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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Lichtbogen-Löschvorrichtung
für ein
Schaltgerät,
aufweisend wenigstens zwei Leitschienen und eine Blasschleife. Ferner
betrifft die Erfindung ein Schaltgerät mit einer Lichtbogen-Löschvorrichtung sowie eine Verfahren
zum Herstellen einer Lichtbogen-Löschvorrichtung.
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Eine
Lichtbogen-Löschvorrichtung
dient zur Unterbrechung bzw. Löschung
eines Lichtbogens, der beim Öffnen
eines stromdurchflossenen Kontaktstückpaares eines Schaltgerätes, insbesondere
eines Schutzschaltgerätes,
entsteht. Beim Trennen der Kontaktstücke fließt der Strom über immer
kleiner werdende Bereiche einer zugehörigen Kontaktzone und heizt
diese immer stärker
auf. Kurz vor der eigentlichen Trennung der Kontaktstücke entsteht
eine schmelzflüssige
Brücke,
die bei kleinen Strömen schließlich abreißt bzw.
bei großen
Strömen
verdampft. Der Strom kann demnach nur noch über einen Lichtbogen in Form
einer leitenden Plasmasäule weiterfließen.
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Die
Stärke
des Lichtbogens wird dabei von der Höhe und Art des geschalteten
Stroms beeinflusst. Im Fall eines Kurzschlusses in einem durch einen
Leitungsschutzschalter abgesicherten Stromkreis entstehen beispielsweise
Kurzschlussströme von
bis zu 15000 A. Der Lichtbogen erzeugt dabei im Schaltergehäuse während seiner
Brenndauer in Abhängigkeit
von einer Versorgung mit Gleich- oder Wechselstrom Temperaturen
von bis zu 20000 K. Die hohe thermische Belastung führt jedoch
zu schädlichen
Wirkungen für
die Schalterbauteile. Beispielsweise können Metall- und Isolierteile
durch die Lichtbogeneinwirkung beschädigt oder zerstört werden. Demzufolge
ist es erforderlich, den Lichtbogen schnellstmöglich zum Verlöschen zu
bringen, um den thermischen Energieumsatz zu minimieren.
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Aus
dem Stand der Technik sind Lichtbogen-Löschvorrichtungen bekannt, die
zwei Leitschienen, eine Blasschleife sowie eine Stahleinlage aufweisen.
Die Blasschleife ist durch Lötverbindungen, Schweißverbindungen,
Nietverbindungen und/oder Falzverbindungen mit den Leitschienen
verbunden. Die Stahleinlage verstärkt das durch die Blasschleife erzeugte
Magnetfeld, wird aber nicht durch Strom durchflossen. Die Anbindung
der Blasschleife an die Leitschienen kann beispielsweise durch Kupfer-Litzen
mittels Löten
und Schweißen
erfolgen. Nachteilig hierbei sind die hohen Herstellungskosten,
die beim Löten,
Schweißen,
Nieten und/oder Falzen der Blasschleife an die Leitschienen entstehen.
Der Einbau der Blasschleife und der Stahleinlage in ein Schaltgerät erfolgt
ferner getrennt, wodurch längere
Einbauzeiten und dementsprechend höhere Einbaukosten anfallen.
Ferner ist es bekannt unterschiedliche Gehäuseplatten zur Isolierung der
Blasschleife und der Stahl einlage zu verwenden. Der Bedarf an unterschiedlichen
Gehäuseplatten
erhöht
die Kosten ebenfalls, da jede einzelne Platte gesondert hergestellt
werden muss. D. h., entweder müssen
die Isolierplatten auf verschiedenen Fertigungsmaschinen gefertigt
werden oder eine Fertigungsmaschine muss aufwendig umgebaut werden,
um die unterschiedlichen Isolierplatten herzustellen.
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Aus
der
DE 103 52 934
B4 ist eine Lichtbogen-Löschvorrichtung,
die zwei Lichtbogen-Leitschienen sowie eine Strom-Leiterbahn aufweist,
bekannt. Die beiden Lichtbogen-Leitschienen
sind getrennt voneinander an der Lichtbogen-Löschkammer
angeordnet. An einer der Lichtbogen-Leitschienen ist die Strom-Leiterbahn
angeordnet. Diese kann einstückig mit
der einen Lichtbogen-Leitschiene ausgeführt sein. Proble matisch ist
die Montage der Lichtbogen-Leitschienen an der Lichtbogen-Löschkammer bzw.
in dem Gehäuse
des Schaltgerätes,
in dem die Lichtbogen-Löschvorrichtung
angeordnet ist. Durch die Befestigung einer Lichtbogen-Leitschiene
ist die nach trägliche
Befestigung der anderen Lichtbogen-Leitschiene erschwert.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine einfach und kostengünstig herzustellende Lichtbogen-Löschvorrichtung
für ein
Schaltgerät
bzw. ein Schaltgerät
zu schaffen, die/das eine schnelle Löschung eines Lichtbogens bei
einer geringen Eigenerwärmung
gewährleistet.
Die Lichtbogen-Löschvorrichtung
soll derart konzipiert sein, dass sie einfach und schnell in das
Schaltgerät
montiert werden kann. Ferner soll ein Verfahren zur einfachen Herstellung einer
derartigen Lichtbogen-Löschvorrichtung
geschaffen werden.
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Diese
Aufgaben werden erfindungsgemäß durch
eine Lichtbogen-Löschvorrichtung
mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch
1, durch ein Schaltgerät
mit den Merkmalen gemäß dem Patentanspruch
8 sowie durch ein Verfahren zur Herstellung einer Lichtbogen-Löschvorrichtung
mit den Merkmalen gemäß dem Patentanspruch
9 gelöst.
Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen, der
Beschreibung sowie den Zeichnungen. Merkmale und Details die im
Zusammenhang mit der Lichtbogen-Löschvorrichtung beschrieben
sind, gelten dabei selbstverständlich
auch im Zusammenhang mit dem Schaltgerät und dem Verfahren zur Herstellung
einer Lichtbogen-Löschvorrichtung,
und jeweils umgekehrt.
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Gemäß dem ersten
Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch eine Lichtbogen-Löschvorrichtung
für ein
Schaltgerät,
aufweisend wenigstens zwei Leitschienen und eine Blasschleife, wobei
die wenigstens zwei Leitschienen und die Blasschleife einstückig ausgebildet
sind, und wobei die Lichtbogen-Löschvorrichtung
eine einstückig
mit den wenigstens zwei Leitschienen und der Blasschleife ausgebildete
Stahleinlage aufweist, gelöst.
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Der
Kern der Erfindung liegt darin, dass die komplette Lichtbogen-Löschvorrichtung,
bestehend aus Leitschienen, Blasschleife sowie der Stahleinlage,
einstückig
ausgebildet ist.
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Hierdurch
ist die Lichtbogen-Löschvorrichtung
zum einen einfach und kostengünstig
herzustellen, zum anderen kann eine derartige Lichtbogen-Löschvorrichtung
einfach und schnell in ein Schaltgerät montiert werden. Die Herstellungskosten zur
Herstellung der Lichtbogen-Löschvorrichtung können im
Vergleich zu einer Lichtbogen-Löschvorrichtung,
bei der die Blasschleife und die Stahleinlage durch eine Lötverbindungen,
Schweißverbindungen, Nietverbindungen
und/oder Falzverbindungen mit den Leitschienen verbunden werden,
verringert werden. D. h., der komplette Zusammenbau der Lichtbogen-Löschvorrichtung kann durch den
Wegfall von Löt-,
Schweiß-,
Niet- und/oder Falzverbindungen kostengünstiger realisiert werden,
da die dafür
notwenigen Maschinen eingespart werden können. Dadurch, dass die Lichtbogen-Löschvorrichtung
als Ganzes in das Schaltgerät
eingebaut werden kann, können
ferner kurze Einbauzeiten und entsprechend niedrige Einbaukosten
realisiert werden.
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Bevorzugt
ist daher eine Lichtbogen-Löschvorrichtung,
bei der die wenigstens zwei Leitschienen und die Blasschleife sowie
die wenigstens eine Stahleinlage als Stanz-Biegeteil oder als Flachband-Biegeteil
oder als Draht-Formteil ausgeführt
sind. Eine derartige Lichtbogen-Löschvorrichtung kann sehr einfach
und schnell hergestellt werden. Dabei kann die komplette Lichtbogen-Löschvorrichtung
in einem Stanzschritt durch spezielle Schneidwerkzeuge aus einem
Formstück
herausgestanzt werden. Die so erhaltene Abwicklung der Lichtbogen-Löschvorrichtung kann durch einfaches
Biegen bzw. Formen zu der letztendlich benötigen Lichtbogen-Löschvorrichtung verformt
werden. Dabei können
die Endpositionen der einzelnen Elemente, d. h. der Leitschienen,
der Blasschleife sowie der Stahleinlage, zueinander gemäß einer
bestimmten Biegereihenfolge erlangt werden. Das Biegen der einzelnen
Elemente in die richtige Position ist einfacher, schneller und kostengünstiger
durchführbar,
als die einzelnen Elemente miteinander zu verlöten, zu verschweißen, zu
vernieten oder zu falzen.
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Die
Lichtbogen-Löschvorrichtung
ist aus einem leitenden Material ausgebildet. So kann die Lichtbogen-Löschvorrichtung
beispielsweise aus Kupfer oder Aluminium ausgebildet sein. Um Kosten zu
sparen kann anstelle von Kupfer oder Aluminium auch ein günstigeres
Material mit einem geringeren Leitwert, wie beispielsweise Stahl,
eingesetzt werden.
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Des
Weiteren ist eine Lichtbogen-Löschvorrichtung
bevorzugt, bei der zwischen den zwei Leitschienen und der Blasschleife
jeweils ein erster Verbindungssteg vorgesehen ist. Ferner ist bevorzugt, dass
zwischen der Stahleinlage und der Blasschleife ein zweiter Verbindungssteg
vorgesehen ist. Durch das Vorhandensein der Verbindungsstege zwischen den
Elementen können
diese besser verbogen werden. Ferner wird nach dem Biegen der Elemente durch
die Verbindungsstege jeweils etwas Spiel zwischen den Elementen
erhalten, so dass Platz für
Isolierelemente, wie beispielsweise Isoliertaschen, vorhanden ist.
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Die
Zuordnung der Leitschienen und der Blasschleife sowie der Stahleinlage
kann unterschiedlich sein. Bevorzugt ist jedoch eine Lichtbogen-Löschvorrichtung,
bei der die Blasschleife zwischen einem Ende der ersten Leitschiene
und einem Ende der zweiten Leitschiene angeordnet ist. Ferner ist
es bevorzugt, wenn die Stahleinlage an einer Seite der Blasschiene
angeordnet ist. Bei einer derartigen Anordnung der Elemente aneinander,
können
diese entsprechend einfach verbogen bzw. verformt werden. Dabei
wird die Abwicklung der Lichtbogen-Löschvorrichtung
so verbogen, dass die Blasschleife und die Stahleinlage nach dem
Verbiegen parallel zueinander verlaufen und die Leitschienen in einer
Ebene zwischen der Blasschleife und der Stahleinlage liegen. D.
h., in der gebogenen bzw. geformten Endposition der Lichtbogen-Löschvorrichtung verläuft die
Stahleinlage parallel zur Blasschleife und wenigstens eine der Leitschienen
zumindest teilweise zwischen der Stahleinlage und der Blasschleife. Dabei
ist ein Bereich einer Leitschiene vorteilhafterweise direkt zwischen
der Stahlein lage und der Blasschleife angeordnet. Bevorzugt ist
die Blasschiene einstückig
mit einem Ende der ersten Leitschiene und einstückig mit einem Ende der zweiten
Leitschiene mit diesen verbunden.
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Um
der Kommutierung eines entstehenden Lichtbogens entgegenzuwirken
ist eine Lichtbogen-Löschvorrichtung
bevorzugt, bei der die Lichtbogen-Löschvorrichtung eine erste,
auf die Blasschleife aufschiebbare Isoliertasche und/oder eine zweite, auf
die Stahleinlage aufschiebbare Isoliertasche aufweist. Die Isoliertaschen
wirken also einer Kommutierung des Lichtbogens von dem beweglichen
Kontakt der Kontaktstücke
eines Schaltgerätes
zu der Lichtbogen-Löschvorrichtung
entgegen. Dabei decken die Isoliertaschen die Blasschleife und die
Stahleinlage bevorzugt komplett ab.
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Die
Blasschleife und die Stahleinlage sind in ihren äußeren Abmaßen bevorzugt identisch ausgebildet.
Hierdurch können
zwei gleiche Isoliertaschen für
die Blasschleife und die Stahleinlage verwendet werden. Diese Verwendung
von gleichen Isoliertaschen reduziert die Kosten, da nur eine bestimmte Größe der Isoliertaschen
erforderlich ist. D. h., die Verwendung von sogenannten Gleichteilen
schafft einen Kostenvorteil.
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Gemäß dem zweiten
Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Schaltgerät, insbesondere
durch ein Schutzschaltgerät,
wie ein Leitungschutzschalter, mit einer Lichtbogen-Löschvorrichtung gemäß den ersten
Aspekt der Erfindung gelöst.
Ein Schaltgerät
mit einer derartigen Lichtbogen-Löschvorrichtung
ist schnell und einfach montierbar und ist aufgrund der schnellen
und einfachen Montage kostengünstig.
Ein derartiges Schaltgerät
ermöglicht
aufgrund der Lichtbogen-Löschvorrichtung
eine schnelle Löschung
eines Lichtbogens, wobei das Schaltgerät selber nur gering erwärmt wird.
Dadurch, dass die Lichtbogen-Löschvorrichtung
als Komplettbauteil, umfassend die Leitschienen und die Blasschleife
so wie die Stahleinlage, vorliegt, kann diese sehr einfach und schnell
in einen entsprechenden Aufnahmeraum innerhalb des Schaltgerätes montiert
werden.
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Gemäß dem letzen
Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Herstellen einer
Lichtbogen-Löschvorrichtung
gelöst,
bei dem zunächst
eine ebene Abwicklung der Lichtbogen-Löschvorrichtung in Form eines
Stanz-Biegeteils,
eines Flachband-Biegeteils oder eines Draht-Formteils erzeugt wird, wobei die Lichtbogen-Löschvorrichtung
wenigstens zwei Leitschienen und eine Blasschleife aufweist, wobei
die erste Leitschiene um 90° zu
der Blasschleife verbogen wird, wobei die zweite Leitschiene um
90° zu der
Blasschleife verbogen wird, wobei eine erste Isoliertasche auf die
Blasschleife aufgeschoben wird, und wobei die zweite Leitschiene
mehrfach angeknickt wird, so dass zumindest ein Bereich der zweiten
Leitschiene parallel zu der Blasschleife verläuft.
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Durch
diese Biegereihenfolge kann die Lichtbogen-Löschvorrichtung,
d. h. die Endposition der Lichtbogen-Löschvorrichtung,
schnell und einfach durch entsprechendes Biegen und Verformen erreicht
werden.
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Besonders
bevorzugt ist dabei ein Verfahren, bei dem die erste Leitschiene
an dem der Blasschleife zugewandten Seite des ersten Verbindungsstegs um
90° zu der
Blasschleife verbogen wird, und bei dem die zweite Leitschiene an
dem der Blasschleife zugewandten Seite des weiteren ersten Verbindungsstegs
um 90° zu
der Blasschleife verbogen wird. D. h., bevor die Endposition der
Lichtbogen-Löschvorrichtung
erreicht ist, wird in einem Zwischenschritt die erste Isoliertasche
auf die Blasschleife aufgeschoben. Durch das weitere Verbiegen der
Leitschienen wird die Isoliertasche vorteilhafterweise an der Lichtbogen-Löschvorrichtung
fixiert.
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Gemäß dem letzen
Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe ferner durch ein Verfahren
zum Herstellen einer Lichtbogen-Löschvorrichtung
gelöst,
bei dem zunächst
eine ebene Abwicklung der Lichtbogen-Löschvorrichtung in Form eines
Stanz-Biegeteils,
eines Flachband-Biegeteils oder eines Draht-Formteils erzeugt wird, wobei die Lichtbogen-Löschvorrichtung
wenigstens zwei Leitschienen, eine Blasschleife sowie wenigstens
eines Stahleinlage aufweist, wobei die erste Leitschiene um 90° zu der Blasschleife
verbogen wird, wobei die Stahleinlage um 90° zu der Blasschleife verbogen
wird, wobei die zweite Leitschiene um 90° zu der Blasschleife verbogen
wird, wobei eine erste Isoliertasche auf die Blasschleife und eine
zweite Isoliertasche auf die Stahleinlage aufgeschoben werden, wobei
die Stahleinlage um weitere 90° verbogen
wird und wobei die zweite Leitschiene mehrfach angeknickt wird,
so dass zumindest ein Bereich der zweiten Leitschiene zwischen der
Blasschleife und der Stahleinlage verläuft.
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Besonders
bevorzugt ist dabei ein Verfahren, bei dem die erste Leitschiene
an dem der Blasschleife zugewandten Seite des ersten Verbindungsstegs um
90° zu der
Blasschleife verbogen wird, bei dem die Stahleinlage an dem der
Blasschleife zugewandten Seite des zweiten Verbindungsstegs um 90° zu der Blasschleife
verbogen wird, bei dem die zweite Leitschiene an dem der Blasschleife
zugewandten Seite des weiteren ersten Verbindungsstegs um 90° zu der Blasschleife
verbogen wird und bei dem die Stahleinlage an dem der Blasschleife
zugewandten Seite des zweiten Verbindungsstegs um 90° zu der Blasschleife
verbogen wird. D. h., bevor die Endposition der Lichtbogen-Löschvorrichtung erreicht ist, wird
in einem Zwischenschritt die erste Isoliertasche auf die Blasschleife
und die zweite Isoliertasche auf die Stahleinlage aufgeschoben.
Durch das weitere Verbiegen der Leitschienen werden die Isoliertaschen
vorteilhafterweise an der Lichtbogen-Löschvorrichtung fixiert.
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Bevorzugt
ist ein Verfahren, bei dem zur Durchführung des Verfahrens die Lichtbogen-Löschvorrichtung
gemäß dem ersten
Aspekt der Erfindung ausgebildet ist.
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Die
Erfindung wird nun anhand von nicht ausschließlichen Ausführungsbeispielen,
unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnungen, näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
Abwicklung einer Lichtbogen-Löschvorrichtung
in Form eines Stanz-Biegeteils;
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2 eine
Lichtbogen-Löschvorrichtung
in Form eines Stanz-Biegeteils in seiner fertig gebogenen Endposition
ohne Isoliertaschen;
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3 eine
Isoliertasche;
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4 eine
komplett zusammengebaute Lichtbogen-Löschvorrichtung;
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5 eine
teilweise verbogene Lichtbogen-Löschvorrichtung
vor dem Aufschiebenden der Isoliertaschen auf die Blasschleife und
auf die Stahleinlage.
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1 zeigt
eine Abwicklung einer Lichtbogen-Löschvorrichtung 1 in
Form eines Stanz-Biegeteils. Die Lichtbogen-Löschvorrichtung 1 weist
zwei Leitschienen 2, 4, eine Blasschleife 6 sowie
eine Stahleinlage 7 auf. D. h., die Lichtbogen-Löschvorrichtung 1 ist
einstückig
aus den zwei Leitschienen 2, 4, der Blasschleife 6 und
der Stahleinlage 7 ausgebildet. Dies spart zum einen Montagekosten,
da die einzelnen Elemente 2, 4, 6, 7 der
Lichtbogen-Löschvorrichtung 1 nur
zueinander verbogen werden müssen. Ferner
werden die Kosten für
Fertigungsmaschinen eingespart, da die einzelnen Elemente 2, 4, 6, 7 nicht miteinander
verschweißt,
verlötet,
vernietet oder verfalzt werden müssen.
Die Herstellung der Abwicklung ist besonders einfach durch ein entsprechendes
Ausstanzverfahren bzw. ein entsprechendes Schneidwerkzeug möglich. Ein
Ende 12 der ersten Leitschiene 2 ist über einen
ersten Verbindungssteg 3 mit einem Ende der Blasschleife 6 einstückig verbunden. Ein
Ende 14 der zweiten Leitschiene 4 ist über einen weiteren
ersten Verbindungssteg 5 mit dem zweiten Ende der Blasschleife 6 einstückig verbunden.
Die Stahleinlage 7 ist über
einen zweiten, größeren Verbindungssteg 8 mit
einer Seite 16 der Blasschleife 6 einstückig miteinander
verbunden.
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In
der 2 ist eine Lichtbogen-Löschvorrichtung 1 in
Form eines Stanz-Biegeteils in seiner fertig gebogenen Endposition,
aber ohne Isoliertaschen 10, 11, dargestellt.
Die Abwicklung der Lichtbogen-Löschvorrichtung 1 gemäß der 1 wird derart
verbogen, dass die Stahleinlage 7 und die Blasschleife 6 parallel
zueinander verlaufen, während
die Leitschienen 2, 4 in einer Ebene zwischen der
Stahleinlage 7 und der Blasschleife 6 verlaufen. Die
Stahleinlage 7 und die Blasschleife 6 weisen in dieser
Ausführungsvariante
der Lichtbogen-Löschvorrichtung 1 gleiche äußere Abmaße auf und
liegen fluchten nebeneinander. Die zweite Leitschiene 4 ist mehrfach
abgeknickt, so dass ein Bereich 9 der zweiten Leitschiene 4 direkt
zwischen der Blasschleife 6 und der Stahleinlage 7 verläuft.
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In
der 3 ist ein Ausführungsbeispiel
einer Isoliertasche 10, 11 dargestellt. Die Isoliertaschen 10, 11 sind
in der Endposition der Lichtbogen-Löschvorrichtung 1 auf
der Blasschleife 6 bzw. auf der Stahleinlage 7 aufgeschoben,
siehe 4. 5 zeigt, wie die Lichtbogen-Löschvorrichtung 1 verbogen
wird, um in die gewünschte
Endposition zu gelangen. Zunächst
wird die erste Leitschiene 2 durch Verbiegen des ersten
Verbindungssteges 3 um 90° zu der Blasschleife 6 verformt.
Dann wird die Stahleinlage 7 oder die zweite Leitschiene 4 einmal um
90° zur
Blasschleife 6 verbogen. Dabei ist egal, ob zuerst die
Stahleinlage 7 oder die zweite Leit schiene 4 verbogen
wird. Dann wird die erste Isoliertasche 10 auf die Stahleinlage 7 und
die zweite Isoliertasche 11 auf die Blasschleife 6 aufgeschoben.
Nach dem Aufschieben der Isoliertaschen 10, 11 werden sowohl
die Stahleinlage 7 als die zweite Leitschiene 4 um
weitere 90° abgeknickt,
bis das Stanz-Biegeteil die Form gemäß 2 eingenommen
hat, nur dass nunmehr die Isoliertaschen 10, 11 aufgeschoben sind.
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Durch
die spezielle Ausgestaltung der Lichtbogen-Löschvorrichtung 1 können die
hohen Herstellungskosten, die sonst durch Löten bzw. Schweißen beim
Verbinden der Blasschleife mit den Leitschienen anfallen würden, verringert
werden. Des Weiteren führt
die Verwendung von weniger Einzelteilen bzw. von Gleichteilen zu
Kosteneinsparungen und die Montage der Lichtbogen-Löschvorrichtung 1 in das
Schaltgerät
kann vereinfacht bzw. beschleunigt werden.
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Der
erfinderische Schritt liegt in der Verwendung von nur einem zusammenhängenden Stanz-Biegeteil,
in dessen Abwicklung alle benötigten
Komponenten, d. h. die Blasschleife 6, die Stahleinlage 7 und
die Leitschienen 2, 4, vorhanden sind. Durch die
Einhaltung einer vorgegebenen Biegereihenfolge können in einem Zwischenschritt
die Isoliertaschen 10, 11 über die Blasschleife 6 bzw. über die Stahleinlage 7 aufgeschoben
werden, wobei die Isoliertaschen 10, 11 als Gleichteile
ausgelegt werden können.
Der komplette Zusammenbau kann durch den Wegfall von Löt-, Schweiß-, Niet-
und Falzverbindungen kostengünstiger
hergestellt werden, da die dafür
notwenigen Maschinen eingespart werden können.