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Title:
SWITCHING DEVICE FOR AN ELECTRICAL APPARATUS, AND ELECTRICAL SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/207647
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a switching device (10) for an electrical apparatus, having at least one vacuum interrupter (12) in which a first contact element (20) and a second contact element (22) are arranged, which second contact element can be moved relative to the vacuum interrupter (12) along a movement direction (24) between at least one isolation position (T), in which the contact elements (20, 22) are DC-isolated from one another, and at least one contact position (K), in which the contact elements (20, 22) are electrically conductively connected to one another, wherein one of the contact elements (20, 22) has at least one spring contact (26, 28) which, in the contact position (K), makes contact, with a spring action, with at least one part (T1) of a lateral surface (32) of the other contact element (22) along a direction (30) which runs obliquely or perpendicularly in relation to the movement direction (24).

Inventors:
SCHACHERER CHRISTIAN (DE)
RETTENMAIER THOMAS (DE)
Application Number:
EP2020/054059
Publication Date:
October 15, 2020
Filing Date:
February 17, 2020
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
H01H1/38; H01H33/662; H01H33/664
Foreign References:
CN202230939U2012-05-23
DE2754547A11978-06-15
DE102005043484A12007-04-19
EP3376516A12018-09-19
EP2474086B12016-04-20
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Claims:
Patentansprüche

1. Schalteinrichtung (10) für eine elektrische Vorrichtung, mit wenigstens einer Vakuumschaltröhre (12), in welcher ein erstes Kontaktelement (20) und ein zweites Kontaktelement (22) angeordnet sind, welches entlang einer Bewegungsrichtung (24) zwischen wenigstens einer Trennstellung (T) , in welcher die Kontaktelemente (20, 22) galvanisch voneinander getrennt sind, und wenigstens einer Kontaktstellung (K) , in welcher die Kontaktelemente (20, 22) elektrisch leitend miteinander verbunden sind, relativ zu der Vakuumschaltröhre (12) beweg bar ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

eines der Kontaktelemente (20, 22) wenigstens einen Federkon takt (26, 28) aufweist, welcher in der Kontaktstellung (K) zumindest einen Teil (TI) einer Mantelfläche (32) des anderen Kontaktelements (22) entlang einer schräg oder senkrecht zur Bewegungsrichtung (24) verlaufenden Richtung (30) federnd kontaktiert .

2. Schalteinrichtung (10) nach Anspruch 1,

gekennzeichnet durch

ein dem anderen Kontaktelement (22) zugeordnetes Feldsteue relement (36), wobei das andere Kontaktelement (22) in der Trennstellung (T) entlang der Bewegungsrichtung (24) gegen über dem dem anderen Kontaktelement (22) zugeordneten Feld steuerelement (36) von dem einen Kontaktelement (20) weg zu rückversetzt ist.

3. Schalteinrichtung (10) nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

das dem anderen Kontaktelement (22) zugeordnete Feldsteue relement (36) eine Durchgangsöffnung (38) aufweist, durch welche bei einer Bewegung des zweiten Kontaktelements (22) aus der Trennstellung (T) in die Kontaktstellung (K) das zweite Kontaktelement (22) hindurchbewegbar ist.

4. Schalteinrichtung (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass

das dem anderen Kontaktelement (22) zugeordnete und aus einem ersten Werkstoff gebildete Feldsteuerelement (36), insbeson dere in einem sich direkt an die Durchgangsöffnung (38) des dem anderen Kontaktelement (22) zugeordneten Feldsteuerele ments (36) anschließenden Bereich, mit einer aus einem von dem ersten Werkstoff unterschiedlichen zweiten und tempera turwiderstandsfähigen Werkstoff gebildeten Schicht versehen ist .

5. Schalteinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden An sprüche,

gekennzeichnet durch

ein dem einen Kontaktelement (20) zugeordnetes Feldsteuerele ment (46), wobei das eine Kontaktelement (20) zumindest in der Trennstellung (T) entlang der Bewegungsrichtung (24) ge genüber dem dem einen Kontaktelement (20) zugeordneten Feld steuerelement (46) von dem anderen Kontaktelement (22) weg zurückversetzt ist.

6. Schalteinrichtung (10) nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, dass

das dem einen Kontaktelement (20) zugeordnete Feldsteuerele ment (46) eine Durchgangsöffnung (48) aufweist, durch welche bei einer Bewegung des zweiten Kontaktelements (22) aus der Trennstellung (T) in die Kontaktstellung (K) das zweite Kon taktelement (22) hindurchbewegbar ist.

7. Schalteinrichtung (10) nach Anspruch 5 oder 6,

dadurch gekennzeichnet, dass

das dem einen Kontaktelement (20) zugeordnete und aus einem ersten Material gebildete Feldsteuerelement (46), insbesonde re in einem sich direkt an die Durchgangsöffnung (48) des dem einen Kontaktelement (20) zugeordneten Feldsteuerelements (46) anschließenden Bereich (B) , mit einer aus einem von dem ersten Material unterschiedlichen zweiten und temperaturwi derstandsfähigen Material gebildeten Schicht (50) versehen ist . 8. Schalteinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden An sprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

in der Kontaktstellung (K) eine entlang der Bewegungsrichtung (24) verlaufende, gegenseitige Kontaktierung der Kontaktele mente (20, 22) unterbleibt.

9. Schalteinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden An sprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

das andere Kontaktelement (22) einen Stift (34) aufweist, welcher die Mantelfläche (32) bildet.

10. Schalteinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden An sprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

an einem Boden (52) der Vakuumschaltröhre (12) wenigstens ei ne Teilchenfalle (54) angeordnet ist.

11. Schalteinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden An sprüche,

gekennzeichnet durch

einen Federantrieb (56) und/oder einen magnetischen Antrieb, mittels welchem das zweite Kontaktelement (22) aus der Trenn stellung (T) in die Kontaktstellung (K) relativ zu der Vaku- umschaltröhre (12) entlang der Bewegungsrichtung (24), insbe sondere ballistisch, bewegbar ist.

12. Schalteinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden An sprüche,

gekennzeichnet durch

eine Dämpfereinrichtung (58), mittels welchem eine Bewegung des zweiten Kontaktelements (22) in die Kontaktstellung (K) zu dämpfen ist.

13. Schalteinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden An sprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass eines der Kontaktelemente (20, 22) als ein Erdungskontakt zur Erdung der Vorrichtung ausgebildet ist.

14. Schalteinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden An- Sprüche,

gekennzeichnet durch

eine Magneteinrichtung (60) zum Bereitstellen eines Magnet felds, dessen magnetische Flussdichte entlang der Bewegungs richtung oder senkrecht zur Bewegungsrichtung (24) verläuft.

15. Anlage, mit wenigstens einer elektrischen Vorrichtung, und mit wenigstens einer Schalteinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei durch Bewegen des zweiten Kontaktelements aus der Trennstellung in die Kontaktstellung wenigstens ein erster elektrischer Kontakt der Vorrichtung über die Kontaktelemente mit wenigstens einem zweiten

elektrischen Kontakt elektrisch verbindbar ist.

Description:
Beschreibung

Schalteinrichtung für eine elektrische Vorrichtung sowie elektrische Anlage

Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung für eine elekt rische Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine elektrische Anla ge .

Die EP 2 474 086 Bl offenbart eine Vorrichtung zum Schutz ei nes elektrischen Systems vor Überspannungsereignissen, wobei das elektrische System dafür ausgelegt ist, Spannungen ausge setzt zu werden. Die Vorrichtung umfasst mehrere Überspan- nungsschutzelemente und Detektionsmittel, um Überspannungser eignisse im elektrischen System zu erkennen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schaltein richtung und eine elektrische Anlage zu schaffen, sodass eine besonders geringe Schaltzeit und ein besonders geringer Ver schleiß der Schalteinrichtung realisiert werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schalteinrich tung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine elektrische Anlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiter bildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen ange geben .

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Schalteinrich tung für eine elektrische Vorrichtung. Die Schalteinrichtung ist beispielsweise ein Schalter, insbesondere ein Leistungs schalter. Insbesondere kann die Schalteinrichtung ein Hoch spannungsschalter, ein Erdungsschalter und/oder ein Hochspan- nungsableiter sein. Die Schalteinrichtung umfasst wenigstens eine Vakuumschaltröhre, welche auch einfach als Röhre oder Vakuumröhre bezeichnet wird. In der Vakuumschaltröhre bezie hungsweise im Inneren der Vakuumschaltröhre herrscht Vorzugs- weise ein Vakuum. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass in der Vakuumschaltröhre ein erster Druck herrscht, wel cher geringer als ein in einer Umgebung der Vakuumschaltröhre herrschender zweiter Druck ist. Mit anderen Worten ist die Vakuumschaltröhre beispielsweise ein Behälter, in welchem ein Druck herrscht, welcher geringer als außerhalb des Behälters ist. Insbesondere ist der in der Vakuumschaltröhre herrschen de Druck niedriger als 300 Millibar.

In der Vakuumschaltröhre beziehungsweise im Inneren der Vaku- umschaltröhre sind ein erstes Kontaktelement und ein zweites Kontaktelement angeordnet. Das zweite Kontaktelement ist ent lang einer Bewegungsrichtung zwischen wenigstens einer Trenn stellung und wenigstens einer Kontaktstellung relativ zu der Vakuumschaltröhre und vorzugsweise auch relativ zu dem ersten Kontaktelement, insbesondere translatorisch, bewegbar. Hier unter kann insbesondere verstanden werden, dass das zweite Kontaktelement aus der Trennstellung in die Kontaktstellung bewegbar und dabei auf das erste Kontaktelement zubewegbar ist. Somit ist beispielsweise das erste Kontaktelement ein sogenannter Festkontakt, welcher beispielsweise relativ zu der Vakuumschaltröhre, insbesondere zumindest entlang der Be wegungsrichtung, unbeweglich ist. Das zweite Kontaktelement ist dabei beispielsweise ein sogenannter Bewegtkontakt, wel cher relativ zu der Vakuumschaltröhre und vorzugsweise auch relativ zu den Festkontakten entlang der Bewegungsrichtung, insbesondere translatorisch, bewegbar ist.

In der Trennstellung sind die Kontaktelemente in der Vakuum schaltröhre beziehungsweise innerhalb der Vakuumschaltröhre galvanisch voneinander getrennt, sodass in der Trennstellung eine elektrische Leitung zwischen den Kontaktelementen ver mieden beziehungsweise unterbunden ist. In der Kontaktstel lung sind die Kontaktelemente in der Vakuumschaltröhre bezie hungsweise innerhalb der Vakuumschaltröhre elektrisch leitend miteinander verbunden beziehungsweise miteinander gekoppelt, insbesondere derart, dass sich die Kontaktelemente in der Kontaktstellung gegenseitig, insbesondere direkt, berühren. Somit kann beispielsweise in der Kontaktstellung elektrische Energie beziehungsweise elektrischer Strom von dem ersten Kontaktelement auf das zweite Kontaktelement oder umgekehrt übertragen werden. In der Trennstellung jedoch kann kein elektrischer Strom beziehungsweise keine elektrische Energie zwischen den Kontaktelementen übertragen werden. Eine für die Bewegung des zweiten Kontaktelements aus der Trennstellung in die Kontaktstellung erforderliche Zeit oder Zeitspanne wird auch als Schaltzeit der Schalteinrichtung bezeichnet.

Um nun eine besonders geringe Schaltzeit der Schalteinrich tung realisieren sowie einen übermäßigen Verschleiß der

Schalteinrichtung, insbesondere der Kontaktelemente, vermei den zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass eines der Kontaktelemente, insbesondere das erste Kontaktelement, wenigstens einen Federkontakt aufweist, welcher in der Kon taktstellung zumindest einen Teil einer, insbesondere außen umfangsseitigen oder innenumfangsseitigen, Mantelfläche des anderen Kontaktelements, insbesondere des zweiten Kontaktele ments, entlang einer schräg oder vorzugsweise senkrecht zur Bewegungsrichtung verlaufenden Richtung federnd kontaktiert, das heißt, insbesondere direkt, berührt. Unter dem Merkmal, dass der Federkontakt in der Kontaktstellung zumindest den Teil der Mantelfläche federnd kontaktiert, ist insbesondere zu verstehen, dass der Federkontakt, welcher, insbesondere in der Trennstellung und vorzugsweise auch in der Kontaktstel lung, elastisch verformbar ist, in der Kontaktstellung elas tisch verformt und somit gespannt ist und elastisch verformt beziehungsweise in elastisch verformtem Zustand des Federkon takts entlang der Richtung die Mantelfläche, insbesondere di rekt, berührt. Der Federkontakt ist somit beispielsweise ein elastisch verformbares und elektrisch leitendes beziehungs weise aus einem elektrisch leitenden Material gebildetes Fe derelement. Der Federkontakt ist beispielsweise in der Trenn stellung zumindest teilweise, insbesondere vollständig, ent spannt. Insbesondere ist der Federkontakt in der Trennstel lung weniger gespannt als in der Kontaktstellung . Der Feder kontakt nimmt beispielsweise in der Trennstellung einen Aus- gangszustand oder eine Ausgangsstellung ein. In der Trenn stellung sind die Kontaktelemente vorzugsweise vollständig voneinander beabstandet und somit voneinander getrennt, so- dass sich die Kontaktelemente in der Trennstellung nicht ge genseitig berühren. Somit ist insbesondere der Federkontakt in der Trennstellung vollständig von dem anderen Kontaktele ment beabstandet, sodass der Federkontakt in der Trennstel lung das andere Kontaktelement und somit die Mantelfläche nicht berührt.

In der Kontaktstellung ist der Federkontakt gegenüber der Trennstellung dadurch, dass der Federkontakt in der Kontakt stellung die Mantelfläche berührt, elastisch verformt, sodass der Federkontakt in der Kontaktstellung gegenüber der Trenn stellung stärker elastisch verformt ist. Somit nimmt der Fe derkontakt in der Kontaktstellung einen Verformungszustand oder eine Verformungsstellung ein, in welchem beziehungsweise welcher der Federkontakt gegenüber dem Ausgangszustand bezie hungsweise der Ausgangsstellung, insbesondere stärker, elas tisch verformt ist. Dabei berührt der Federkontakt die Man telfläche in der Kontaktstellung entlang der schräg oder vor zugsweise senkrecht zur Bewegungsrichtung verlaufenden und auch als Berührrichtung bezeichneten Richtung, sodass ein un erwünschtes, zu einem übermäßigen Verschleiß der Kontaktele mente führendes Prellen des Federkontakts vermieden werden kann .

Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse zugrunde: Eine Vielzahl an Anwendungen, insbesondere in der Hochspannungstechnik, benötigen eine schnelle Schaltung, ins besondere Erdung, unter Spannung stehender Teile, zum Bei spiel beim Auftreten eines Fehlers. Eine hierbei interessante und anspruchsvolle Anwendung ist die Erdung von Hochspan nungskabeln in HGÜ-Anlagen (HGÜ - Hochspannungs-Gleichstrom übertragung) . Somit ist beispielsweise die zuvor genannte elektrische Vorrichtung eine HGÜ-Anlage, das heißt eine Anla ge zur Übertragung von Hochspannungs-Gleichstrom. Dies bedeu tet, dass die erfindungsgemäße Schalteinrichtung beispiels- weise zur Erdung eines beispielsweise als Hochspannungskabel ausgebildeten elektrischen Bauelements einer elektrischen An lage, insbesondere einer HGÜ-Anlage, verwendbar ist bezie hungsweise verwendet wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Schalteinrichtung genutzt werden, um zumindest Teile von in HGÜ-Anlagen verwendeten Hochspannungsableitern zu überbrü cken. Mit anderen Worten ist es denkbar, dass die Schaltein richtung dazu verwendet wird, um wenigstens einen oder mehre re Teile eines oder mehrerer Hochspannungsableiter einer oder mehrerer HGÜ-Anlagen zu überbrücken.

Grundsätzlich ist es denkbar, eine herkömmliche Vakuumschalt röhre, insbesondere eine herkömmliche Hochspannungsvakuum schaltröhre, beispielsweise zur Überbrückung oder zur Erdung und somit als einen Erdungsschalter zu verwenden. Herkömmli che, auch als Vakuumröhren bezeichnete Vakuumschaltröhren weisen Vorteile wie eine kompakte Bauweise, geringe Wartungs aufwände und eine gute Umweltverträglichkeit auf.

Ein entscheidender Parameter für die Verwendung als Schnell schalter, insbesondere als Schnellerdungsschalter, ist die Schaltgeschwindigkeit beziehungsweise die auch als Schaltdau er bezeichnete Schaltzeit. Die Schaltgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, mit welcher das zweite Kontaktelement aus der Trennstellung in die Kontaktstellung bewegt werden kann. Je höher somit die Schaltgeschwindigkeit ist, desto geringer ist die Schaltdauer beziehungsweise die Schaltzeit. Die

Schaltdauer ist somit eine Zeit, welche zur elektrischen Kon taktierung der Schaltelemente, das heißt zum Bewegen des zweiten Schaltelements aus der Trennstellung in die Kontakt stellung erforderlich ist. Ist die Vakuumschaltröhre bei spielsweise als ein Erdungsschalter ausgebildet, so wird durch das Bewegen des zweiten Schaltelements aus der Trenn stellung in die Kontaktstellung eine Erdverbindung herge stellt. Dann ist beispielsweise die Schaltdauer beziehungs weise Schaltzeit eine Zeitspanne, welche zur Herstellung der Erdverbindung erforderlich ist. Dabei ist es zum einen von Vorteil, wenn die einfach auch als Kontakte bezeichneten Schaltelemente in geöffnetem Zustand, das heißt in der Trennstellung, nicht zu weit voneinander entfernt und somit nicht zu weit geöffnet beziehungsweise nicht zu weit getrennt sind, um beispielsweise eine geforder te Isolationsfähigkeit zu erreichen. Zum anderen ist es vor teilhaft, wenn die Kontakte mit einer hohen Schließgeschwin digkeit beispielsweise in einem Bereich von einschließlich zwei bis einschließlich zehn Metern pro Sekunde geschlossen werden, um eine Trennstrecke beziehungsweise einen Kontakthub innerhalb von zehn Millisekunden zurückzulegen. Die Trenn strecke beziehungsweise der Kontakthub ist beispielsweise ein in der Trennstellung entlang der Bewegungsrichtung verlaufen der Abstand zwischen den Kontaktelementen. Somit bewegt bei spielsweise das zweite Kontaktelement bei dessen Bewegung aus der Trennstellung in die Kontaktstellung den Kontakthub und somit die Trennstrecke zurück. Dabei ist eine Schaltzeit von zehn Millisekunden, in welcher das zweite der Kontaktelemente die Trennstrecke beziehungsweise den Kontakthub zurücklegt beziehungsweise ausführt, vorteilhaft. Hierzu ist beispiels weise eine auch als Schließgeschwindigkeit bezeichnete Ge schwindigkeit, mit welcher sich das zweite Kontaktelement aus der Trennstellung in die Kontaktstellung bewegt, vorteilhaft, wobei die Schließgeschwindigkeit vorzugsweise in einem Be reich von einschließlich zwei Metern pro Sekunde bis ein schließlich zehn Metern pro Sekunde liegt.

Das Bewegen des zweiten Kontaktelements aus der Trennstellung in die Kontaktstellung wird auch als Schließen der Schaltein richtung beziehungsweise der Vakuumschaltröhre bezeichnet.

Das Bewegen des zweiten Kontaktelements aus der Kontaktstel lung in die Trennstellung wird auch als Öffnen der Schaltein richtung beziehungsweise der Vakuumschaltröhre bezeichnet.

Beim Schließen von herkömmlichen Hochspannungsvakuumröhren unter Spannung kann es einige Millimeter vor dem gegenseiti gen Berühren der Kontakte zu einem Zünden eines Lichtbogens und einem hohen Stromfluss, insbesondere innerhalb der Vaku- umschaltröhre, kommen. Je nach Höhe des Stromflusses und je nach Dauer bis zur endgültigen Berührung der Kontakte beginnt der Lichtbogen, jeweilige Kontaktoberflächen der Kontaktele mente an- beziehungsweise aufzuschmelzen, wobei sich bei spielsweise die Kontaktelemente in der Kontaktstellung über die Kontaktoberflächen gegenseitig, insbesondere direkt, be rühren. Anschließend prallen die an- beziehungsweise aufge schmolzenen und einfach auch als Kontaktflächen bezeichneten Kontaktoberflächen aufeinander und verschweißen gegebenen falls miteinander. Das An- beziehungsweise Aufschmelzen der Kontaktflächen wird verstärkt, wenn es zu einem Prellen der Kontakte kommt. Dieses Prellen kommt besonders bei hohen Schließgeschwindigkeiten bei herkömmlichen Vakuumschaltröhren vor, welche Federantriebe zum Bewegen des jeweiligen zweiten Kontaktelements aufweisen.

Wird anschließend die jeweilige herkömmliche Vakuumschaltröh re geöffnet, indem die Kontakte auseinanderbewegt werden be ziehungsweise indem das zweite Kontaktelement aus der Kon taktstellung in die Trennstellung bewegt wird, werden die Kontakte, insbesondere an jeweiligen Schweißstellen, an wel chen die Kontakte zuvor miteinander verschweißt wurden, aus einander gerissen und es entstehen scharfe Kanten und Spitzen auf den Kontaktoberflächen. An diesen scharfen Kanten und Spitzen kann es zu Überhöhungen des elektrischen Feldes kom men, was einer Reduzierung der Isolationsfähigkeit bei geöff neten Kontakten gleich kommt. Die Isolationsfähigkeit kann durch die Spitzen so weit reduziert werden, bis ein zumindest die Kontakte umfassendes beziehungsweise durch die Kontakte gebildetes Kontaktsystem vorgeschriebene beziehungsweise ge wünschte Werte bei eingestelltem Kontakthub, das heißt in der Trennstellung, nicht mehr einhält. Die Vakuumröhre ist damit defekt und muss beispielsweise ausgetauscht werden. Deshalb müssen oder werden die Kontakte von vorne herein weiter ge öffnet. Dies bedeutet beispielsweise, dass das zweite Kontak telement beim Öffnen der Vakuumröhre von dem ersten Kontakte lement wegbewegt und dabei nicht etwa genau in die zuvor vor gesehene Trennstellung, sondern über die Trennstellung hin- ausbewegt in eine weitere Trennstellung bewegt wird. In der weiteren Trennstellung sind die Kontakte weiter voneinander beabstandet als in der ersten Trennstellung. Dies führt je doch wiederum zu einer höheren Schließzeit beziehungsweise um die gewünschte Schließzeit zumindest im Wesentlichen konstant zu halten, ist eine höhere Schließgeschwindigkeit erforder lich mit entsprechend starkem Kontaktprellen, in deren Folge die Kontakte noch stärker miteinander verschweißen, sodass verstärkt scharfe Kanten und Spitzen entstehen.

Des Weiteren sind sogenannte Tulpen-Stift-Kontakte bekannt, wie sie beispielsweise in gasisolierten Schaltanlagen (GSI) verwendet werden. Hier existieren Produkte von Siemens wie zum Beispiel 8DN8, 8DQ1 oder 8VN1. Das Kontaktsystem dieser Lösung unterscheidet sich stark von dem Kontaktsystem in her kömmlichen Vakuumschaltröhren, da herkömmliche Tulpen- Schließkontakte nur auf das Schließen und das anschließende Tragen eines Erdungsstroms ausgelegt sind. Bei einem solchen Tulpen-Stift-Kontakt beziehungsweise bei einem als Tulpen- Stift-Kontaktsystem ausgebildeten Kontaktsystem fährt hierfür ein Stift in einen korrespondierenden Federkontakt in einer Tulpe ein. Eine spezielle Kontaktdruckfeder in Bewegungsrich tung ist nicht vorhanden. Eine Kontaktanpresskraft würde durch den Federkontakt in der Tulpe erzeugt. Somit steht hier im Gegensatz zu Vakuumschaltkontakten beziehungsweise zu Kon taktsystemen in Vakuumschaltröhren die Kontaktanpresskraft senkrecht zur Bewegungsrichtung.

Somit kann unter dem Merkmal, dass bei dem ersten Aspekt der Erfindung der Federkontakt in der Kontaktstellung zumindest den Teil der Mantelfläche entlang der schräg oder senkrecht zur Bewegungsrichtung verlaufenden Richtung federnd kontak tiert, insbesondere verstanden werden, dass dadurch, dass der Federkontakt in der Kontaktstellung elastisch verformt ist, in der Kontaktstellung eine Federkraft, insbesondere in dem Federkontakt, wirkt. Die Federkraft führt, beispielsweise dann, wenn das zweite Kontaktelement aus der Kontaktstellung in die Trennstellung bewegt wird, dazu, dass der Federkontakt in seine Ausgangsstellung beziehungsweise in seinen Ausgangs zustand, insbesondere elastisch, zurückfedert. In der Trenn stellung hält jedoch die als Kontaktkraft fungierende Feder kraft den Federkontakt in Berührung beziehungsweise in, ins besondere direkter, Stützanlage und somit in Kontakt mit der Mantelfläche. Dabei wirkt die Kontaktkraft (Federkraft) in der Kontaktstellung entlang der schräg oder vorzugsweise senkrecht zur Bewegungsrichtung verlaufenden Richtung, wobei die Kontaktkraft vorzugsweise in Richtung des Teils der Man telfläche weist beziehungsweise wirkt.

Bei herkömmlichen Tulpen-Stift-Kontakten jedoch ist ein Öff nen unter Spannung mit einhergehendem Stromfluss nicht oder nur im begrenzten Maße möglich. Da jedoch beispielsweise die Stifte bei Tulpen-Stift-Kontaktsystemen im Vergleich zu Vaku- umschaltkontakten vergleichsweise leichte Bauelemente sind, eignen sie sich daher sehr gut für schnellschaltende Anwen dungen .

Weitere, der Erfindung zugrundeliegende Erkenntnisse sind, dass beispielsweise in gasisolierten Schaltanlagen Erdungs schalter vorhanden sind. Diese Erdungsschalter sind bei spielsweise als sogenannte Schnellerder, das heißt als

Schnellerdungsschalter, ausgebildet und Teil einer Schaltan lage. Die Erdungsschalter befinden sich dabei in einem Gas raum, welcher vollständig oder nur teilweise mit wenigstens einem oder mehreren Fluorgasen oder sogenannter Clean Air, das heißt zumindest im Wesentlichen reiner Luft, gefüllt ist. Herkömmliche Tulpen-Stift-Kontakte weisen jedoch typischer weise Schaltzeiten von zirka 40 Millisekunden aus und sind somit zu langsam, um beispielsweise als Schutzschalter für HGÜ-Anlagen oder Wechselstromübertragungssysteme (FACTS) ver wendet zu werden. Außerdem weisen herkömmliche Tulpen-Stift- Kontakte einen übermäßig großen Kontaktabstand von beispiels weise zirka 160 Millimetern auf.

Vor diesem Hintergrund vereint die Erfindung die Vorteile von herkömmlichen Vakuum-Schaltröhren mit den Vorteilen von her- kömmlichen Tulpen-Stift-Kontakten, wobei die jeweiligen Nach teile vermieden beziehungsweise hinreichend gering gehalten werden können. Da die Kontaktelemente in der Vakuumschaltröh re angeordnet sind, ermöglicht die Erfindung die Realisierung einer umweltfreundlichen und wartungsarmen Vakuumisolierung der Kontaktelemente, insbesondere in der Trennstellung. Somit können Isoliergase wie beispielsweise Fluorgase in der Vaku umröhre vermieden werden. Außerdem können die Kontakte beson ders gewichtsgünstig ausgestaltet werden, sodass insbesondere das zweite Kontaktelement besonders schnell aus der Trenn stellung in die Kontaktstellung und/oder umgekehrt bewegt werden kann. Dadurch können besonders geringe Schaltzeiten der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung gewährleistet werden. Des Weiteren ermöglicht es insbesondere die Verwendung des Federkontakts, dass ein übermäßiges Prellen der Kontakte in folge des Schließens der Schalteinrichtung vermieden werden kann, sodass der Verschleiß der Schalteinrichtung besonders gering gehalten werden kann. Insbesondere ist es möglich, das zweite Kontaktelement - nachdem es aus der Trennstellung in die Kontaktstellung bewegt wurde - wieder aus der Kontakt stellung in die Trennstellung zurückzubewegen, wobei dann die erfindungsgemäße Schalteinrichtung immer noch eine hinrei chende und gewünschte isolierende beziehungsweise galvanische Trennung der Kontaktelemente voneinander gewährleistet. Die Schalteinrichtung muss somit nicht repariert, gewartet oder ausgetauscht werden, nachdem das zweite Kontaktelement aus der Trennstellung in die Kontaktstellung bewegt wurde, son dern nach einer solchen Bewegung kann das zweite Kontaktele ment wieder aus der Kontaktstellung in die Trennstellung be wegt werden, woraufhin die Schalteinrichtung wieder- bezie hungsweise weiterverwendet werden kann.

Somit ist es denkbar, dass die Kontaktelemente der erfin dungsgemäßen Schalteinrichtung ein, insbesondere modifizier tes, Tulpen-Stift-Kontaktsystem beziehungsweise Tulpen-Stift- Kontakte bilden, wobei das, insbesondere modifizierte, Tul pen-Stift-Kontaktsystem erfindungsgemäß in die Vakuumröhre eingebaut, das heißt innerhalb der Vakuumröhre angeordnet ist .

Um besonders geringe Schaltzeiten und eine hinreichende Iso lierung beziehungsweise galvanische Trennung gewährleisten zu können, ist es bei einer Ausführungsform der Erfindung vorge sehen, dass die Schalteinrichtung ein dem anderen Kontaktele ment zugeordnetes, erstes Feldsteuerelement aufweist. Dabei ist das andere Kontaktelement in der Trennstellung entlang der Bewegungsrichtung gegenüber dem ersten Feldsteuerelement von dem einen Kontaktelement weg zurückversetzt. Dies bedeu tet, dass das andere Kontaktelement in der Trennstellung ent lang der Bewegungsrichtung relativ zu dem einen Kontaktele ment hinter dem ersten Feldsteuerelement angeordnet ist.

Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das erste Feldsteuerelement eine erste Durchgangsöffnung auf weist, durch welche bei einer beziehungsweise bei der Bewe gung des zweiten Kontaktelements aus der Trennstellung in die Kontaktstellung das zweite Kontaktelement hindurchbewegbar ist beziehungsweise hindurchbewegt wird. Dadurch können be sonders geringe Schaltzeiten gewährleistet werden.

Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das dem anderen Kontaktelement zugeordnete erste Feldsteue relement aus einem ersten Werkstoff gebildet ist. Das erste Feldsteuerelement ist dabei, insbesondere in einem sich di rekt an die erste Durchgangsöffnung des ersten Feldsteuerele ments anschließenden Bereich, mit einer Schicht versehen, welche aus einem von dem ersten Werkstoff unterschiedlichen zweiten und temperaturwiderstandsfähigen Werkstoff gebildet und demzufolge temperaturwiderstandsfähig ist. Hierdurch kön nen beispielsweise die Kontaktelemente entlang der Bewegungs richtung in der Trennstellung besonders nahe beieinander be ziehungsweise aneinander angeordnet sein, sodass besonders geringe Schaltzeiten realisiert werden können. Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfin dung umfasst die Schalteinrichtung ein dem einen Kontaktele ment zugeordnetes, zweites Feldsteuerelement. Dabei ist das eine Kontaktelement zumindest in der Trennstellung entlang der Bewegungsrichtung gegenüber dem zweiten Feldsteuerelement von dem anderen Kontaktelement zurückversetzt. Dies bedeutet, dass das eine Kontaktelement zumindest in der Trennstellung entlang der Bewegungsrichtung relativ zu dem anderen Kontak telement hinter dem zweiten Feldsteuerelement angeordnet ist. Dadurch können die Kontaktelemente in der Trennstellung ent lang der Bewegungsrichtung besonders nahe aneinander angeord net sein, sodass einerseits die Schaltzeit besonders gering gehalten werden kann. Andererseits kann eine hinreichende Isolierung beziehungsweise galvanische Trennung der Kontakte lemente in der Trennstellung gewährleistet werden.

Um die Schaltzeit besonders gering halten zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das dem einen Kontaktelement zugeordnete, zweite Feldsteuerele ment eine zweite Durchgangsöffnung aufweist, durch welche bei einer Bewegung des zweiten Kontaktelements aus der Trennstel lung in die Kontaktstellung das zweite Kontaktelement hin durchbewegbar ist beziehungsweise hindurchbewegt wird.

Um dabei den Verschleiß besonders gering halten und die Kon taktelemente in der Trennstellung entlang der Bewegungsrich tung besonders nahe aneinander anordnen zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das dem einen Kontaktelement zugeordnete zweite Feldsteuerelement aus einem ersten Material gebildet ist. Das erste Material kann der erste Werkstoff oder ein von dem ersten Werkstoff unter schiedlicher dritter Werkstoff sein. Das zweite Feldsteue relement ist dabei, insbesondere in einem sich direkt an die zweite Durchgangsöffnung des zweiten Feldsteuerelements an schließenden zweiten Bereich, mit einer Schicht versehen, welche aus einem von dem ersten Material unterschiedlichen zweiten und temperaturwiderstandsfähigen Material gebildet und demzufolge temperaturwiderstandsfähig ist. Das zweite Ma- terial kann der zweite Werkstoff oder ein von dem zweiten Werkstoff unterschiedlicher vierter Werkstoff sein. Hierdurch können die Kontaktelemente besonders nahe aneinander angeord net werden, und ein übermäßiger Verschleiß kann vermieden werden .

Die vorzugsweise entlang der Bewegungsrichtung einander ge genüberliegenden und/oder entlang der Bewegungsrichtung von einander, insbesondere vollständig, beabstandeten Feldsteue relemente sind beispielsweise jeweilige Tulpen des Tulpen- Stift-Kontaktsystems der Erfindung. Durch die Verwendung der zweiten Tulpe kann der auch als Kontaktabstand bezeichnete und in der Trennstellung und einer Bewegungsrichtung verlau fende Abstand zwischen den Kontaktelementen besonders gering gehalten werden. Dadurch können die Schaltzeiten besonders gering gehalten werden.

Das jeweilige Feldsteuerelement ist beispielsweise ein zum Steuern, das heißt beispielsweise zum Führen beziehungsweise Leiten, eines elektrischen und/oder magnetischen Felds ausge bildetes Element. Insbesondere kann das jeweilige Feldsteue relement eine auch als Schirm bezeichnete Schirmung oder Ab schirmung sein, mittels welcher beispielsweise das jeweilige Kontaktelement insbesondere zumindest in der Trennstellung gegen ein elektrisches und/oder magnetisches Feld abschirmbar oder abgeschirmt ist.

Um den Verschleiß der Schalteinrichtung besonders gering zu halten, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorge sehen, dass in der Kontaktstellung eine entlang der Bewe gungsrichtung verlaufende, gegenseitige Kontaktierung bezie hungsweise Berührung der Kontaktelemente unterbleibt. Zwar berühren sich dabei die Kontaktelemente dadurch gegenseitig, dass der Federkontakt an dem Teil der Mantelfläche anliegt, jedoch verläuft dieser Kontakt schräg oder senkrecht zur Be wegungsrichtung. Ein entlang der beziehungsweise parallel zu der Bewegungsrichtung verlaufender Kontakt zwischen den Kon taktelementen unterbleibt vorzugsweise in der Kontaktstel- lung, wodurch der Verschleiß besonders gering gehalten werden kann .

Um eine besonders hohe Schaltgeschwindigkeit und somit eine besonders geringe Schaltzeit realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das an dere Kontaktelement einen Stift aufweist beziehungsweise als ein Stift ausgebildet ist, welcher die Mantelfläche und somit den Teil der Mantelfläche bildet.

Da beispielsweise das jeweilige Feldsteuerelement eine jewei lige Tulpe bildet und das andere Kontaktelement einen Stift aufweist, bilden die Kontaktelemente ein modifiziertes Tul- pen-Stift-Kontaktsystem, welches beispielsweise gegenüber herkömmlichen Tulpen-Stift-Kontaktsystemen derart modifiziert ist, dass das erfindungsgemäße Tulpen-Stift-Kontaktsystem nicht etwa in einem Isoliergas, sondern in der Vakuumschalt röhre angeordnet ist. Somit bilden die Kontaktelemente erfin dungsgemäß ein Vakuumtulpenkontaktsystem, durch welches ei nerseits eine besonders geringe Schaltzeit der Schalteinrich tung realisiert und andererseits ein übermäßiger Verschleiß der Schalteinrichtung vermieden werden kann.

Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass an einem Boden der Vakuumschaltröhre wenigstens eine Teil chenfalle angeordnet ist. Mittels der Teilchenfalle können elektrisch geladene Teilchen gefangen und gespeichert werden, wodurch eine besonders vorteilhafte Funktion der Schaltein richtung gewährleistet werden kann.

Um besonders geringe Schaltzeiten zu realisieren, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Schalteinrichtung einen Federantrieb aufweist, mittels wel chem das zweite Kontaktelement aus der Trennstellung in die Kontaktstellung relativ zu der Vakuumröhre und vorzugsweise auch relativ zu dem einen Kontaktelement entlang der Bewe gungsrichtung, insbesondere ballistisch, bewegbar ist. Um dabei den Verschleiß besonders gering halten zu können, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung eine Dämpferein richtung vorgesehen, mittels welcher eine Bewegung des zwei ten Kontaktelements in die Kontaktstellung gedämpft werden kann .

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfin dung ist eines der Kontaktelemente als ein Erdungskontakt zur, insbesondere elektrischen, Erdung der Vorrichtung ausge bildet .

Vorzugsweise ist der auch als Kontaktstift bezeichnete Stift aus Wolfram beziehungsweise aus einer Wolframlegierung gebil det .

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfin dung umfasst die Schalteinrichtung eine Magneteinrichtung zum Bereitstellen eines Magnetfelds, dessen üblicherweise mit B bezeichnete magnetische Flussdichte entlang der Bewegungs richtung beziehungsweise parallel zur Bewegungsrichtung oder senkrecht zur Bewegungsrichtung verläuft. Dadurch kann der Verschleiß besonders gering gehalten werden.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine, insbesondere elektrische, Anlage, welche beispielsweise als eine HGÜ- Anlage oder als eine Wechselstromübertragungsanlage (FACTS) beziehungsweise als eine Hochspannungswechselstromsübertra gungsanlage ausgebildet ist. Die Anlage umfasst wenigstens eine elektrische Vorrichtung und wenigstens eine erfindungs gemäße Schalteinrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfin dung, wobei beispielsweise durch Bewegen des zweiten Kontak telements aus der Trennstellung in die Kontaktstellung we nigstens ein erster elektrischer Kontakt der Vorrichtung über die Kontaktelemente mit wenigstens einem zweiten elektrischen Kontakt elektrisch verbindbar und dadurch beispielsweise zu erden ist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ers ten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er geben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzug ten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vor stehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmals kombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschrei bung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der je weils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombi nationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Die Zeichnung zeigt in:

FIG 1 eine schematische und geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Schalteinrichtung, wobei sich Kontaktelemente der Schalteinrichtung in einer Trennstellung befinden; und

FIG 2 eine schematische und geschnittene Seitenansicht der Schalteinrichtung, wobei sich die Kontaktele mente in einer Kontaktstellung befinden.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.

FIG 1 zeigt in einer schematischen und geschnittenen Seiten ansicht eine beispielsweise als Erdungsschalter, insbesondere als Schnellerdungsschalter, und/oder als Hochspannungsschal ter oder Hochspannungsableiter ausgebildete Schalteinrichtung 10 für eine elektrische Vorrichtung. Beispielsweise kann die Schalteinrichtung 10 in einer Anlage, insbesondere in einer elektrischen Anlage, verwendet werden, für welche auch die elektrische Vorrichtung verwendet wird. Die Schalteinrichtung 10 weist eine Vakuumschaltröhre 12 auf, in deren Inneren 14 ein Vakuum herrscht, das heißt ein Vakuum gezielt eingestellt ist. Darunter, dass in der Vakuumschaltröhre 12 beziehungs weise im Inneren 14 der Vakuumschaltröhre 12 ein Vakuum herrscht, kann insbesondere verstanden werden, dass in dem Inneren 14 ein Druck herrscht, welcher geringer als

300 Millibar ist. Insbesondere ist der im Inneren 14 herr schende Druck geringer als ein in der Umgebung 16 der Vakuum schaltröhre 12 herrschender Druck. Die Vakuumschaltröhre 12 wird einfach auch als Röhre oder Vakuumröhre bezeichnet. In der Vakuumschaltröhre 12 und somit in deren Inneren 14 ist beispielsweise eine erste, insbesondere elektrische, Abschir mung 18 angeordnet, welche auch als erster Schirm bezeichnet wird. Die erste Abschirmung 18 ist beispielsweise als ein so genannter Dampfschirm ausgebildet.

In der Vakuumschaltröhre 12, das heißt im Inneren 14 der Va- kuumschaltröhre 12, ist ein erstes Kontaktelement 20 angeord net. Außerdem ist in der Vakuumschaltröhre 12 ein zweites Kontaktelement 22 angeordnet, welches entlang einer in FIG 1 durch einen Doppelpfeil 24 veranschaulichten Bewegungsrich tung zwischen wenigstens einer in FIG 1 gezeigten Trennstel lung T und wenigstens einer in FIG 2 gezeigten Kontaktstel lung K relativ zu der Vakuumschaltröhre 12 und insbesondere relativ zu dem Kontaktelement 20, insbesondere translato risch, bewegbar ist. Dabei ist das Kontaktelement 20 vorzugs weise ein sogenannter Festkontakt, da beispielsweise dann, wenn das Kontaktelement 22 aus der Trennstellung T in die Kontaktstellung K bewegt wird, eine relativ zu der Vakuum schaltröhre 12 erfolgende Bewegung des Kontaktelements 20 zu mindest entlang der Bewegungsrichtung unterbleibt. Insbeson dere ist es denkbar, dass das Kontaktelement 20 zumindest entlang der Bewegungsrichtung relativ zu der Vakuumschaltröh re 12 unbeweglich ist.

In der Trennstellung T sind die Kontaktelemente 20 und 22 galvanisch voneinander getrennt. Mit anderen Worten sind die Kontaktelemente 20 und 22 in der Trennstellung T elektrisch voneinander isoliert, sodass in der Trennstellung T kein elektrischer Strom von einem der Kontaktelemente 20 und 22 auf das jeweils andere Kontaktelement 22 beziehungsweise 20 übertragen werden kann. In der Kontaktstellung K jedoch sind die Kontaktelemente 20 und 22 elektrisch leitend miteinander verbunden, insbesondere derart, dass sich die Kontaktelemente 20 und 22 in der Kontaktstellung K gegenseitig, insbesondere direkt, berühren. In der Trennstellung T jedoch sind die Kon taktelemente 20 und 22 vorzugsweise vollständig voneinander beabstandet .

Um nun einen übermäßigen Verschleiß der Schalteinrichtung 10 zu vermeiden sowie eine besonders geringe Schaltzeit der Schalteinrichtung 10 realisieren zu können, weist das Kontak telement 20 wenigstens einen Federkontakt 26 auf. Aus FIG 1 ist erkennbar, dass bei dem in den FIG gezeigten Ausführungs beispiel das Kontaktelement 20 den Federkontakt 26 als ersten Federkontakt und einen zweiten Federkontakt 28 aufweist. Die Federkontakte 26 und 28 sind dabei entlang einer schräg oder vorliegend senkrecht zur Bewegungsrichtung verlaufenden und in FIG 1 durch einen Doppelpfeil 30 veranschaulichten Beab- standungsrichtung einander gegenüberliegend angeordnet und insbesondere voneinander beabstandet. Der jeweilige Federkon takt 26 beziehungsweise 28 ist ein Federelement, welches zu mindest in der Trennstellung T elastisch verformbar ist. Au ßerdem ist der jeweilige Federkontakt 26 beziehungsweise 28 aus einem elektrisch leitenden beziehungsweise elektrisch leitfähigen Werkstoff gebildet. Insbesondere kann der jewei lige Federkontakt 26 beziehungsweise 28 aus einem metalli schen Werkstoff gebildet sein.

Wie in Zusammenschau mit FIG 2 erkennbar ist, kontaktiert der jeweilige Federkontakt 26 beziehungsweise 28 in der Kontakt stellung K einen jeweiligen Teil TI beziehungsweise T2 einer außenumfangsseitigen Mantelfläche 32 des Kontaktelements 22 entlang einer schräg oder vorliegend senkrecht zur Bewegungs richtung verlaufenden und vorliegend durch den Doppelpfeil 30 veranschaulichten Richtung federnd. Dies bedeutet, dass der jeweilige Federkontakt 26 beziehungsweise 28 in der Trenn stellung T eine Ausgangsstellung einnimmt, wobei beispiels- weise der jeweilige Federkontakt 26 beziehungsweise 28 in der Trennstellung T nicht elastisch verformt ist. Wird nun das Kontaktelement 22 aus der Trennstellung T in die Kontaktstel lung K bewegt, so kommt das Kontaktelement 22 in jeweilige, insbesondere direkte, Stützanlage und somit in jeweiligen, direkten Kontakt mit dem jeweiligen Federkontakt 26 bezie hungsweise 28. Hierdurch werden die Federkontakte 26 und 28 elastisch verformt, wodurch die Federkontakte 26 und 28 aus der jeweiligen Ausgangsstellung in eine jeweilige, in FIG 2 gezeigte Verformungsstellung bewegt werden. In der Verfor mungsstellung ist der jeweilige Federkontakt 26 beziehungs weise 28 gegenüber der Ausgangsstellung elastisch verformt, sodass in dem jeweiligen Federkontakt 26 beziehungsweise 28 eine Federkraft wirkt. Die Federkraft ist eine Kontaktkraft oder wirkt als Kontaktkraft, welche den jeweiligen Federkon takt 26 beziehungsweise 28 in direkte Stützanlage und somit in direkten Kontakt beziehungsweise in direkter Berührung mit dem jeweiligen Teil TI beziehungsweise T2 hält. Dies bedeu tet, dass die Federkontakte 26 und 28 in der Kontaktstellung K elastisch verformt sind und in der Folge mittels der Kon taktkraft in direkter Stützanlage mit den Teilen TI und T2 gehalten werden. Somit berühren die Federkontakte 26 und 28 in der Kontaktstellung K die Teile TI und T2 direkt. Dabei wirkt die jeweilige Kontaktkraft beziehungsweise Federkraft entlang der mit der Beabstandungsrichtung zusammenfallenden Richtung .

Bei dem in den FIG gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Kon taktelement 22 als ein Stift 34 ausgebildet beziehungsweise das Kontaktelement 22 umfasst einen Stift 34, wobei der Stift 34 auch als Kontaktstift bezeichnet wird. Der Stift 34 ist zumindest in einem die außenumfangsseitige Mantelfläche 32 und somit die Teile TI und T2 bildenden Teilbereich außenum fangsseitig zylindrisch ausgebildet, sodass die außenumfangs seitige Mantelfläche 32 und somit die Teile TI und T2 außen umfangsseitig die Form eines geraden Kreiszylinders aufwei sen. Somit fällt die Beabstandungsrichtung mit der radialen Richtung des Stifts 34 zusammen, sodass die Richtung, entlang welcher die Kontaktkraft verläuft, vorliegend mit der radia len Richtung des Stifts 34 zusammenfällt. Dabei wirkt vorlie gend die Kontaktkraft in radialer Richtung des Stifts 34 nach innen. Dies bedeutet, dass die Federkontakte 26 und 28 in der Kontaktstellung K in radialer Richtung des Stifts 34 federnd den Stift 34 kontaktieren und somit direkt berühren.

Bei der Bewegung des Stifts 34 aus der Trennstellung T in die Kontaktstellung K werden die Federkontakte 26 und 28 bei spielsweise in radialer Richtung des Stifts 34 nach außen hin elastisch verformt. In der Kontaktstellung K werden die Fe derkontakte 26 und 28 mittels des sich in der Kontaktstellung K befindenden Stifts 34 elastisch verformt gehalten. Wird dann beispielsweise der Stift 34 aus der Kontaktstellung K in die Trennstellung T bewegt und somit von dem Kontaktelement 20, insbesondere translatorisch, wegbewegt, so führt die Fe derkraft dazu, dass der jeweilige Federkontakt 26 beziehungs weise 28 zurück in die jeweilige Ausgangsstellung federt und somit beispielsweise in radialer Richtung des Stifts 34 nach innen federt.

Dem Kontaktelement 22 beziehungsweise dem Stift 34 ist ein erstes Feldsteuerelement 36 zugeordnet, wobei das Kontaktele ment 22 beziehungsweise der Stift 34 in der Trennstellung T entlang der Bewegungsrichtung gegenüber dem Feldsteuerelement 36 von dem Kontaktelement 20 weg zurückversetzt ist. Dies be deutet, dass das Kontaktelement 22 beziehungsweise der Stift 34 in der Trennstellung T entlang der Bewegungsrichtung rela tiv zu dem Kontaktelement 20 hinter dem Feldsteuerelement 36 angeordnet ist. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt ist in der Trennstellung T das Feldsteuerelement 36 entlang der Be wegungsrichtung näher an dem Kontaktelement 20 angeordnet als das Kontaktelement 22 beziehungsweise als der Stift 34. Dabei weist das Feldsteuerelement 36 eine erste Durchgangsöffnung 38 auf, durch welche der Stift 34 beziehungsweise das Kontak telement 22 entlang der Bewegungsrichtung, insbesondere translatorisch, hindurchbewegt wird, wenn das Kontaktelement 22 beziehungsweise der Stift 34 aus der Trennstellung T in die Kontaktstellung K bewegt wird. Somit ist das Kontaktele ment 22 beziehungsweise der Stift 34 entlang der Bewegungs richtung relativ zu dem Feldsteuerelement 36, insbesondere translatorisch, bewegbar.

Im Inneren 14 der Vakuumschaltröhre 12 ist ein Faltenbalg 40 angeordnet, welche beispielsweise einerseits, insbesondere einenends, mit der Vakuumschaltröhre 12 und andererseits be ziehungsweise andernends mit dem Kontaktelement 22 verbunden und somit entlang der Bewegungsrichtung relativ zu der Vaku- umschaltröhre 12 mit dem Kontaktelement 22 mitbewegbar ist. Somit ist beispielsweise das Kontaktelement 22 mittels des Faltenbalgs 40 gegen die Vakuumschaltröhre 12 abgedichtet.

Das Feldsteuerelement 36 ist beispielsweise eine auch als zweiter Schirm bezeichnete zweite Abschirmung, wobei der Fal tenbalg 40 und das Kontaktelement 22 beziehungsweise der Stift 34 in radialer Richtung des Stifts 34 nach außen hin beziehungsweise zu der Vakuumschaltröhre 12 hin zumindest teilweise und vorzugsweise in der Trennstellung T abgeschirmt sind. Somit fungiert beispielsweise das Feldsteuerelement 36 als ein Faltenbalgschirm.

Des Weiteren weist die Schalteinrichtung 10 einen insbesonde re an der Vakuumschaltröhre 12 vorgesehenen ersten Isolator 42 auf, durch welchen beispielsweise der Faltenbalg 40, das Feldsteuerelement 36 und das Kontaktelement 22 zumindest in der Trennstellung T in radialer Richtung des Stifts 34 nach außen hin überdeckt sind. Der Isolator 42 ist beispielsweise ein elektrischer Isolator und kann aus Keramik gebildet sein. Außerdem weist die Schalteinrichtung 10 einen zweiten Isola tor 44 auf, welche beispielsweise an der Vakuumschaltröhre 12 vorgesehen ist. Dabei ist beispielsweise das Kontaktelement 20 entlang einer senkrecht zur Bewegungsrichtung verlaufenden Richtung nach außen hin zumindest teilweise durch den Isola tor 44 überdeckt beziehungsweise überlappt. Der Isolator 44 ist beispielsweise ein elektrischer Isolator und kann aus ei ner Keramik gebildet sein. Darüber hinaus ist ein dem Kontaktelement 20 zugeordnetes zweites Feldsteuerelement 46 vorgesehen, wobei die Feldsteue relemente 36 und 46 in dem Inneren 14 und somit innerhalb der Vakuumschaltröhre 12 angeordnet sind. Dabei sind die Feder kontakte 26 und 28 in radialer Richtung des Stifts 34 nach außen hin durch das zweite Feldsteuerelement 46 zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollstän dig, überlappt oder überdeckt. Die Federkontakte 26 und 28 und somit das Kontaktelement 20 insgesamt ist zumindest in der Trennstellung T entlang der Bewegungsrichtung gegenüber dem zweiten Feldsteuerelement 46 von dem Kontaktelement 22 weg zurückversetzt, sodass das Kontaktelement 20 und somit die Federkontakte 26 und 28 in der Trennstellung T entlang der Bewegungsrichtung relativ zu dem Kontaktelement 22 hinter dem Feldsteuerelement 46 angeordnet sind. Dabei weist auch das zweite Feldsteuerelement 46 eine zweite Durchgangsöffnung 48 auf, durch welche der Stift 34 entlang der Bewegungsrich tung hindurchbewegt wird, wenn der Stift 34 aus der Trenn stellung T in die Kontaktstellung K bewegt wird. Die vorigen und folgenden Ausführungen zum Stift 34 sind ohne weiteres auch auf das Kontaktelement 22 übertragbar und umgekehrt.

Das Feldsteuerelement 46 ist beispielsweise aus einem ersten Material gebildet und in einem sich direkt an die Durchgangs öffnung 48 anschließenden Bereich B mit einer Schicht 50 ver sehen, welche aus einem von dem ersten Material unterschied lichen und temperaturwiderstandsfähigen zweiten Material ge bildet ist. Außerdem kann vorgesehen sein, dass an einem Bo den 52 der Vakuumschaltröhre 12 eine in FIG 1 besonders sche matisch dargestellte Teilchenfalle 54 angeordnet ist. Ferner ist es denkbar, dass die Schalteinrichtung 10 einen in FIG 1 besonders schematisch dargestellten Federantrieb 56 aufweist, mittels welchem das zweite Kontaktelement 22 und somit der Stift 34 aus der Trennstellung T in die Kontaktstellung K re lativ zu der Vakuumschaltröhre 12, relativ zu dem Kontaktele ment 20 und relativ zu den Feldsteuerelementen 36 und 46, insbesondere ballistisch, bewegbar ist. Alternativ oder zusätzlich kann eine in FIG 1 besonders sche matisch dargestellte Dämpfereinrichtung 58 vorgesehen sein, mittels welcher eine Bewegung des Kontaktelements 22 in die Kontaktstellung K gedämpft werden kann. Ferner ist es denk bar, dass der Stift 34 aus einer Wolframlegierung gebildet ist. Alternativ oder zusätzlich weist die Schalteinrichtung 10 eine in FIG 1 besonders schematisch dargestellte Mag neteinrichtung 60 auf, mittels welcher ein Magnetfeld bereit stellbar ist oder bereitgestellt wird, dessen magnetische Flussdichte entlang der Bewegungsrichtung oder aber senkrecht zur Bewegungsrichtung verlaufen kann.

Aus FIG 1 und 2 ist erkennbar, dass beispielsweise die Feld steuerelemente 36 und 46 sowie die Federkontakte 26 und 28 nach Art von Tulpen ausgebildet sind. Die Tulpen und der Stift 34 bilden somit ein modifiziertes Tulpen-Stift-Kontakt- system, welches im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen dadurch modifiziert ist, dass es nicht etwa in einem Isolier gas, sondern in dem Inneren 14 der Vakuumschaltröhre 12 ange ordnet ist. Im Gegensatz zu herkömmlichen, gasisolierten Er dungsschaltern werden bei der Schalteinrichtung 10 die Feld steuerelemente 36 und 46 als Tulpen zur E-Feldsteuerung, das heißt zur Steuerung eines elektrischen Feldes, verwendet be ziehungsweise eingesetzt. Unter der Steuerung des elektri schen Feldes ist beispielsweise zu verstehen, dass das elekt rische Feld mittels der Feldsteuerelemente 36 und 46 geführt beziehungsweise geleitet wird. Durch die Verwendung der Feld steuerelemente 36 und 46 kann ein auch einfach als Abstand bezeichneter und entlang der Bewegungsrichtung verlaufender Abstand zwischen den Kontaktelementen 20 und 22 in der Trenn stellung T besonders gering gehalten werden.

Der als Kontaktstift bezeichnete Stift 34, welcher vorzugs weise aus einer Wolframlegierung gebildet ist, befindet sich in der Trennstellung T hinter dem Feldsteuerelement 36. Die Trennstellung T korrespondiert mit einem geöffneten Zustand der Schalteinrichtung 10, da in der Trennstellung T die

Schalteinrichtung 10 geöffnet ist und somit kein elektrischer Strom zwischen den Kontaktelementen 20 und 22 fließen kann. Die Kontaktstellung K korrespondiert mit einem geschlossenen Zustand der Schalteinrichtung 10, da die Schalteinrichtung 10 in der Kontaktstellung K geschlossen ist und ein elektrischer Strom zwischen den Kontaktelementen 20 und 22 fließen kann. Hinter dem zweiten Feldsteuerelement 46 befindet sich das als Festkontakt und dabei als Tulpe ausgebildete Kontaktelement 20 mit den Federkontakten 26 und 28, in die der Kontaktstift bei dessen Bewegung in die Kontaktstellung K einfährt.

Beim Einfahren des Stifts 34 in die durch die Federkontakte 26 und 28 gebildete Tulpe kann es zu einem Schwingen des Stifts 34 kommen, wobei der Stift 34 beispielsweise um einen Weg As (FIG 2) schwingt. Mit anderen Worten, die Federkontak te 26 und 28 erlauben eine Schwingbewegung des Stifts 34 nach dem Einfahren mit einer Amplitude von As. Diese Schwingbewe gung würde bei ähnlichen, herkömmlichen Konzepten mit gewöhn lichen Vakuumschaltkontakten zu einem Kontaktprellen führen, bei dem die Kontaktelemente 20 und 22 und somit jeweilige Kontaktflächen der Kontaktelemente 20 und 22 abheben und so Lichtbögen entstehen würden, die die Kontaktflächen beschädi gen würden. Die vorliegende Schalteinrichtung 10 erlaubt ein solches Schwingen, ohne eine übermäßige Belastung für die Kontaktelemente 20 und 22 durch ein Wiederzünden eines Licht bogens. Dies wiederum ermöglicht im Gegensatz zur Verwendung von gewöhnlichen Vakuumschaltkontakten die Verwendung von Fe derantrieben mit einer ballistischen Kontaktbewegung, das heißt mit einer Kontaktbewegung, die durch eine einmalige starke Beschleunigung des Bewegkontakts gekennzeichnet ist mit anschließender Flugphase und Abbremsen durch die auch als Dämpfersystem bezeichnete Dämpfereinrichtung.

Grundsätzlich ist es denkbar, anstelle der Vakuumröhre einen Behälter mit einem Überdruckgasraum einzusetzen, welche bei spielsweise mit einem Isoliergas wie insbesondere Clean Air beziehungsweise reiner Luft gefüllt ist. Bei einer solchen Alternative muss dennoch das Kontaktsystem optimiert werden, um einen möglichst geringen Kontaktabstand zur Realisierung geringer Schaltzeiten zu erreichen. Eine Isolation durch ein Fluorgas wie beispielsweise SF6 ist ebenfalls denkbar, jedoch aus Umweltsicht nicht wünschenswert.

Insgesamt ist es erkennbar, dass die Schalteinrichtung 10 ei ne umweltfreundliche Isolierung der Kontaktelemente 20 und 22 ermöglicht. Außerdem kann eine besonders geringe Schaltzeit realisiert werden, und ein übermäßiger Verschleiß der Schalt einrichtung 10 kann vermieden werden. Durch die beidseitige Anordnung der Feldsteuerelemente 36 und 46 kann der Kontakt abstand zwischen den Kontaktelementen 20 und 22 in der Trenn stellung T besonders gering gehalten werden. Beim Heraustre ten des Stifts 34 aus dem Feldsteuerelement 36, das heißt dann, wenn der Stift 34 auf seinem Weg in die Kontaktstellung K die Durchgangsöffnung 38 durchdringt, kann frühzeitig ein Lichtbogen, insbesondere zwischen den Kontaktelementen 20 und 22, gezündet werden, was die elektrische Kontaktzeit deutlich verkürzt. Um einen übermäßigen Verschleiß beziehungsweise ei ne übermäßige Belastung des Feldsteuerelements 46 auf der Seite des Festkontakts durch den Lichtbogen zu vermeiden, ist das Feldsteuerelement 46 zumindest in dem Bereich B mit der Schicht 50 versehen. Die Schicht 50 ist eine Kontaktschicht, welche gegenüber dem Lichtbogen besonders widerstandsfähig ist .

Dadurch, dass die beispielsweise als Kontaktanpresskraft wir kende Kontaktkraft senkrecht zur Bewegungsrichtung wirkt, wird ein Schwingen des Bewegkontakts ermöglicht beziehungs weise zugelassen, jedoch ohne weitere Lichtbögen zu zünden und somit ohne einen übermäßigen Verschleiß der Kontaktele mente 20 und 22 zu bewirken. Dies ermöglicht wiederum die Verwendung eines kostengünstigen Federantriebs oder eines magnetischen Antriebs, insbesondere in Verbindung mit einer Klemmbuchse. Mit anderen Worten ist es denkbar, dass anstelle des Federantriebs oder zusätzlich zu dem Federantrieb ein magnetischer Antrieb vorgesehen ist, mittels welchem das Kon taktelement 22 aus der Trennstellung T in die Kontaktstellung K bewegbar ist. Bezugs zeichenliste

10 Schalteinrichtung

12 Vakuumschaltröhre

14 Inneres

16 Umgebung

18 Abschirmung

20 Kontaktelernent

22 Kontaktelernent

24 Doppelpfeil

26 Federkontakt

28 Federkontakt

30 Doppelpfeil

32 Mantelfläche

34 Stift

36 Feldsteuerelement

38 Durchgangsöffnung

40 Faltenbalg

42 Isolator

44 Isolator

46 Feldsteuerelement

48 Durchgangsöffnung

50 Schicht

52 Boden

54 Teilchenfalle

56 Federantrieb

58 Dämpfereinrichtung

60 Magneteinrichtung

B Bereich

K KontaktStellung

T Trennstellung

TI Teil

T2 Teil