[0076] 相对的触头10具有空腔,盖形式的可移动的触头15装入所述空腔中。
[0077] 所述可移动的触头盖15在耐压的圆柱形套筒16上被引导。
[0078] 实际的桥式点火器17位于这个耐压圆柱形套筒16内部。
[0079] 圆柱形套筒16在控制导线25引出的区域中相应地被密封。
[0080] 在装入桥式点火器之后,套筒16中的空腔是最小的并且必要时用不可压缩的介质填充。
[0081] 在有载流能力的触头10和11之间设有至少一个薄的绝缘薄膜18。
[0082] 绝缘薄膜18可以具有导电层,但或者也可以与导电的薄膜组合。
[0083] 所述绝缘薄膜此时用于在相对的触头10;11之间实现足够的耐压强度。除了与此相关地优化触头10;11的设计之外,导电层或附加的导电薄膜还用于控制电场
[0084] 这里,薄膜也可以用于将可移动的盖15固定在套筒16上。
[0085] 可移动的盖15设计成,使得所述盖可以跨接在触头10和11之间的距离。
[0086] 这里,在桥式点火器17激活之后,由于套筒16的空腔内的气体膨胀,盖15朝触头10和这里的刺状突起13的方向移动。
[0087] 在所述移动中,所述薄膜被压向刺状突起13并被破坏,由此在有载流能力的触头10和11之间的绝缘被解除。
[0088] 为了不出现反作用于希望的移动的气体压缩,设有所述排气口14。
[0089] 盖15被夹紧在下部的有载流能力的触头11内的凹部中和刺状突起13上。
[0090] 盖15的杆部部分地保持在触头10中并且跨接两个触头10;11之间的距离。由此形成金属的导电连接。
[0091] 原则上,刺状突起13也可以固定在可移动的盖15上,或者盖15可以以一个刺形的突起实现。
[0092] 经由盖15实现的前面所述的电连接的载流能力是相同的,但是优选设计成高于牺牲元件6的载流能力。
[0093] 基于所阐述的工作原理,有载流能力的触头10和11需要精确的引导,这种引导例如可以通过绝缘套筒19连同密封环20来实现。
[0094] 在根据图3的开关元件3的实施形式中,以与参考图2所述类似的基本结构为出发点。
[0095] 但在根据图3的实施形式中不需要可移动地支承的盖15。
[0096] 相反,在套筒16内部的空腔中设有导电颗粒21,由于气体膨胀以及触头10和11之间的排气口,所述导电颗粒即使在施加<70V的电压的情况下也会产生闪络/飞弧。
[0097] 对于相应的金属粉末,由于触头10和11之间的短距离,也可以形成具有足够载流能力的金属桥。
[0098] 为此,优选大于电极10和11之间的空腔的体积的足够量的金属粉末21是必要的,并且通过小横截面进行的带转向的仅有限的排气也是必要的。
[0099] 部分熔化的粉末在绝缘薄膜18被破坏之后进入排气通道14中时发生强烈的冷却,使得所述粉末固化并封闭通道。
[0100] 剩余的粉末21被电弧进一步加热,并且在触头10;11之间形成希望的金属桥。
[0101] 在这个实施形式中,桥式点火器17本身也可以用确定量的导电颗粒得以改进。
[0102] 可以通过漆层或通过薄膜22将导电颗粒机械地固定在套筒16的空腔中。
[0103] 根据按照图2和3的图示的开关元件能够通过根据图1和4的牺牲元件6在主触头1和2之间实现低电阻的金属连接。
[0104] 所建立的连接具有至少与牺牲元件6的载流能力相当的载流能力,由此在任何情况下都确保触发可移动的触头7以及其用于使主电极1和2短路的移动。
[0105] 随着内桥式点火器的触发,在约100μs的时间内实现了经由根据按照图2和3的实施形式的快速开关的连接,这个与具有相应的EMV保护措施的半导体开关的触发相近。
[0106] 在牺牲元件6破坏之后,可以借助保险丝4断开具有快速开关3的辅助路径。由于快速开关的过载强度以及在辅助路径具有足够的载流能力时,可以没有中断地一直引导电流,直到主触点发生金属短路。
[0107] 在根据图2的金属盖的或由金属颗粒21组成的桥的载流能力发生过载时,快速开关用作具有非常低的电弧电压的火花隙。在非常高的负载下,在形成电弧时,触头10和11会部分熔化,由此在辅助路径中再次形成金属短路。
[0108] 辅助路径由此可以在几毫秒内独立引导在几个10kA范围内的电流,直到通过经由可移动的接触部件7使主触头闭合而发生卸载。这个载流能力因此在闭合时间相近时高于廉价的半导体开关的载流能力。与半导体开关相比,成本和空间需求显着降低。
[0109] 如在图1所示,快速开关元件可以设置在实际的短路装置之外。但备选地也可以集成在短路装置内部。
[0110] 与此相关地,除了完全集成到短路装置的耐压壳体中之外,快速开关还可以例如通过类似于保险丝的插入式或螺纹适配器与短路器连接。在相应的实施形式中,这允许简单地更换具有桥式点火器的单元,甚至在电压下进行更换。
[0111] 与此相关的示例性的图示在图4中示出。这里,在牺牲元件6的接线端5之前装入基于桥式点火器的辅助短路器。可以通过压力连接或插接连接实现与接线端5的连接,从而辅助短路器是可更换的。根据图2的辅助短路器通过部件23绝缘地引入具有主触头2的电势的主短路装置的壳体中。辅助短路器连接到主短路器的接线端1通过外部的连接24来实现。在相应的设计方案中,这个连接24也可以在主短路器的壳体之内进行。
[0112] 用于激活辅助短路器成为桥式点火器17的接线端25绝缘地向外引导到未示出的检测单元,以提供点火能量。
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