Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schalter, insbesondere einen Trennschalter. Dieser kann hohe Gleich- oder Wechselströme bei hohen Spannungen trennen, er kommt beispielsweise in einem Spannungsbereich zwischen 100V und 5000V zum Einsatz. Dabei können elektrische Ströme bis 10000A getrennt werden.

Hintergrund der Erfindung

Das Schalten von Stromkreisen mit hoher Leistung, also bei hohen Spannungen und/oder hohen Strömen ist eine Herausforderung auf dem gesamten Gebiet der Elektrotechnik. Insbesondere tritt das Problem beim Abschalten von hohen Gleichströmen und den hier gegenüber Wechselströmen bei nicht vorhandenen Nulldurchgängen auf, dass bei hinreichend hoher Spannung Lichtbögen gebildet werden können, die ab circa 100V Quellspannung stabil stehen bleiben können und zudem alle Materialien in ihrer Umgebung verzehren. Durch den Abbrand und die Ionisation der den Strom führenden Kontakte bzw. Elektroden kann hierbei im Lichtbogen Strom weiterfließen, während der Stromkreis durch den Schalter mechanisch schon getrennt ist bzw. getrennt sein sollte. Zur Vermeidung dieses Problems sind vielfältige Ansätze bekannt. Bei einigen dieser Ansätze geht es auch um die Schnelligkeit des Trennvorganges.

Die schweizerische Patentschrift CH 24 06 70 offenbart eine Vorrichtung zur Verbindung und Trennung von Stromkreisen, in denen hohe Potenziale auftreten. Das Patent offenbart, dass eines der Hochspannung führenden Kontaktleiterelemente mit einer metallischen Schirmhaube überdeckt werden kann. Das Kontaktleiterelement kann mehrere einzelne Kontaktleiter aufweisen und dementsprechend kann die metallische Schirmhaube mit einer der Zahl der Kontaktleiter entsprechenden Zahl von Öffnungen versehen werden. Die Schirmhaube wird mechanisch so mit dem Kontaktleiter verbunden, dass sie bei Annäherung eines zweiten Kontaktleiters, also des Gegenkontaktlei- ters mechanisch zurückbewegt wird und erst dann durch die Öffnungen hindurch die bis dahin abgeschirmten Kontaktleiter freigegeben werden. Diese Schalteinrichtung soll insbesondere bei Endstufen von Langwellensendern zum Einsatz kommen.

Es ist erkennbar, dass durch die Schirmhaube die Ausbildung von Lichtbögen erschwert wird, ebenso erkennbar ist aber, dass diese jedenfalls bei hinreichend hoher Spannung nicht völlig unterdrückt werden kann. Der mechanische Aufbau ist auch für eine sehr schnelle Verbindung oder Trennung eines Stromkreises wenig geeignet, sie ist zudem nur für relativ kleine und hochfrequente Ströme wirksam.

Die deutsche Patentschrift DE 19 28 922 C3 offenbart einen Ansatz der Hochspannungstechnik, welcher ebenfalls die mechanische Trennung von Stromkreisen anstrebt. Der Strom wird über ein oder mehrere Trennmesser geführt, welche in ein Ge- genschaltstück mechanisch hinein bewegt werden können. Die Trennmesser können zusätzlich gedreht werden, um einen besseren elektrischen Kontakt mit dem Gegen- schaltstück sicher zu stellen. Dieser Ansatz erlaubt den Umgang mit sehr hohen Spannungen im Bereich von mehr als 10kV und wohl auch mehr als 100kV. Die mechanische Trennung ist aber wiederum recht langsam, außerdem ist ein mechanisch aufwändig herzustellendes Bauteil erforderlich, welches auch einen Platz einnimmt.

Die deutsche Auslegeschrift 1 050 858 offenbart einen elektrischen Stromkreisunterbrecher in Form eines Sprengtrenners. Der Sprengtrenner weist eine Kammer auf, in der sich ein hohles Leiterstück befindet. In dieses kann eine Sprengladung eingebracht werden. Das Leiterstück kann über Kontakte mit Stromleitungen verbunden werden. Die Sprengladung kann durch eine beliebige Zündeinrichtung, beispielsweise einen Glühdraht gezündet werden. Dadurch wird das hohle Leiterstück zersprengt und eine Trennstrecke hergestellt. Die Ausbildung eines Lichtbogens soll durch einen Beutel oder Behälter unterdrückt werden, der mit Wasser gefüllt werden kann. Das Wasser wird durch die Hitze der Explosion zum Teil verdampft und soll so die Löschung eines Lichtbogens wesentlich unterstützen. Ein wesentlicher Vorteil des Sprengtrenners ist, dass er eine sehr schnelle Trennung eines Schaltkreises bewirken kann. Die Löschung eines Lichtbogens mit Wasser erscheint jedoch nicht zufriedenstellend. Sie könnte auch zur Benetzung umliegender Bauteile führen. Ferner ist zu bedenken, dass eine Unterbrechung des Schaltkreises hier ausschließlich durch die Sprengladung bewirkt werden kann. Eine manuelle Betätigung ist nicht möglich, so dass es sich hierbei auch nicht um einen Schalter im klassischen Sinne handelt. Eine Kapselung der Vorrichtung, die eine Wirkung nach außen ermöglichen würde, ist nicht möglich, weil die

Sprengschwaden, die Trümmerstücke aus der Sprengung und insbesondere das verdampfende Wasser einen mit normalen Mitteln nicht mehr beherrschbaren Überdruck erzeugen würden, der nur durch extrem starke metallische Wandstärken beherrschbar wäre.

Die deutsche Gebrauchsmusterschrift DE 20 2007 013 841 U1 offenbart ein elektrisches Schaltgerät, welches einen Kurbelkasten aufweist. Die Bedienung des Schaltgerätes erfolgt mechanisch über diesen Kurbelkasten, beispielsweise kann es von einer Einschaltstellung in eine Ausschaltstellung überführt werden. Zur Unterdrückung von möglicherweise auftretenden Lichtbögen wird Isoliergas eingesetzt. Dieses Isoliergas muss, um zuverlässig einen Lichtbogen unterdrücken zu können, einen vorgegebenen Mindestdruck aufweisen. Zur Prüfung der Einhaltung des Mindestdrucks ist ein Drucksensor vorgesehen. Wenn ein Isoliergas auch die Entstehung eines Lichtbogens zuverlässiger zu unterdrücken erscheint als etwa ein Wasserbeutel, so ist das Vorsehen von Drucksensoren doch sehr aufwändig. In diesem Hinblick wäre also eine einfachere Lösung wünschenswert.

Die deutsche Offenlegungsschrift DE 198 19 662 A1 offenbart einen elektrischen Schalter zum Unterbrechen der Stromversorgung eines Kraftfahrzeugs. Der elektrische Schalter entspricht im Wesentlichen dem Konzept eines Trennsprengers. Insbesondere soll er dazu dienen, bei einem Kraftfahrzeugunfall einen Kurzschluss im elektrischen Bordnetz zu vermeiden. Ein solcher Kurzschluss kann bei auslaufendem Kraftstoff einen Brand verursachen. Daher ist vorgesehen, den elektrischen Schalter hinter der Batterieklemme einzusetzen. Der elektrische Schalter kann beispielsweise durch eine Zündpille ausgelöst werden, welche ihrerseits durch einen Crash- oder Aufprallsensor ausgelöst wird. Beim Trennen des Schalters kann ein Funke entstehen. Dieser soll durch das Gehäuse gegenüber der Umgebung abgeschirmt werden. Dieser elektrische Schalter ist für die hohen Ströme und Spannungen ausgelegt, die bei einem Batterie- kurzschluss oder vergleichbaren Kurzschluss im Kfz auftreten können. Die Entstehung eines Funkens kann aber nicht ganz vermieden werden, so dass das Gehäuse diesen verlässlich abschirmen muss.

Die deutsche Patentschrift DE 102 05 369 B4 offenbart einen ähnlichen Schalter in der Form einer elektrischen Sicherung, insbesondere einer pyrotechnischen Sicherung für das Unterbrechen hoher Stromstärken in elektrischen Schaltkreisen. Auch diese Sicherung ist speziell für den Einsatz zum Trennen der Bordverkabelung einer Autobatterie kurz nach einem Unfall ausgelegt. Auch dieser verbesserte Ansatz erlaubt allerdings keine manuelle Schaltung.

Die beiden letztgenannten Schalter sind wohl bei Quellspannungen unter 100V Gleichspannung gut einsetzbar, darüber würde jedoch zwangsläufig ein Lichtbogen entstehen, der, hohe elektrische Ströme im Augenblick des Trennens vorausgesetzt, stabil stehen, die Schalter zerstören und den Stromkreis letztendlich nicht trennen würde.

Deshalb wurden in letzter Zeit Trennschalter entwickelt, bei denen der Stromfluss parallel über zwei leitende Verbindungselemente aufgeteilt wurde, um die Stromstärke zu bei den parallelen Verbindungselementen zu vermindern und auf diese Weise das Ausbilden von Lichtbögen bei Trennung der Verbindungselemente besser unterdrücken zu können. Allerdings kann dabei die Spannung nicht vermindert werden, so dass ab einer bestimmten Stromstärke auch hier wieder das Lichtbögen auftreten können.

Weiterhin weisen die Schalter des Stands der Technik oft das Problem auf, dass die Trennung des Stromkreises oft nicht ausreichend schnell genug stattfindet, bzw. die getrennten Teile des Stromkreises nicht schnell genug voneinander entfernt werden, so dass zwischen diesen ein unerwünschter Lichtbogen erzeugt wird, der den Stromfluss nicht unterbindet.

Beschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung wünscht diesen Stand der Technik zu verbessern. Insbesondere soll ein Trennschalter zur Verfügung gestellt werden, welcher für hohe Gleich- und Wechselströme bei hohen Quell- bzw. Schaltspannungen geeignet ist, auch ohne Wartung viele Jahre in Bereitschaft steht und vor allem nach außen bei der Auslösung keine Wirkung hat, also umliegende Bauteile nicht beeinträchtigt. Der Schalter soll sicher sein und dennoch kostengünstig in der Herstellung. Weiterhin soll die Unterbrechung des Stromkreises möglichst schnell und effektiv stattfinden, so dass er schnell zum Erliegen kommt und sich auch keine Lichtbögen bilden können. Er soll auch gut mit anderen Sicherungssystemen kombinierbar sein.

Hierfür stellt die vorliegende Erfindung einen Schalter, insbesondere Trennschalter für hohe Gleich- und Wechselströme bei hohen Spannungen bereit,

(a) der aus einer Leitstellung in eine Trennstellung überführt werden kann und

(b) der ein Gehäuse, einen ersten Kontakt, einen zweiten Kontakt, ein im Gehäuse bewegbares Ausrückelement und mindestens zwei in ihrer Erstreckungsrich- tung parallel verlaufende Abschnitte von Verbindungselementen aufweist, die in der Leitstellung des Schalters eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Kontakt und dem zweiten Kontakt herstellen,

(c) wobei das Gehäuse einen die Verbindungselemente umgebenden Innenraum aufweist, in dem die mindestens zwei Abschnitte der Verbindungselemente verlaufen,

(d) wobei die mindestens zwei Abschnitte der Verbindungselemente jeweils an einem Ende an der Grundseite des Gehäuses und an dem anderen Ende an dem Ausrückelement im Inneren des Gehäuses befestigt sind,

(e) wobei die mindestens zwei Abschnitte der Verbindungselemente elektrisch miteinander verbunden und in Reihe geschaltet sind,

(f) wobei der Schalter so ausgebildet ist, dass entweder

(1) eine mechanische Bewegung des Ausrückelements den Schalter von der Leitstellung in die Trennstellung überführen kann, wobei das Ausrückelement mechanisch so auf die im Innenraum verlaufenden Abschnitte der Verbindungselemente wirkt, dass die elektrische Verbindung zwischen dem ersten Kontakt und dem zweiten Kontakt an mindestens jeweils einer Trennstelle jeder der mindestens zwei Abschnitte unterbrochen wird, oder (2) das Ausrückelement zug- oder druckbelastet vorliegt, so dass bei Trennung einer der Abschnitte der Verbindungselemente durch eine bestimmte elektrische Last die weiteren Abschnitte der Verbindungselemente getrennt werden, so dass die elektrische Verbindung zwischen dem ersten Kontakt und dem zweiten Kontakt durch Trennung jeder der mindestens zwei Abschnitte der Verbindungselemente unterbrochen wird und der Schalter von der Leitstellung in die Trennstellung überführt wird.

Der erfindungsgemäße Schalter hat den Vorteil, dass durch das parallele Führen der mindestens zwei Abschnitte der Verbindungselemente und die elektrisch serielle Verbindung der Abschnitte bei einem mechanischen Durchtrennen aller Abschnitte der Verbindungselemente der Abstand zwischen zwei Teilen von Verbindungselemente, die mit dem ersten und dem zweiten Kontakt verbunden sind, viel größer gestaltet werden kann, als dies bei einem Schalter mit nur einem Verbindungselement oder zwei oder mehr elektrisch parallel geschalteten Verbindungselementen der Fall ist. Weiterhin wird bei zweimaligem oder mehrfachem Auftrennen von in Reihe geschalteten Verbindungsleitungen die Spannung an jeder der Unterbrechungen halbiert werden, so dass das Ausbilden von Lichtbögen besser unterdrückt werden kann.

Der erfindungsgemäße Schalter soll von einer Leitstellung in eine Trennstellung überführt werden, die Leitstellung kann auch als Einschaltstellung beschrieben werden. In dieser Stellung fließt ein Strom zwischen einem ersten Kontakt und einem zweiten Kontakt. In der Trennstellung fließt zumindest kein Strom zwischen dem ersten Kontakt und dem zweiten Kontakt. Es ist leicht möglich, dass in dieser Trennstellung zwischen zwei anderen Kontakten, beispielsweise dem ersten Kontakt und einem dritten Kontakt Strom fließt. Dann wäre der Schalter kein bloßer Trennschalter.

Der erfindungsgemäße Schalter soll als Trennschalter für hohe Ströme bei hohen Quellspannungen geeignet sein. In jedem Fall soll er für Spannungen über 100V und auch für das Trennen von Gleichströmen geeignet sein. Der Schalter ist seiner Kon- struktion nach in aller Regel auch für Mittel- beziehungsweise Hochspannungen im Sinne der VDE- Vorschriften, nämlich für Spannungen von mehr als 1 kV geeignet.

Der erfindungsgemäße Schalter weist einen ersten Kontakt und einen zweiten Kontakt auf. Wie erwähnt, könnte er auch weitere Kontakte aufweisen. Zumindest mit dem ersten Kontakt und dem zweiten Kontakt wird er in einen zu schaltenden, d.h. potenziell zu trennenden Stromkreis geschaltet. In der Leitstellung des Schalters wird die elektrische Verbindung zwischen dem ersten Kontakt und dem zweiten Kontakt durch Verbindungselemente beziehungsweise mindestens zwei in ihrer Erstreckungsrichtung parallel angeordnete Abschnitte von Verbindungselementen hergestellt, wobei die mindestens zwei Abschnitte von Verbindungselementen so miteinander verbunden sind, dass sie in Bezug auf den Stromfluss zwischen dem ersten und dem zweiten Kontakt in Reihe geschaltet sind. Auf diese Weise verbinden die Verbindungselemente beziehungsweise Abschnitte der Verbindungselemente den ersten Kontakt und den zweiten Kontakt.

Die in ihrer Erstreckungsrichtung parallel angeordneten mindestens zwei Abschnitte von Verbindungselementen erstrecken sich im Wesentlichen entlang einer Erstreckungsrichtung, die senkrecht zu einer Grundseite des Gehäuses des erfindungsgemäßen Schalters liegt. Dabei sind die mindestens zwei Abschnitte der Verbindungselemente jeweils an einem Ende an der Grundseite des Gehäuses und an ihrem anderen Ende an dem Ausrückelement im Inneren des Gehäuses befestigt. Das Ausrückelement ist vorzugsweise in der Leitstellung so angeordnet, dass die mindestens zwei Abschnitte der Verbindungselemente zwischen der Grundseite des Gehäuses und dem Ausrückelement aufgespannt sind. Das Ausrückelement ist vorzugsweise als Ausrückplatte ausgebildet, deren Erstreckungsrichtung parallel zu der Grundseite des Gehäuses ist. In der Leitstellung des erfindungsgemäßen Schalters befindet sich das Ausrückelement zwischen der Grundseite und der der Grundseite gegenüberliegenden Seite des Gehäuses. Zur Überführung von der Leitstellung in die Trennstellung kann das Ausrückelement zu der der Grundseite gegenüberliegenden Seite bewegt werden, wobei die mindestens zwei Abschnitte der Verbindungselemente durchtrennt beziehungsweise durchrissen werden. Es handelt sich bei der mechanischen Bewegung des Ausrückelements zur Überführung des Schalters von der Leitstellung in die Trennstellung also vorzugsweise um eine translatorische Bewegung entlang der hauptsächlichen Erstreckungsrichtung der Verbindungselemente.

Das Auseinanderbewegen jeweils mindestens zwei getrennter Teile der mindestens zwei Abschnitte der Verbindungselemente erfolgt vorzugsweise mindestens über eine Länge von mehr als 1 %, stärker bevorzugt mehr als 5% des vormaligen Abschnitts der Verbindungselemente, Werte zwischen 5% und 20% sind in der Regel sinnvoll. Überdies ist die minimal zu bildende Trennstrecke stark abhängig von der Quellspannung und dem fließenden Strom im Augenblick der Trennung des Verbindungselements, sowie vom Stoff und der Einbringart (locker eingefüllt oder eingepresst, getrocknet oder im Gemenge mit einem Gleit- oder Dämpfungsmittel) des Füllmaterials.

Die mindestens zwei Abschnitte der Verbindungselemente sind vorzugsweise jeweils unabhängig voneinander ein Röhrchen, ein Draht oder ein flächig, insbesondere streifenförmig ausgebildetes Element. Das Verbindungselement muss dabei keine gleichmäßige Struktur aufweisen, es kann durchaus mechanische Schwächungen oder Verstärkungen aufweisen. Ebenfalls sehr gut geeignet ist ein mehr oder weniger strukturiertes oder gelochtes Verbindungsblech. Das Verbindungselement ist zum einen im Hinblick auf seine Geometrie und sein Material und zum anderen auf seine elektrischen Anforderungen, also die Stromleitung in der Leitstellung und Abführung der durch den Strom in ihm erzeugten Wärmeenergie hin zu dimensionieren. Die Abschnitte der Verbindungselemente bestehen beispielsweise aus Kupfer oder dessen Legierungen oder aus Wolfram und dessen Legierungen, insbesondere aus einem Material, das zwar elektrisch gut leitfähig ist, aber dabei für dessen Verdampfen und Ionisieren möglichst hohe Energien erfordert, beispielsweise Wolfram und dessen Legierungen. Auch Beschichtungen des Verbindungselements mit derartigen Metallen oder Legierungen sind möglich (Mehrschicht- oder Sandwichauf bau). Weiterhin kommen als Metalle für die Verbindungselemente auch Messing, Rotguss, Stahl, Edelstahl, Aluminium und Silber in Frage, wobei Metalle wie Kupfer, Aluminium, Messing und Silber stärker bevorzugt sind, und Silber ganz besonders geeignet ist, weil es einen geringen Schmelzpunkt und dabei eine hohe lonisationsenergie hat, was beides gegen einen stabilen Lichtbogenaufbau wirkt.

Vorzugsweise weisen die Abschnitte der Verbindungselemente mindestens einen mechanisch oder elektrisch geschwächten Querschnitt auf, wobei mindestens eine Trennstelle geometrisch festgelegt werden kann.

Die mechanisch geschwächten Querschnitte können beispielsweise über Lochungen, Bohrungen und Prägungen (mechanische Schwächungen) ausgebildet sein. Diese mechanisch geschwächten Querschnitte können ein sicheres Abschmelzen bei Überschreitung der maximalen Stromdichte sowie ein sicheres Durchtrennen bei mechanischer Bewegung des Ausrückelements gewährleisten. In einer stärker bevorzugten Ausführungsform weisen die mindestens zwei Abschnitte der Verbindungselemente jeweils mehrere mechanisch geschwächte Querschnitte auf, da im Überlastfall oder im gewollten Schaltfall das Material des Verbindungselements an mehreren Stellen voneinander getrennt wird. Damit wird erreicht, dass nun an jeder Trennstelle nicht mehr die gesamte Schaltspannung anliegt, damit hier die Ionisation des Materials der Leiterstücke drastisch absinkt und damit auch die Löschung der entstehenden Lichtbögen einfacher möglich wird.

Unter elektrisch geschwächten Querschnitten wird verstanden, dass an gewünschten Trennstellen der Abschnitte der Verbindungselemente ein anderes Material zum Einsatz kommt, d.h. ein Material das nicht dem Material des Verbindungselements entspricht. Geeignet sind hier insbesondere elektrische Leiter, die entweder eine sehr hohe Schmelztemperatur und eine hohe lonisationsenergie besitzen, wie beispielsweise Wolfram oder Aluminium, das bei Lichtbogenausbildung sofort tröpfchenartig schmilzt oder verdampft. Auch Halbleiter wie beispielsweise Selen oder Germanium wären geeignet. Da die räumliche Ausdehnung der anderen Materialien an der Trennstelle der Abschnitte der Verbindungselemente nur sehr klein sein muss, wirkt sich die schlechtere Leitfähigkeit dieser Materialien nur sehr wenig auf die gesamte Leitfähigkeit des Verbindungselements aus. In einer zweckmäßigen Weiterentwicklung der Erfindung kann das Verbindungselement selbst auch noch Pyroelemente, beispielsweise eine Pyroseele aufweisen. Eine solche Pyroseele wird an den vorgesehenen Stellen großer Stromdichte stark erwärmt und dabei gezündet, so dass in dieser Weise eine besonders schnelle Sicherheitsabschaltung eines Stromkreises möglich wird. Ein eventuell vorgesehenes Isolatormedium unterdrückt auch bei dieser Trennung durch elektrische Überlast einen möglicherweise auftretenden Lichtbogen.

Anstelle einer Pyroseele kann ein rohrförmiges Verbindungselement auch innen wieder mit einem Isolationsmedium gefüllt sein, um dem sich eventuell beim Trennen des Verbindungselements bildenden Lichtbogen zusätzlich Energie zu entziehen.

Das Vorsehen von mehreren geschwächten Querschnitten der Abschnitte der Verbindungselemente in Längsrichtung und in gleichem oder variablem Abstand ist regelmäßig günstig. Denn die Ausbildung von multiplen Trennstrecken bei gewünschter Überlast führt zu reduzierten Schaltspannungen gegenüber der äußeren, zwischen den Kontakten des Schalters anliegenden Quellspannung. Nach Art einer Serienschaltung von Wderständen fällt pro Trennstrecke nur ein Teil der außen anliegenden

Quellspannung an.

Um das Trennverhalten im vornherein genauer festzulegen, kommt es auch in Betracht, Materialien aufzulöten, aufzuprägen oder aufzuschweißen. Dadurch können Wärmesenken erzeugt werden, welche das Trennverhalten ebenfalls beeinflussen (indem sie nämlich an solchen Stellen die Trennung unterdrücken).

Eine andere Möglichkeit der Verbesserung der Effektivität des Verbindungselements kann zusätzlich oder alternativ zu den bis hier angesprochenen Lösungen darin bestehen, dass an einer oder mehreren Stellen pyrotechnisches Material auf das Verbindungselement aufgesetzt wird. Dadurch kann auch bei relativ kleinen Überlasten eine Trennung erreicht werden, da schon die Zündtemperatur des entsprechend ausgewählten pyrotechnischen Materials erreicht wird und durch Zündung eine Trennstrecke aufgebracht wird. Alternativ oder zusätzlich kann das Material dazu benutzt werden, eine Trennstrecke schneller auszubilden oder zu vergrößern oder eine eventuelle Rückbildung oder Verkleinerung der Trennstrecke zu verhindern.

Weiterhin können die Verbindungselemente bzw. die Abschnitte der Verbindungselemente ganz oder teilweise mit einer isolierenden Beschichtung oder einem Schrumpfschlauch überzogen sein. Dabei kann der Innenraum des Gehäuses ein Isolatormedium oder auch kein Isolatormedium enthalten. Die Verwendung eines Schrumpfschlauches als Überzug über die Verbindungselemente hat den Vorteil, dass bei einer Trennung der Verbindungselemente der Schrumpfschlauch nicht zerrissen wird, so dass zwischen den getrennten Teilen der Verbindungselemente ein luftleerer Raum vorhanden ist, der die Entstehung eines Lichtbogens verhindert. Hierbei kann jeder in der Elektrotechnik herkömmlich verwendete Schrumpfschlauch verwendet werden. Die isolierende Beschichtung ist vorzugsweise ein Lack oder eine dünne keramische Beschichtung. Dies hat den Vorteil, dass sich der einmal entstandene Lichtbogen schwer tut, neues Elektroden-/Verbindungselementmaterial zu greifen. Weiterhin isoliert eine solche Schicht gut und ist gut wärmeleitend, so dass die im Verbindungsleiter durch einen hohen Betriebsstrom erzeugte Wärme gut vom Verbindungselement abgeführt werden kann.

Das Gehäuse des erfindungsgemäßen Schalters weist einen Innenraum auf. Bezogen auf das Gehäuse handelt es sich bei diesem Innenraum um einen Hohlraum. Der Innenraum soll zumindest die Abschnitte der Verbindungselemente und das Ausrückelement umgeben. Schon durch das Vorsehen eines Gehäuses ergibt sich ein Schutz vor Funkenflug, wenn der erfindungsgemäße Schalter mechanisch in die Trennstellung überführt wird und bei dieser Trennung der Abschnitte der Verbindungselemente die Ausbildung eines Lichtbogens zu befürchten ist. Der Innenraum des Gehäuses kann zusätzlich mit einem Isolatormedium gefüllt sein. Dieses Isolatormedium soll geeignet sein, die Ausbildung eines Lichtbogens ganz zu unterdrücken oder zumindest in Bezug auf seine Stärke, Strecke und Zeitdauer die Ausbildung zu begrenzen. Es soll die eventuell bei der Trennung bei hohem Stromfluss an der Trennstelle entstehenden Bruchstücke abfangen und vor allem dem hier entstehenden Lichtbogen Energie durch Aufschmelzungen und Abkühlen entziehen und ihn damit wieder erlöschen lassen.

Das Isolatormedium kann ein Silikat, Mineral, Sondermetall oder auch eine Keramikmasse sein, in die die inneren Teile des erfindungsgemäßen Schalters eingegossen sind, wobei hier zu beachten ist, dass die mechanische Bewegung des Ausrückelements noch möglich ist. In anderen Worten ist es bevorzugt, dass das Isolatormedium sich in dem Bereich zwischen der Grundseite des Gehäuses und dem Ausrückelement befindet und vorzugsweise nicht zwischen dem Ausrückelement und der der Grundseite gegenüberliegenden Seite. Das Isolatormedium weist vorzugsweise eine hohe Wärmeleitfähigkeit bei kleiner elektrischer Leitfähigkeit, hoher Schmelzenergie bei möglichst kleiner Schmelztemperatur auf. Insbesondere bietet sich bezogen auf die Größe des Gehäuses feinkörniger Quarzsand an. Denkbar sind jedoch auch andere Sande. Alternativ zu einem Sand mineralischen Ursprungs kommt auch ein metallischer Sand in Frage. Solche Isolatormedien können auch gemischt werden. Als Isolatormedium kommen ferner Öle in Frage, beispielsweise Silikonöl, Transformatorenöl, Rapsöl oder auch reines Sonnenblumenöl, sowie deren Fette und Gele. Ebenfalls kommt destilliertes Wasser in Frage. Ferner kann ein Schutzgas eingebracht werden. Alle diese genannten Isolationsmedien können auch miteinander gemischt werden. Im Sinne dieser Erfindung soll auch ein Hochvakuum als Isolatormedium gelten.

Ist das Isolatormedium eine Keramikmasse (der Begriff soll Sandmassen mit einschließen), so ist es bevorzugt, dass der Raum zwischen der Grundseite des Gehäuses und dem Ausrückelement durch zwei aushärtende Keramikmassen versehen ist, die sich jeweils eng an die Verbindungselemente anschmiegen. Zwei Keramikmassen sind deshalb bevorzugt, das bei Übergang des Schalters in die Trennstellung die zwei - vorzugsweise nicht mechanisch miteinander verbundenen - Keramikmassen eine Verschiebung des Ausrückelements erlauben. Die auf der Grundseite angeordnete Keramikmasse bleibt dabei unbewegt, wohingegen die andere Keramikmasse mit dem Ausrückelement bewegt wird. Die Verwendung von Keramikmassen stellt sicher, dass auch nach Erschütterungen der Sicherungen die kühlende Keramikmasse eng mit den Verbindungselementen verbunden bleibt, wodurch der tolerierbare Betriebsstrom bei einem gewählten Querschnitt und Material der Verbindungselemente durch dessen gute Kühlung steigt, zum anderen wird dem startenden Lichtbogen nur eine kleine Querschnittsfläche zum Wirken gegeben und es wird verhindert, dass er sich weiter in den Querschnitt beziehungsweise die Mantelfläche des Verbindungselements vorarbeitet. In anderen Worten entzieht man damit dem Lichtbogen seinen„Brennstoff". Es ist bevorzugt, dass die Keramik-/Sandmasse vollkommen ausgetrocknet ist, um Gaserzeugung durch Verdampfen flüssiger, gelartiger oder prinzipiell leicht / mit relativ kleiner Energie verdampfender Materialien zu verhindern. Anstelle der aushärtenden Keramikmasse (als Mehrkomponentensystem oder auch per Ausbacken im Ofen oder induktiv etc.) kann auch eine mehrkomponentige Silikon- oder Silikatmasse verwendet werden. Je nach Einsatzbereich kann nur der passive Schaltbereich (der Bereich, der sich bei Bewegen des Ausrückelements nicht mit bewegt) eingegossen/kompaktiert werden, oder nur der aktive Schaltbereich (der Bereich, der Abschnitte der Verbindungselemente, die sich mit dem Ausrückelement mit bewegen), oder beide Bereiche. Alternativ können die beiden Keramikmassen auch als Formmassen ausgebildet sein und zumindest die Formmasse über/beim aktiven Schaltbereich mit dem Ausrückelement mechanisch und/oder chemisch fest verbunden sein, oder gleich als Ausrückelement wirken (ein- oder mehrstückig).

Die Keramikmasse oder Vergussmasse, bestehend aus Bindemittel und Sand oder Keramikpartikeln oder -mehl, kann auch unter Wärmeeinfluss quellende Eigenschaften aufweisen, um damit den Lichtbogen umfänglich einzuschnüren und damit abzukühlen und„auszuhungern". Als geeignete Materialien hierfür sind schäumbare Polyorganosi- loxan-Gemische, wie die Herstellung von Schäumen durch Mischen von Organohydro- gensiloxanen, hydroxilierten Organosiloxanen und Platinkatalysatoren in solchen Mengen, dass das Verhältnis von an Silizium gebundenen Wasserstoffatomen zu an Silizium gebundenen Hydroxyl-Gruppen von 2,5 bis 40 beträgt, intumeszente Silikonharz- gemische oder andere, aus dem Brandschutz für Bauten bekannte, bei Hitzeeinwirkung quellende Stoffe einsetzbar.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist bei dem erfindungsgemäßen Schalter das Ausrückelement über eine gespannte Feder mit der der Grundseite des Gehäuses gegenüberliegenden Seite verbunden, so dass bei Durchtrennen der Abschnitte der Verbindungselemente durch eine bestimmte elektrische Last oder durch die Federbelastung die Feder relaxieren kann, wobei das Ausrückelement in Richtung der der Grundseite gegenüberliegenden Seite bewegt wird und die durchtrennten Teile der Abschnitte der Verbindungselemente voneinander entfernt. Bei dieser Ausführungsform ist es bevorzugt, dass mindestens einer der Abschnitte der Verbindungselemente als Schmelzelement ausgestaltet ist, das ab einer bestimmten elektrischen Last durchschmilzt. Sobald einer der Abschnitte der Verbindungselemente auf diese Weise durchtrennt ist, ist die Federbelastung auf den/die weiteren Verbin- dungselement(e) vergrößert, so dass bei Vorsehen eines mechanisch geschwächten Querschnitts bei dem/den weiteren Verbindungselement(en) die Federbelastung so gewählt wird, dass es zu einer Durchtrennung des/der weiteren Abschnitte der Verbindungselemente kommt. Prinzipiell ist es jedoch auch denkbar, dass alle vorhandenen Abschnitte der Verbindungselemente als Schmelzelemente ausgebildet sind, die gleichzeitig oder kurz nacheinander bei einer bestimmten elektrischen Last schmelzen und durch die Federbelastung das Ausrückelement die durchtrennten Teile der Abschnitte der Verbindungselemente voneinander entfernen.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der erfindungsgemäße Schalter vorzugsweise genau zwei in ihrer Erstreckungsrichtung parallel verlaufende Abschnitte von Verbindungselementen auf, wobei der eine Abschnitt mit dem ersten Kontakt und der zweite Abschnitt mit dem zweiten Kontakt verbunden ist. Dabei ist es bevorzugt, dass die Abschnitte der Verbindungselemente an der am Ausrückelement befestigten Seite elektrisch miteinander verbunden sind. Durch die elektrische Verbindung der beiden Abschnitte an der am Ausrückelement befestigten Seite wird gewährleistet, dass die beiden die Grundseite und das Ausrückelement verbindenden Abschnitte der Verbindungselemente elektrisch in Reihe zueinander geschaltet sind. Dies hat den Vorteil, dass es zu einer mehrfach seriellen Durchtrennung der Verbindungsleitung zwischen dem ersten und dem zweiten Kontakt kommt. Da die Enden der beiden verschiedenen Teilabschnitte der Verbindungselemente, die mit dem ersten und dem zweiten Kontakt verbunden sind auf diese Weise relativ weit voneinander entfernt sind, ist die Ausbildung eines Lichtbogens nahezu unmöglich.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der erfindungsgemäße Schalter auch mehr als zwei in ihrer Erstreckungsrichtung parallel verlaufende Abschnitte von Verbindungselementen aufweisen. Dabei ist ein erster Abschnitt mit dem ersten Kontakt und ein zweiter Abschnitt mit dem zweiten Kontakt verbunden, wobei der erste und der zweite Abschnitt über ein oder mehrere weitere Abschnitte von Verbindungselementen elektrisch verbunden sind, wobei die ein oder mehreren weiteren Abschnitte von Verbindungselementen in ihrer Erstreckungsrichtung parallel zu dem ersten und dem zweiten Abschnitt der Verbindungselemente verlaufen und jeweils an einem Ende an dem Ausrückelement und an dem anderen Ende an einem an der Grundseite des Gehäuses angeordneten Kollektor befestigt sind. Die am Kollektor befestigten Enden der Verbindungselemente sind entweder direkt miteinander verbunden, wobei der Kollektor selbst vorzugsweise nicht leitend ist. Oder sie sind elektrisch mit einem elektrisch leitfähigen Kollektor verbunden. Der Kollektor tritt vorzugsweise anstelle eines Teils der Grundseite des Gehäuses, und ist in diesem Fall vorzugsweise nach außen hin elektrisch isoliert. Weiterhin ist es auch bevorzugt, dass ein elektrisch leitender Kollektor zu den vorzugsweise an der Grundseite liegenden ersten und zweiten Kontakten hin isoliert ist.

In allen erfindungsgemäßen Ausführungsformen kann die elektrische Verbindung der Abschnitte der Verbindungselemente auf Seiten des Ausrückelements über ein elektrisch leitendes Ausrückelement selbst, aber auch durch eine direkte Verbindung der Verbindungselemente gestaltet sein, wobei in letzterem Fall das Ausrückelement vorzugsweise aus einem elektrisch nicht-leitenden Material besteht. Weiterhin kann der erfindungsgemäße Schalter auch einen aktivierbaren Antrieb zur Bewegung des Ausrückelements aufweisen. Der aktivierbare Antrieb beaufschlagt hierbei nach seiner Aktivierung das Ausrückelement mit einer die Bewegung verursachenden Bewegungskraft. Der aktivierbare Antrieb kann sich hierbei außerhalb des Gehäuses des erfindungsgemäßen Schalters befinden, wobei hierbei eine Verbindung durch das Gehäuse zu dem Ausrückelement vorliegen muss. Bevorzugt ist jedoch der aktivierbare Antrieb im Innenraum des Gehäuses des erfindungsgemäßen Schalters angeordnet, wobei sich eine geringere Baugröße ergibt und keine Verletzungsgefahr durch außerhalb des Gehäuses bewegte Teile besteht.

Es ist weiterhin bevorzugt, dass der im Innenraum des Gehäuses vorhandene aktivierbare Antrieb ein im Gehäuse angeordnetes Antriebsgehäuse und einen das Antriebsgehäuse mit einem Beaufschlagungsende durchgreifenden Antriebskolben aufweist, wobei der Antriebskolben bei einer Aktivierung des Antriebs eine Ausrückbewegung aus dem Antriebsgehäuse ausführt. Da der Antriebskolben vorzugsweise mit dem Ausrückelement mechanisch verbunden ist, kommt es zur Bewegung des Ausrückelements, bei der der Schalter in die Trennstellung überführt wird.

Der Antrieb kann als induktiver Antrieb, als Wirbelstromantrieb oder als Gasdruckantrieb ausgebildet sein.

Bei einem induktiven Antrieb kann dazu in geeignetem Abstand zum Schaltergehäuse eine Induktionsspule vorgesehen sein. Das Ausrückelement kann in geeigneter weise magnetisch ausgeführt sein. Das Ausrückelement kann aber auch mit einer Induktionsspule ausgerüstet sein. Ebenfalls wäre es denkbar, das Ausrückelement mit einer Induktionsspule auszurüsten und in geeigneter Entfernung zum Ausrückelement einen elektromagnetischen Bezugspunkt vorzusehen, beispielsweise einen Permanentmagneten. In dieser Weise kann das Ausrückelement also alternativ oder zusätzlich induktiv bewegt werden. Ist der aktivierbare Antrieb als Wirbelstromantrieb ausgebildet, so befindet sich vorzugsweise zwischen der Grundseite des Gehäuses und dem Ausrückelement eine Kraftspule, die für das gewünschte Schalten durch einen Stoßstrom von außen durchflössen wird. Hierzu ist das Ausrückelement vorzugsweise aus einem elektrisch gut leitenden Material, wodurch durch den Stoßstrom in der Kraftspule ein Strom induziert wird, der entsprechend der Lenzschen Regel dem Erregerstrom in der Kraftspule entgegengesetzt ist, wodurch das Ausrückelement von der Kraftspule extrem schnell und mit hoher Kraft abgestoßen wird und dabei die im Gehäuse angeschlossenen Abschnitte der Verbindungselemente abreißen.

Wrd die Bewegung des Ausrückelements durch Gasdruck vorgenommen, so befindet sich wie weiter oben genannt der aktivierbare Antrieb vorzugsweise im Innenraum des Gehäuses, vorzugsweise zwischen der Grundseite des Gehäuses und dem Ausrückelement. Der weiter oben genannte Antriebskolben ist hierbei vorzugsweise mit dem Ausrückelement verbunden, so dass bei einer Erhöhung des Gasdrucks im Inneren des Antriebsgehäuses des aktivierbaren Antriebs der Antriebskolben gegen das Ausrückelement getrieben wird, das Ausrückelement von der Grundseite des Gehäuses entfernt wird und die dazwischen gespannten Abschnitte der Verbindungselemente abreißen. Ein solcher Gasdruck kann pyrotechnisch erzeugt werden oder durch geeignete Gasleitungen aufgebaut werden. Wird der Gasdruck pyrotechnisch erzeugt, so ist es zweckmäßig, eine im Inneren des Antriebsgehäuses befindliche Brennkammer mit eingebrachtem Treibladungspulver vorzusehen, das mittels eines Zünd- oder Anzündstücks aktivierbar ist.

Als Treibladungen kommen jedoch neben dem Treibladungspulver auch flüssige oder gasförmige Brennstoffe und Oxidatoren zum Einsatz, die beispielsweise in die Brennkammer eingespritzt werden können, die vorzugsweise in den Schalter integriert vorliegt. Solche Brennstoffe und Oxidatoren werden im Folgenden als gaserzeugende Materialien bezeichnet. Auch die pyrotechnischen gaserzeugenden Materialien, unabhängig davon, ob diese deflagrierend oder detonativ reagieren, sollen hierdurch um- fasst sein. Nach der Aktivierung des Verbrennungs- beziehungsweise Oxidationsvor- gangs erzeugen diese gaserzeugenden Materialien einen Gasdruck (beziehungsweise bei bereits gasförmigen Brennstoffen und/oder Oxidatoren einen gegenüber dem Ausgangszustand deutlich höheren Gasdruck), der den Antriebskolben und das damit verbundene Ausrückelement beaufschlagt und den Schalter aus der Leitstellung in die Trennstellung bewegt. Zur Zündung kann eine Zündkerze, ein Glühdraht oder ein Anzünder dienen. Alternativ oder zusätzlich könnte die Brennkammer auch bereits entweder Brennstoff oder Oxidatoren (in flüssiger, fester oder gasförmiger Form) enthalten.

Ein solches System erlaubt eine schnelle und zuverlässige Trennung eines Schaltkreises noch nach vielen Jahren und ist dabei wartungsarm, im Einzelfall ist über viele Jahre überhaupt keine Wartung erforderlich.

Um eine pyrotechnische Erzeugung von Gasdruck und damit die pyrotechnische Auslösung des Schalters vorzusehen, muss nur eine pyrotechnische Mischung in die Brennkammer eingefügt werden. Zum gewünschten Zeitpunkt kann diese dann durch ein Zünd- oder Anzündmittel gezündet werden.

Alternativ oder zusätzlich kann die Brennkammer auch mit einem Zünd- oder Anzündstück ausgerüstet werden. Bei einem geeigneten gewählten Zünd- oder Anzündstück können bei dessen Zündung genügend Gas- und/oder Abgasprodukte erzeugt werden, so dass sich ein genügender Druck in der Brennkammer aufbaut. Dieser kann dann über eine Endplatte, die als Treibspiegel wirkt, das Ausrückelement ein ausreichend großes Stück bewegen, um eine Trennstrecke zu erzeugen. Wenn die pyrotechnische Auslösung des Schalters über eine Brennkammer vorgesehen wird, so kann die Wirkung der Brennkammer dadurch gesteigert werden, dass Füllkörper in die Brennkammer eingebracht werden. Solche Füllkörper können das nicht benötigte Leervolumen in der Brennkammer reduzieren, so dass eine bereits viel kleinere Gasmenge den zur Bewegung des Treibspiegels und damit des Ausrückelements erforderlichen Druck aufbringt. Zu bedenken ist dabei, dass bei Beginn des Brennprozesses der Druck am höchsten sein muss, da dann ja ein Reißen der Verbindungselemente einzuleiten ist. Alternativ oder zusätzlich kann auch das Befüllen der Brennkammer mit Wasser, mineralischen oder natürlichen Ölen, oder auch Silikonöl (jeweils mit oder ohne Quellmittel) erwogen werden. Wasser dient dabei nicht nur als Füllkörper, sondern der hohe Druck bei einer Dampferzeugung lässt Wasser zusätzlich als Treibmittel wirken. Bei geschickter Ausnutzung des Siedeverzugs lässt sich damit mit einer sehr kleinen Heißgaseinwirkung, beispielsweise durch ein Zünd- oder Anzündstück eine sehr große und schnell ansteigende Druckwirkung auf die Endplatte erzeugen.

Besonders die Kombination eines Zündstücks mit solchen flüssigen Füllkörpern, insbesondere mit Wasser oder Öl, ist so effizient, dass dadurch eine gute schalltechnische beziehungsweise stoßwellentechnische Ankopplung der Endplatte erreicht wird.

Ist der aktivierbare Antrieb im Inneren des Gehäuses des erfindungsgemäßen Schalters angeordnet, so befindet er sich vorzugsweise nicht nur zwischen der Grundseite des Gehäuses und dem Ausrückelement, sondern auch so, dass die mindestens zwei Abschnitte der Verbindungselemente im Inneren des Gehäuses auf gegenüberliegenden Seiten des Antriebsgehäuses angeordnet sind. In anderen Worten weist das Antriebsgehäuse vorzugsweise einen umgebenen Ringraum auf, der an einem axialen Ende durch das Ausrückelement begrenzt ist, und die mindestens zwei Abschnitte der Verbindungselemente in diesem Ringraum vorgesehen sind. Weist der erfindungsgemäße Schalter mehr als zwei Abschnitte von in ihrer Streckungsrichtung parallelen Verbindungselementen auf, so sind diese vorzugsweise jeweils in einem möglichst großen Abstand zueinander um den mittig angeordneten aktivierbaren Antrieb angeordnet. Eine entsprechende Anordnung der Abschnitte der Verbindungselemente um den aktivierbaren Antrieb erlaubt eine möglichst weite Entfernung der in Trennstellung des Schalters abgetrennten und mit dem ersten und zweiten Kontakt verbundenen Enden der Abschnitte der Verbindungselemente.

Aufgrund der elektrischen In-Reihe-Schaltung der mindestens zwei Abschnitte der Verbindungselemente in dem erfindungsgemäßen Schalter müssen die elektrischen Kontakte (erster und zweiter Kontakt) mit den Verbindungselementen auf der gleichen Seite, vorzugsweise auf der Grundseite des Gehäuses verbunden sein. So können beispielsweise der erste und der zweite Kontakt beide direkt an gegenüberliegenden Enden der Grundseite angeordnet sein. Da es jedoch bei Schaltern der erfindungsgemäßen Art bevorzugt ist, dass sich die beiden Kontakte auf gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses befinden, so kann beispielsweise der erste Kontakt an der Grundseite angeordnet sein und direkt auf dieser Seite mit einem der Abschnitte der Verbindungselemente elektrisch verbunden sein, und der zweite Kontakt auf der der Grundseite gegenüberliegenden Seite angeordnet sein. Damit jedoch das weitere Verbindungselement beziehungsweise der weitere Abschnitt der Verbindungselemente elektrisch mit dem zweiten Kontakt in Verbindung steht, so wird von der Grundseite bis zu der der Grundseite gegenüberliegenden Seite eine elektrische Verbindung hergestellt. Dies kann beispielsweise durch ein elektrisch leitendes Gehäuse oder eine elektrische Verbindungsleitung realisiert werden. Ist die elektrische Verbindung durch ein elektrisch leitendes Gehäuse hergestellt, so ist es bevorzugt, dass das Gehäuse zu dem Abschnitt des Verbindungselements isoliert vorliegt, der mit dem ersten Kontakt verbunden ist. Weiterhin ist ein entsprechendes Gehäuse vorzugsweise auch elektrisch isoliert gegenüber einem eventuell vorhandenen Kollektor auf Seiten der Grundseite.

Weiterhin kann der erfindungsgemäße Schalter sogenannte Schutzsysteme aufweisen, die vorzugsweise mit dem ersten und dem zweiten Kontakt verbunden sind. Die Schutzsysteme sollen die Lichtbogenentstehung im realen Einsatzfall entweder unterbinden oder falls das nicht möglich ist, löschen, bzw. soll eine schnelle Selbstzündung des aktivierbaren Antriebs bei Überstrom ermöglichen.

In einer ersten Variante kann ein solches Schutzsystem einen Kondensator C und eine Spule L in Reihenschaltung aufweisen, die somit einen Serienresonanzkreis darstellen. Werden nach dem Auslösen des aktivierbaren Antriebs (Anzünder, Gasgenerator oder Detonator mit oder ohne Zusatzaufladung) die Verbindungselemente bzw. die Abschnitte der Verbindungselemente durch die weggedrückte Ausrückelement getrennt, werden bei höheren Spannungen in Verbindung mit höheren Strömen sofort Lichtbögen entstehen. Gleichzeitig wird jedoch der Serienschwingkreis angeregt, der im Resonanzfall einen extrem hohen Wechselstrom erzeugt, der sich dem Hauptstrom bzw. Lichtbogenstrom überlagert. Bei richtiger Auslegung des Kondensators C und der Spule L kommt es so zu einem Nulldurchgang des über die offenen Trennstellen fließenden Stroms, wobei dadurch die Lichtbögen gelöscht werden und die nun offenen Trennstellen den Strom sicher weiter unterbrechen können.

In einer zweiten Variante kann ein solches Schutzsystem eine Transient-Voltage- Suppressordiode TVS bzw. eine Suppressordiode SD bzw. einen Varistor Vr oder eine Zenerdiode ZD mit oder ohne Schutzwiderstand R aufweisen. Die Aufgabe dieser Elemente ist es, die beim Trennen von induktiven Stromkreisen stets entstehenden hohen Spannungsspitzen vom Schalter fernzuhalten, damit so kein Lichtbogen gezündet wird. Das Schutzsystem muss so schnell schalten und so viel Energie aufnehmen können, dass es durch die in der Spannungs-/Stromspitze enthaltene Energie nicht zerstört und vor allem schnell genug schaltet, um die Lichtbogenzündung sicher zu verhindern. Notfalls kann durch den Schutzwiderstand das TVS vor zu hoher Belastung geschützt werden.

In einer dritten Variante kann ein solches Schutzsystem darin bestehen, dass das Antriebselement direkt zwischen den ersten und den zweiten Kontakt geschaltet ist. Dabei ist das Antriebselement derart ausgestaltet, dass es durch einen plötzlich ansteigenden Strom ausgelöst wird, ohne dass hierzu ein externes Signal benötigt würde: Die zwischen dem ersten und dem zweiten Kontakt in Reihe geschalteten Verbindungselemente dienen dabei selbst als Widerstand im Stromkreis, wobei bei plötzlich ansteigendem Strom ein Spannungsabfall resultiert, der abgegriffen und dem aktivierbaren Antrieb direkt oder über einen Vorwiderstand R zugeführt wird. Um die Direktauslösung bei niedrigeren Strömen sicher zu verhindern, kann in den Auslösestromkreis noch ein TVS bzw. ein Vr mit entsprechend niedriger Spannung geschaltet werden, der erst ab einem vorherbestimmten / gewollten Spannungsabfall am Verbindungselement den Stromfluss zum aktivierbaren Antrieb freigibt. Alternativ zu einer Direktzündung lässt sich der aktivierbare Anrieb natürlich auch über eine Spannungsquelle U und dem Auslöseschalter S von Hand oder gesteuert auslösen. Hierbei kann U entweder eine Batterie oder die Sekundärwicklung eines Impulstransformators oder eines anderen Elements zur in der Regel bei Hochspannungsanwendungen notwendigen Potentialtrennung bedeuten.

Die drei genannten Varianten von Schutzsystemen können einzeln oder in beliebiger Kombination gemeinsam zum Einsatz kommen.

Weitere Merkmale, aber auch Vorteile der Erfindung, ergeben sich aus den folgenden aufgeführten Zeichnungen und der dazugehörigen Beschreibung. In den Abbildungen und in den dazugehörigen Beschreibungen sind Merkmale der Erfindung in Kombination beschrieben. Diese Merkmale können allerdings auch in anderen Kombinationen von einem erfindungsgemäßen Gegenstand umfasst werden. Jedes offenbarte Merkmal ist also auch als in technisch sinnvollen Kombinationen mit anderen Merkmalen offenbart zu betrachten. Die Abbildungen sind teilweise leicht vereinfacht und schematisch. Die nachfolgenden Fig. 1 , 2, 5 und 6 zeigen jeweils einen Schalter in seiner Leitstellung (jeweils Fig. a) und in seiner Trennstellung (jeweils Fig. b).

Fig. 1 zeigt im Querschnitt eine erste Ausführungsform der Erfindung mit zwei in Reihe geschalteten Abschnitten von Verbindungselementen in Leitstellung (Fig. 1a) und in Trennstellung (Fig. 1 b).

Fig. 2 zeigt im Querschnitt eine zweite Ausführungsform der Erfindung mit insgesamt vier Abschnitten von Verbindungselementen, die alle in Reihe geschaltet sind, einmal in Leitstellung (Fig. 2a) und einmal in Trennstellung (Fig. 2b).

Fig. 3 zeigt einen Abschnitt eines Verbindungselements, bei dem an der gewünschten Trennstelle ein vom restlichen Material des Verbindungselements verschiedenes Material eingesetzt wird. Fig. 4 zeigt einen Abschnitt eines Verbindungselements, das an der Trennstelle ein von dem eingesetzten Material verschiedenes Material mit mechanischer Schwächung aufweist.

Fig. 5 zeigt im Querschnitt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schalters wie in Fig. 2, jedoch mit elektrischen Kontakten auf unterschiedlichen Seiten, einmal in Leitstellung (Fig. 5a) und einmal in Trennstellung (Fig. 5b).

Fig. 6 zeigt im Querschnitt einen erfindungsgemäßen Schalter wie in Fig. 5, in dem Teile im Innenraum in Keramik eingegossen sind, einmal in Leitstellung (Fig. 6a) und einmal in Trennstellung (Fig. 6b).

Fig. 7 zeigt im Querschnitt einen erfindungsgemäßen Schalter wie in Fig. 5 in

Leistellung, in dem das Gehäuse des Schalters selbst als Anschlusskontakt dient und mögliche Schutzmaßnahmen I bis III eingezeichnet sind.

Fig. 1a und Fig. 1 b zeigen eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schalters 10. Dieser Schalter 10 weist ein Gehäuse 12 auf, das im Wesentlichen zylinderförmig ausgeführt sein kann. Das Gehäuse 12 weist eine Grundseite 14 (linke Seite) auf, an der auch der erste Kontakt 28 und der zweite Kontakt 30, vorzugsweise isoliert voneinander, vorliegen. Im Innenraum 18 des Gehäuses 12 sind jeweils von dem ersten Kontakt 28 und dem zweiten Kontakt 30 Abschnitte von Verbindungselementen 22 zueinander parallel verlaufend bis hin zu dem Ausrückelement 24 vorhanden, die an der Grundseite 14 mit dem ersten und dem zweiten Kontakt 28, 30 und an der anderen Seite mit dem Ausrückelement 24 verbunden sind. Die beiden parallel verlaufenden Abschnitte der Verbindungselemente 22 stehen zudem entlang des Ausrückelements 24 miteinander elektrisch in Kontakt, so dass die beiden Abschnitte der Verbindungselemente 22 vom ersten Kontakt 28 bis hin zum zweiten Kontakt 30 in Reihe geschaltet sind. Die Abschnitte der Verbindungselemente 22 weisen Vorzugs- weise mechanische Querschnittsschwächungen 23 auf, so dass bei einem Bewegen des Ausrückelements 24 in Richtung der der Grundseite gegenüberliegenden Seite die Abschnitte der Verbindungselemente 22 an diesen Stellen reißen. Um optisch nachvollziehen zu können, ob der Schalter noch einsetzbar ist, weist er an der der Grundseite gegenüberliegenden Seite eine kleine Öffnung auf, aus der in der Leitstellung kein Indikatorstift 34 herausragt, in der Trennstellung jedoch ein Indikatorstift 34 zu sehen ist. Zwischen dem Ausrückelement 24 und der Grundseite 14 im Inneren des Gehäuses 12 befindet sich ein aktivierbarer Antrieb 26 mit einem Antriebsgehäuse 36 und einem Antriebskolben 38, der mit dem Ausrückelement 24 in Verbindung steht. In Fig. 1 ist der aktivierbare Antrieb 26 als Gasdruckantrieb ausgestaltet, der im Inneren des Antriebsgehäuses 36 eine Brennkammer aufweist, die bei Zündung den Antriebskolben 38 gegen das Ausrückelement 24 drückt und somit die Abschnitte der Verbindungselemente 22 an den Querschnittsschwächungen 23 reißen und an jedem der Abschnitte der Verbindungselemente 22 Trennstellen herbeigeführt werden, die den elektrischen Stromfluss zwischen dem ersten Kontakt 28 und dem zweiten Kontakt 30 durchbrechen.

Fig. 2a und 2b zeigen eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schalters 10. Dieser Schalter ist im Wesentlichen wie der in Fig. 1 a und 1 b gezeigte Schalter aufgebaut, mit den Unterschieden, dass er vier Abschnitte von Verbindungselementen 22 sowie einen Kollektor 32 aufweist. Die mit dem ersten Kontakt 28 und dem zweiten Kontakt 30 verbundenen Abschnitte der Verbindungselemente 22 sind an der Grundseite 14 sowie an dem Ausrückelement 24 befestigt. Diese mit den Kontakten verbundenen Abschnitte der Verbindungselemente 22 stehen über zwei weitere Abschnitte von Verbindungselementen 22 miteinander in Kontakt, die ebenso mit dem Ausrückelement 23 auf der einen Seite und auf der anderen Seite (Grundseite) mit einem Kollektor 32 verbunden sind, der auch diese beiden Abschnitte der Verbindungselemente 22 elektrisch miteinander verbindet. Wird das Ausrückelement 24 in Richtung der der Grundseite 14 gegenüberliegenden Seite durch den aktivierbaren Antrieb 26 in der Mitte des Gehäuses bewegt, so reißen nicht nur wie in der Ausführungsform der Fig. 1 zwei Verbindungselemente 22 an den Querschnittsschwächungen 23 ab, son- dern alle vier Abschnitte der Verbindungselemente 22. Eine solche Ausführungsform erhöht somit die Sicherheit des erfindungsgemäßen Schalters.

Fig. 3 und 4 zeigen Abschnitte von Verbindungselementen 22, wobei in Fig. 3 an der gewünschten Trennstelle ein Material 44 eingesetzt wird, das sich vom Material 42 des Verbindungselements 22 unterscheidet. Dies lässt sich auch als eine elektrische Querschnittsschwächung bezeichnen, da hier vorzugsweise Materialien mit sehr hoher Schmelztemperatur und hoher lonisationsenergie eingesetzt werden, wie beispielsweise Wolfram, Aluminium, Selen oder Germanium. Zusätzlich zur elektrischen Querschnittsschwächung des anderen Materials 44 zu dem sonstigen Material 42 des Verbindungselements 22 kann auch wie in Fig. 4 gezeigt eine mechanische Querschnittsschwächung vorliegen, um ein Abreißen zu beschleunigen.

Fig. 5a und 5b zeigen eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schalters 10. Die Ausführungsform in Fig. 5a und 5b unterscheidet sich im Wesentlichen nicht von der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schalters in Fig. 2a und 2b, weist jedoch den einzigen Unterschied auf, dass der zweite Kontakt 30 sich auf der der Grundseite 14 gegenüberliegenden Seite befindet, das heißt, der schraffierte Teil des Gehäuses 12 führt den mit dem untersten Verbindungselement 22 verbundenen zweiten Kontakt 30 elektrisch um das Gehäuse herum.

Fig. 6a und 6b zeigen eine weitere Ausführungsform, die abgesehen von dem Leerraum im Inneren des Gehäuses des erfindungsgemäßen Schalters 10 gleich ist zu dem in Fig. 5a und 5b gezeigten Schalter. Der Schalter in Fig. 6a und 6b weist in seinem Inneren jedoch an den Abschnitten der Verbindungselemente 22 mehrere Querschnittsschwächungen 23 auf. Zudem ist der Raum zwischen der Grundseite 14 und dem Ausrückelement 24 durch zwei aushärtende Keramikmassen 40 versehen, die sich jeweils eng an die Verbindungselemente 22 anschmiegen. Damit wird sichergestellt, dass auch nach Erschütterungen der Sicherungen die kühlende Sand- /Keramikmasse eng mit den Verbindungselementen verbunden bleibt, wodurch der tolerierbare Betriebsstrom bei einem gewählten Querschnitt und Material der Verbin- dungselemente 22 durch dessen gute Kühlung steigt, zum anderen wird dem startenden Lichtbogen nur eine kleine Querschnittsfläche zum Wirken gegeben und es wird verhindert, dass er sich weiter in den Querschnitt beziehungsweise die Mantelfläche des Verbindungselements vorarbeitet. In anderen Worten entzieht man damit dem Lichtbogen seinen„Brennstoff". Es ist bevorzugt, dass die Keramik-/Sandmasse vollkommen ausgetrocknet ist, um Gaserzeugung durch Verdampfen flüssiger, gelartiger oder prinzipiell leicht / mit relativ kleiner Energie verdampfender Materialien zu verhindern. Anstelle der aushärtenden Keramikmasse (als Mehrkomponentensystem oder auch per Ausbacken im Ofen oder induktiv etc.) kann auch eine mehrkomponentige Silikon- oder Silikatmasse verwendet werden. Je nach Einsatzbereich kann nur der passive Schaltbereich (der Bereich, der sich bei Bewegen des Ausrückelements nicht mit bewegt) eingegossen/kompaktiert werden, oder nur der aktive Schaltbereich (der Bereich, der Abschnitte der Verbindungselemente, die sich mit dem Ausrückelement mit bewegen), oder beide Bereiche. Alternativ können die beiden Keramikmassen auch als Formmassen ausgebildet sein und zumindest die Formmasse über/beim aktiven Schaltbereich mit dem Ausrückelement mechanisch und/oder chemisch fest verbunden sein, oder gleich als Ausrückelement wirken (ein- oder mehrstückig).

Die Keramikmasse oder Vergussmasse, bestehend aus Bindemittel und Sand oder Keramikpartikeln oder -mehl, kann auch unter Wärmeeinfluss quellende Eigenschaften aufweisen, um damit den Lichtbogen umfänglich einzuschnüren und damit abzukühlen und„auszuhungern". Als geeignete Materialien hierfür sind schäumbare Polyorganosi- loxan-Gemische, wie die Herstellung von Schäumen durch Mischen von Organohydro- gensiloxanen, hydroxilierten Organosiloxanen und Platinkatalysatoren in solchen Mengen, dass das Verhältnis von an Silizium gebundenen Wasserstoffatomen zu an Silizium gebundenen Hydroxyl-Gruppen von 2,5 bis 40 beträgt, intumeszente Silikonharzgemische oder andere, aus dem Brandschutz für Bauten bekannte, bei Hitzeeinwirkung quellende Stoffe einsetzbar.

Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schalters 10. Die Ausführungsform in Fig. 7 unterscheidet sich im Wesentlichen nicht von der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schalters 10 in Fig. 5a, weist jedoch den Unter- schied auf, dass die elektrische Verbindung von dem weiterem Verbindungselement und dem zweiten Kontakt 30, der sich auf der der Grundseite 14 gegenüberliegenden Seite befindet, über eine elektrisch leitendes Gehäuse 12 stattfindet, d.h. der entsprechende Teil des Gehäuses 12 stellt selbst den zweiten Kontakt 30 dar. Weiterhin sind in der Figur 7 Schutzsysteme I bis III eingezeichnet, die die Lichtbogenentstehung unterbinden, entstandene Lichtbögen löschen oder eine schnelle Selbstzündung des aktivierbaren Antriebs bei Überstrom ermöglichen sollen. Die drei Schutzsysteme sind nur beispielhaft gemeinsam in Fig. 7 eingezeichnet, können jedoch auch einzeln (oder in Kombination) verwendet werden. Schutzsystem I umfasst einen Kondensator C und eine Spule L in Reihenschaltung, die somit einen Serienresonanzkreis darstellen.

Schutzsystem II zeigt eine Transient-Voltage-Suppressordiode TVS2 bzw. eine Supp- ressordiode SD2 mit oder ohne Schutzwiderstand R2. In Schutzsystem III ist das Antriebselement direkt zwischen den ersten und den zweiten Kontakt geschaltet. Dabei ist das Antriebselement derart ausgestaltet, dass es durch einen plötzlich ansteigenden Strom ausgelöst wird, ohne dass hierzu ein externes Signal benötigt würde. In Fig. 7 ist der Kollektor 32 vorzugsweise ringförmig ausgebildet, damit durch eine Aussparung in der Mitte des Kollektors 32 eine Verbindung zum aktivierbaren Antrieb hergestellt werden kann (siehe Schutzsystem III). Die zwischen dem ersten 28 und dem zweiten Kontakt 30 in Reihe geschalteten Verbindungselemente 22 dienen dabei selbst als Widerstand im Stromkreis, wobei bei plötzlich ansteigendem Strom ein Spannungsabfall resultiert, der abgegriffen und dem aktivierbaren Antrieb über einen Vorwiderstand R1 zugeführt wird. Um die Direktauslösung bei niedrigeren Strömen sicher zu verhindern, ist in den Auslösestromkreis noch ein TVS1 bzw. ein SD1 mit entsprechend niedriger Spannung geschaltet, der erst ab einem vorherbestimmten / gewollten Spannungsabfall am Verbindungselement den Stromfluss zum aktivierbaren Antrieb 26 freigibt. Der aktivierbare Anrieb 26 lässt sich über eine Spannungsquelle U und dem Auslöseschalter S von Hand auslösen. Hierbei kann U entweder eine Batterie oder die Sekundärwicklung eines Impulstransformators oder eines anderen Elements zur in der Regel bei Hochspannungsanwendungen notwendigen Potentialtrennung bedeuten. Bezugszeichenliste

10 Schalter

12 Gehäuse

14 Grundseite des Gehäuses

18 Innenraum des Gehäuses

20 Isolatormedium

22 Verbindungselemente

23 Querschnittsschwächungen

24 Ausrückelement

26 aktivierbarer Antrieb

28 erster Kontakt

30 zweiter Kontakt

32 Kollektor

34 Indikatorstift

36 Antriebsgehäuse

38 Antriebskolben

40 Keramikmasse

42 Material der Verbindungselemente

44 Material der Querschnittsschwächungen

C Kondensator

L Spule

SD 1/2 Suppressordiode 1 bzw. 2

TVS1/2 Transient Voltage Suppressordiode 1 bzw. 2 R1 Vorwiderstand

R2 Schutzwiderstand

U Spannungsquelle

S Auslöseschalter