Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 .

Es sind Schaltgeräte bekannt, welche insbesondere zum Schalten von

Gleichströmen vorgesehen bzw. ausgebildet sind. Beim Schalten von Gleichströmen treten besondere Effekte auf, welche beim Schalten von Wechselströmen nicht in der selben Form berücksichtigt werden müssen. Jedoch war die Anwendung von Gleichstrom über lange Zeit in der Regel auf den Kleinleistungsbereich beschränkt, in welchem kaum Probleme beim Schalten der Gleichströme auftraten.

Seit der Verbreitung von Fotovoltaikanwendungen sowie leistungsstarker Batterie- Back-up-Systeme für EDV-Serveranlagen ist es erforderlich auch Gleichströme höherer Spannung und Leistung zu Schalten. Dabei haben sich die bekannten Wechselstromschaltgeräte als in vielen Belangen ungeeignet erwiesen. So kann es etwa beim Schalten von Gleichströmen mit einem Wechselstromschalter selbst bei Spannungen und Strömen weit unter den maximalen Wechselstrom- Leistungsgrenzen des betreffenden Wechselstromschalters zu dessen Totalverlust kommen. Dies kann in weiterer Folge, neben dem Ausfall einer elektrischen Anlage, auch zu einem Brand führen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher ein Schaltgerät der eingangs genannten Art anzugeben, mit welchem die genannten Nachteile vermieden werden können, welches einen geringen Ressourcenbedarf aufweist, und mit welchem Schaltgeräte entwickelt werden können, welche auch Gleichströme hoher Leistung sicher schalten können.

Erfindungsgemäß wird dies durch die Merkmale des Patentanspruches 1 erreicht.

Dadurch können die tatsächlich bei Abschaltvorgängen in einer

Lichtbogenlöschanordnung auftretenden Effekte optisch überprüft werden. Durch den Einsatz eines derartigen Schaltgeräts als Forschungs- bzw.

Entwicklungswerkzeug kann insbesondere ein Gleichstromschaltgerät geschaffen werden, welches ein hohes Schaltvermögen bei Gleichströmen aufweist, und welches daher dazu geeignet ist, Gleichströme hoher Leistung zu schalten. Dabei kann selbstverständlich auch ein Wechselstromschaltgerät entwickelt werden. Weiters kann dadurch auch ein Schaltgerät geschaffen werden, welches einen hinsichtlich des Massenanteils deutlich reduzierten Aufwand an Transformatorblech für das Joch der Lichtbogenlöscheinrichtung aufweist. Es hat sich bei

Versuchsreihen und Simulationen gezeigt, dass die magnetische Wirkung des Joches durch die Durchbrechungen nicht negativ beeinflusst wird. Dadurch kann ein Schaltgerät geschaffen werden, welches einen geringeren Aufwand an Ressourcen benötigt. Dadurch kann zudem die Masse des Schaltgeräts verringert werden, wodurch auch der Energieaufwand zu dessen Transport gesenkt werden kann.

Die Unteransprüche betreffen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Ausdrücklich wird hiermit auf den Wortlaut der Patentansprüche Bezug genommen, wodurch die Ansprüche an dieser Stelle durch Bezugnahme in die Beschreibung eingefügt sind und als wörtlich wiedergegeben gelten.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen, in welchen eine lediglich bevorzugte Ausführungsform beispielhaft dargestellt ist, näher beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine Ausführungsform eines gegenständlichen Schaltgeräts im Aufriss; Fig. 2 Teile der Lichtbogenlöschanordnung des Schaltgeräts gemäß Fig. 1 in axonometrischer Darstellung; und

Fig. 3 das U-förmige Joch der Lichtbogenlöschanordnung gemäß Fig. 2 in

axonometrischer Darstellung.

Die Fig. 1 zeigt ein Schaltgerät 1 mit wenigstens einem elektrischen Eingang 2 sowie wenigstens einem elektrischen Ausgang 3, sowie mit wenigstens einem ersten Schaltkontakt 4, einem zweiten Schaltkontakt 5 und einer beweglichen

Schaltbrücke 1 1 , wobei ein Strompfad vom Eingang 2 zum Ausgang 3 elektrisch leitend ist, wenn der erste Schaltkontakt 4 und der zweite Schaltkontakt 5 mittels der Schaltbrücke 1 1 leitend verbunden sind, wobei das Schaltgerät 1 weiters eine Lichtbogenlöschanordnung 6 mit wenigstens einer Lichtbogenlöschkammer 7 aufweist, wobei außen um die wenigstens eine Lichtbogenlöschkammer 7

bereichsweise ein U-förmiges Joch 8 angeordnet ist, wobei wenigstens ein erster Schenkel 9 des U-förmigen Jochs 8 eine vorgebbare Mehrzahl Durchbrechungen 10 aufweist.

Dadurch können die tatsächlich bei Abschaltvorgängen in einer

Lichtbogenlöschanordnung 6 auftretenden Effekte optisch überprüft werden. Durch den Einsatz eines derartigen Schaltgeräts 1 als Forschungs- bzw.

Entwicklungswerkzeug kann insbesondere ein Gleichstromschaltgerät geschaffen werden, welches ein hohes Schaltvermögen bei Gleichströmen aufweist, und welches daher dazu geeignet ist, Gleichströme hoher Leistung zu schalten. Dabei kann selbstverständlich auch ein Wechselstromschaltgerät entwickelt werden. Weiters kann dadurch auch ein Schaltgerät 1 geschaffen werden, welches einen hinsichtlich des Massenanteils deutlich reduzierten Aufwand an Transformatorblech für das Joch 8 der Lichtbogenlöscheinrichtung 6 aufweist. Es hat sich bei

Versuchsreihen und Simulationen gezeigt, dass die magnetische Wirkung des Joches 8 durch die Durchbrechungen 10 nicht negativ beeinflusst wird. Dadurch kann ein Schaltgerät 1 geschaffen werden, welches einen geringeren Aufwand an Ressourcen benötigt. Dadurch kann zudem die Masse des Schaltgeräts 1 verringert werden, wodurch auch der Energieaufwand zu dessen Transport gesenkt werden kann.

Die gegenständliche Erfindung betrifft Schaltgeräte 1 , welche insbesondere für das Schalten von Gleichströmen vorgesehen und speziell ausgebildet sind. Insbesondere betrifft die Erfindung Gleichstromschaltgeräte, welche zum bestimmungsgemäßen Schalten hoher Spannungen im Bereich mehrerer Hundert Volt, etwa 600V

Betriebsspannung, sowie von Strömen im zweistelligen Amperebereich vorgesehen und ausgebildet sind. Bei derartigen Strömen werden besondere Anforderungen an die Lichtbogenlöscheinrichtung 6 gestellt, da Lichtbögen bei Gleichstrom aufgrund des fehlenden Nulldurchganges nur schwer zu löschen sind.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform eines Schaltgeräts 1 als Gleichstromschaltgerät mit einer einzelnen Schaltstrecke näher beschrieben. Es können aber auch Ausführungen mit mehreren parallelen

Schaltstrecken vorgesehen sein. Ein gegenständliches Schaltgerät 1 weist einen elektrischen Eingang 2 sowie einen elektrischen Ausgang 3 auf, welche bevorzugt als Schraubklemmen ausgebildet sind, wie auch in Fig. 1 dargestellt. Weiters weist das Schaltgerät 1 ein

Isolierstoffgehäuse auf. Das Schaltgerät 1 weist eine einzelne Schaltstrecke auf, wobei gemäß der dargestellten bevorzugten Ausführungsform eine doppelte Unterbrechung dieser einzelnen Schaltstrecke vorgesehen ist. Es kann jedoch auch eine einfache

Unterbrechung der Schaltstrecke vorgesehen sein, wobei die Erfindung, ohne eine zwingende Einschränkung auf eine Doppelunterbrechung anhand der bevorzugten Ausführungsform beschrieben wird.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass der erste und der zweite Schaltkontakt 4, 5 gehäusefest angeordnet sind, und durch eine bewegliche Schaltbrücke 11 elektrisch leitend verbunden werden können, wodurch ein elektrisch leitender Strompfad vom Eingang 2 zum Ausgang 3 gebildet wird. Dabei ist vorgesehen, dass die Stellung der Schaltbrücke 11 durch den Schalthebel 19 manuell steuerbar ist. Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Schalthebel 19 über ein Sprungeinschaltwerk auf die

Schaltbrücke 11 wirkt, um ein sprunghaftes Öffnen und Schließen der Schaltstrecke zu erreichen. Es kann auch vorgesehen sein, das gegenständliche Schaltgerät 1 als sog. Selbstschalter auszuführen, welches einen oder mehrere Auslöser 16, etwa einen Überstromauslöser und/oder einen Kurzschlussauslöser aufweist. Weiters ist bevorzugt vorgesehen, dass das Schaltgerät 1 ein Schaltschloss 17 aufweist, insbesondere bei Ausführung des Selbigen als Selbstschalter.

Bei geschlossenen Schaltkontakten 4, 5, 11 erfolgt der Stromfluss durch das dargestellte Schaltgerät 1 vom elektrischen Eingang 2 zum ersten Schaltkontakt 4, von diesem über die Schaltbrücke 11 zum zweiten Schaltkontakt 5 und von diesem weiter zum elektrischen Ausgang 3. Wenngleich die Schaltbrücke 11 dabei zwei, als elektrische Kontakte ausgebildete Bereiche aufweist, um mit dem ersten

Schaltkontakt 4 und dem zweiten Schaltkontakt 5 zu kontaktieren, wird diese in der Diktion der gegenständlichen Anmeldung lediglich als Schaltbrücke 11 bezeichnet. Es kann auch vorgesehen sein, dass auch der erste Schaltkontakt 4 und der zweite Schaltkontakt 5 als bewegliche elektrische Kontakte ausgebildet sind. Das Schaltgerät 1 weist weiters eine Lichtbogenlöschanordnung 6 auf, um

Lichtbögen, welche im Zuge eines Schaltvorgangs entstehen, zum Verlöschen zu bringen. Dadurch soll verhindert werden, dass aufgrund sog.„stehender"

Lichtbögen weiterhin ein Stromfluss über das Schaltgerät 1 erfolgt und zudem aufgrund der thermischen Wirkung der Lichtbögen eine Beschädigung des

Schaltgeräts 1 erfolgt. Derartige Lichtbögen treten insbesondere bei einem

Ausschaltvorgang auf.„Ausschaltvorgang" bezeichnet dabei das Trennen der Schaltbrücke 11 von dem ersten und zweiten elektrischen Schaltkontakt 4, 5 zum Unterbinden eines Stromflusses durch das Schaltgerät 1. Die physikalischen

Zusammenhänge beim Zünden eines Lichtbogens sind im Induktionsgesetz beschriebenen.

Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführung der Lichtbogenlöschanordnung 6. Bei der Darstellung gemäß Fig. 2 sind der erste Schaltkontakt 4 und der zweite

Schaltkontakt 5 dargestellt, wobei diese jedoch ohne jede weitere Kontaktierung dargestellt sind, um lediglich deren Anordnung relativ zu den jeweiligen

Lichtbogenlöschkammern 7, 15 zu veranschaulichen.

Die Lichtbogenlöschanordnung 6 weist wenigstens eine Lichtbogenlöschkammer 7 auf, welche gegenständlich auch als erste Lichtbogenlöschkammer 7 bezeichnet sein kann. Gemäß der gegenständlichen bevorzugten Ausführungsform, weist die Lichtbogenlöschanordnung 6 weiters eine zweite Lichtbogenlöschkammer 15 auf. Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass die erste Lichtbogenlöschkammer 7 dem ersten Schaltkontakt 4 zugeordnet ist, und dass die zweite Lichtbogenlöschkammer 15 dem zweiten Schaltkontakt 5 zugeordnet ist. Der Begriff „zugeordnet" bezeichnet in diesem Zusammenhang eine Anordnung der betreffenden

Lichtbogenlöschkammer 7, 15 gegenüber dem angegebenen Schaltkontakt 4, 5 in der Art, dass ein an dem Schaltkontakt 4, 5 entstehender Lichtbogen seinen Weg in bzw. an die betreffende Lichtbogenlöschkammer 7, 15 findet bzw. finden soll. Fig. 2 zeigt die beiden Schaltkontakte 4, 5 im Bereich der jeweiligen

Lichtbogenlöschkammer 7, 15. Bevorzugt ist, wie bei der dargestellten Ausführungsform, vorgesehen, dass die erste Lichtbogenlöschkammer 7 und die zweite Lichtbogenlöschkammer 15 parallel nebeneinander angeordnet sind, wie in Fig. 2 und 3 dargestellt. In der ersten Lichtbogenlöschkammer 7 und der zweiten Lichtbogenlöschkammer 15 sind jeweils eine Mehrzahl an Löschblechen 13 zueinander beabstandet angeordnet. Die Löschbleche 13 sind dabei in an sich bekannter Weise in einer

Kunststoffwandung 12 der ersten Lichtbogenlöschkammer 7 bzw. der zweiten Lichtbogenlöschkammer 15 angeordnet. Die Löschbleche 13 sind dabei bevorzugt mit kleinen Fortsätzen in entsprechenden, nicht dargestellten, Ausnehmungen der Kunststoffwandung 12 gehalten.

Das Schaltgerät 1 weist ein U-förmiges Joch 8 auf, welches bereichsweise außen um die wenigstens eine Lichtbogenlöschkammer 7 angeordnet ist. Wie in Fig. 2 dargestellt, umschließt bei der bevorzugten Ausführung mit zwei

Lichtbogenlöschkammern 7, 15 das Joch beide Lichtbogenlöschkammern 7, 15. Das Joch 8 dient der vorgebbaren Beeinflussung der magnetischen Eigenschaften im Bereich der Lichtbogenlöschanordnung 6.

Das U-förmiges Joch 8 weist dabei einen ersten Schenkel 9 und einen zweiten Schenkel 14 auf, sowie einen, die beiden Schenkel 9, 14 verbindenden Steg 18, und ist bevorzugt aus sog. Transformatorblech oder Elektroblech bzw. einem anderen geeigneten weichmagnetischen Werkstoff gefertigt.

Es ist vorgesehen, dass wenigstens ein erster Schenkel 9 des U-förmigen Jochs 8 eine vorgebbare Mehrzahl vorgebbar angeordneter Durchbrechungen 10 aufweist. Dadurch ist es möglich einen Lichtbogen visuell zu verfolgen. Die entsprechenden Durchbrechungen 10 sind daher insbesondere dazu vorgesehen bzw. angeordnet, einen Blick auf das Innere der Lichtbogenlöschanordnung 6 zu ermöglichen, etwa im Zuge der Neuentwicklung einer Lichtbogenlöschanordnung 6.

Sofern es Zweck der Durchbrechungen 10 ist, eine visuelle Verfolgung des

Lichtbogens zu ermöglichen, ist weiters vorgesehen, dass die, die

Lichtbogenlöschkammer 7, 15 begrenzende Kunststoffwandung 12 wenigstens im Bereich des ersten Schenkels 9 des U-förmigen Joches 8 wenigstens transluzent ausgebildet ist. Hiezu ist weiters bevorzugt vorgesehen, dass auch das

Isolierstoffgehäuse des betreffenden Schaltgeräts 1 wenigstens einen entsprechend transluzenten Bereich aufweist. Bevorzugt sind die Kunststoffwandung 12 wie auch das Isolierstoffgehäuse aus einem im Wesentlichen durchsichtigen bzw. durchscheinenden Kunststoff gebildet. Wie in Fig. 2 ersichtlich, ist die Kunststoffwandung 12 zwischen dem Joch 8 und den Löschblechen 13 angeordnet.

Die Durchbrechungen 10 können jede Form aufweisen, und insbesondere

hinsichtlich deren Formgebung und deren Anordnung an dem wenigstens einen Schenkel 9, 1 an einen zu erwartenden Verlauf eines Lichtbogens angepasst sein, oder an bestimmte magnetische Eigenschaften.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Durchbrechungen 10 im Wesentlichen rund, insbesondere kreisrund, oder eckig, insbesondere hexagonal, ausgebildet sind. Dies ermöglich sowohl eine dichte Packung als auch eine einfach Herstellung der

Durchbrechungen 10. Fig. 3 zeigt ein U-förmiges Joch 8 mit kreisrunden

Durchbrechungen 10, wobei selbstverständlich an den Randbereichen keine vollständig runden Durchbrechungen 10 angeordnet sind.

Es ist weiters bevorzugt vorgesehen, dass die Durchbrechungen 10 in Form eines im Wesentlichen regelmäßigen Musters in dem ersten und/oder zweiten Schenkel 9, 14 des U-förmigen Jochs 8 angeordnet sind, wie dies beispielsweise in Fig. 3

dargestellt ist.

Insbesondere ist vorgesehen, dass die Durchbrechungen 10 derart in dem ersten und/oder zweiten Schenkel 9, 14 angeordnet sind, dass eine im Wesentlichen homogene Flussdichte zwischen den Schenkeln 9, 14 erzielt wird. Dies ist etwa bei der Ausbildung gemäß den gegenständlichen Fig. 1 bis 3 gegeben.

Sowohl hinsichtlich der Beobachtbarkeit eines Lichtbogens, als auch einer

Materialeinsparung, ist es vorteilhaft, wenn die Durchbrechungen 10 eine große Fläche der Schenkel 9, 14 einnehmen. Es ist daher vorzugsweise vorgesehen, dass die Durchbrechungen 10 derart ausgebildet sind, dass eine Summenfläche

sämtlicher Durchbrechungen 10 des ersten und/oder zweiten Schenkels 9, 14 des U- förmigen Jochs 8 größer als 50% der Fläche des ersten bzw. zweiten Schenkels 9, 14 ist.

Bevorzugt ist vorgesehen sein, dass neben dem ersten Schenkel 9 des U-förmigen Jochs 8 auch der zweite Schenkel 14 eine vorgebbare Mehrzahl Durchbrechungen 10 aufweist, und auch hinsichtlich der weiters beschriebenen bevorzugten Ausführungen ausgebildet ist bzw. sein kann. Insbesondere, und wie auch in Fig. 3 dargestellt, sind die beiden Schenkel 9, 14 im Wesentlich gleich ausgebildet. Dies führt zu magnetischen Eigenschaften, welche an beiden Seiten des Jochs 8 gleich sind, und ermöglich eine Sicht auf beide Seiten der Lichtbogenlöschanordnung 6.