DE69021995T2 - Gleichstromschaltgerät. - Google Patents

Description

• Diese Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Schalten von elektrischer Gleichstrom-(DC)-Leistung. Insbesondere bezieht sie sich auf eine Vorrichtung des oben genannten Typs, die nicht polarisiert oder bidirektional ist, d. h. ihre Leistung bzw. Betrieb ist unabhängig von der Polarität des Stroms an den Leistungsanschlüssen, und kann DC-Hochspannungsleistung schalten. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung des oben genannten Typs, der kompakt und leichtgewichtig ist, und hermetisch abgedichtet werden kann und DC-Hochspannungsleistung bei hoher Höhe schalten kann.
• DC-Hochspannungsleistung ist eines der effizientesten, zuverlässigsten und leichtgewichtigsten Verfahren, um Energie zu erzeugen und zu verteilen. Die Entwicklung von bürstenlosen Hochdrehmoment-DC-Motoren von der Samarium- Kobalt-Bauart hatte leichtgewichtige Alternativen zu Hydraulikbetätigungsvorrichtungen, die in gewichts- und zuverlässigkeitssensitiven Anwendungen, zum Beispiel in einem Luftfahrzeug, verwendet wurden, zur Folge. Jedoch schließen die Schwierigkeiten beim Schalten von DC-Hochspannungsleistung insbesondere bei großer Höhe, und das Gewicht und Volumen von herkömmlichen DC-Schaltvorrichtungen, die fähig sind, Hochspannungsschaltungen in Höhen zu löschen bzw. zu unterbrechen, die Verwendung von derartigen Schaltvorrichtungen in einem Luftfahrzeug aus. Als Folge hat die Unfähigkeit des zufriedenstellenden Schaltens von DC-Hochspannungsleistung in der Höhe die Verwendung dieser Leistung in einem Luftfahrzeug verzögert.
• Es wird auf US-A-3 132 225 aufmerksam gemacht, in der ein elektrischer Schalter offenbart ist mit bogen- und stromtragenden Kontakten vom Überbrückungstyp. Diese Druckschrift lehrt eine DC-Kontaktiervorrichtung mit einem Paar von beabstandeten Anschlüssen, wobei jeder ein stationäres Kontaktglied daran befestigt besitzt. Haupt- und Bogenkontaktelemente sind an dem stationäre Kontaktglied befestigt. Ein Schenkel des stationären Kontaktgliedes krümmt sich nach oben und weg von dem Bogenkontaktelement. Bewegbare Brückenkontakte werden durch einen Elektromagneten in und aus dem Eingriff mit den Haupt- und Bogenstationärkontaktelementen getrieben. Einzelne Bogenrinnen- bzw. Bogenrutschenanordnungen sind über die jeweiligen stationären Kontaktglieder positioniert, wobei jede der Bogenrinnen ein zweites leitendes Bogenhorn besitzt, das von dem stationären Kontaktgliedbogenläufer divergiert. Permanentmagneten in jedem der zwei Pole errichten umgekehrt gerichtete magnetische Felder durch die jeweiligen Kontaktgebiete, um den jeweiligen Bogen in einer erforderlichen Richtung voranzutreiben. Die zweiten bzw. sekundären Bogenläufer der jeweiligen Bogenrinnen sind elektrisch miteinander verbunden und mit dem Brückenbogenkontakt, um die Polaritäten jedes dieser Glieder gleichzuhalten. Ein Bogen, der in jeder der Bogenrinnen erzeugt wurde, und zwar bei den Bogenkontakten, wird entlang der jeweiligen Bogenläufer in jeder der Rinnen verlängert.
Zusammenfassung der Erfindung
• Es ist ein Ziel dieser Erfindung, eine verbesserte DC- Schaltvorrichtung vorzusehen.
• Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, eine DC- Schaltvorrichtung vorzusehen, die DC-Hochspannungsleistung schalten kann.
• Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, eine DC- Schaltvorrichtung vorzusehen, die nicht polarisiert ist.
• Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, eine DC- Schaltvorrichtung vorzusehen, die fähig ist, DC-Hochspannungsleistung bei hoher Höhe zu schalten.
• Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, eine DC- Schaltvorrichtung vorzusehen, die fähig ist, DC-Hochspannungsleistung bei hoher Höhe zu schalten, die kompakt und leichtgewichtig ist.
• Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine DC-Schaltvorrichtung des oben genannten Typs vorzusehen, die ökonomisch und effzient hergestellt wird.
• Diese Ziele werden durch eine DC-Schaltvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 oder 9 gelöst.
• Diese Erfindung sieht eine DC-Schaltvorrichtung vor, die folgendes aufweist: ein Paar von Bogenlöschkammern, wobei jede ein beabstandetes Paar von fixierten Leitern besitzt, wobei die jeweiligen Leiter der einen Kammer leitend mit den jeweiligen entsprechenden Leitern der anderen Kammer und mit jeweiligen Leistungsanschlüssen der Vorrichtung verbunden sind, ein Paar von stationären Kontakten, von denen einer leitend an einem der Leiter in einer Kammer befestigt ist, und von denen der andere leitend auf einem gegenüberliegenden bzw. entgegengesetzten der Leiter in der anderen Kammer befestigt ist, und einen bewegbaren Kontakt, der sich in die Kammer erstreckt und in und aus einem überbrückenden Eingriff mit dem Paar von stationären Kontakten getrieben wird, wobei die Bewegung des Brückenkontakts aus dem Eingriff mit den stationären Kontakten jeweilige Bögen dazwischen errich-tet, wobei ein erster Bogen von dem bewegbaren Kontakt zu dem anderen Leiter innerhalb einer Kammer übertragen wird und einen Strompfad errichtet, der den Bogen direkt zwischen den ersten und zweiten Leitern aufweist, wodurch ein zweiter Bogen in der anderen Kammer eliminiert bzw. gelöscht wird.
• Die Erfindung sieht ferner Permanentmagneten vor, die magnetische Felder über die Bogenkammern senkrecht zu dem Bogen vorsehen, und zwar um die Beweglichkeit des Bogens zu unterstützen, wobei die Magnetfelder entgegengesetzt über die jeweiligen Kammern gerichtet sind, um eine nicht-polarisierte Vorrichtung vorzusehen; ferner weist die Vorrichtung folgendes auf: Rückführflußpfade zum Maximieren und/oder Optimieren der durch die Permanentmagneten angelegten Magnetfelder; Bogenläufer als ein Teil des Paars der Leiter innerhalb jeder Kammer, um den Bogen in eine Vielzanl von Bogensplitterplatten, die ebenfalls innerhalb jeder Kammer enthalten sind, zu lenken bzw. zu richten; eine vorbestimmte Verzerrung bzw. Distorsion des magnetischen Feldes in dem Splitterplattengebiet jeder Bogenlöschkammer, das den Bogen treibt und hält, und zwar bei einer finalen stabilen Position gegen eine Wand der Kammer innerhalb der Splitterplatten.
• Die vorhergehenden und andere Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden leichter offenbar und verstanden werden, wenn man die folgende Beschreibung und die angefügten Patentansprüche in Zusammenhang mit der Zeichnung liest.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
• In der Zeichnung zeigt:
• Fig. 1 eine isometrische Ansicht einer hermetisch abgedichteten elektromagnetischen Kontaktiervorrichtung, die die erfindungsgemäße DC-Schaltvorrichtung aufweist, und zwar nur zu Zwecken der folgenden Beschreibung orientiert auf ihrer Rückseite mit einer Vorderseite nach oben angeordnet und einer Vielstiftkontaktiervorrichtung, die sich von einer Bodenseite davon erstreckt;
• Fig. 2 eine Ansicht von hinten der in der Fig. 1 gezeigten Kontaktiervorrichtung, wobei die äußere Umhüllung weggebrochen ist, um die erfindungsgemäße DC-Schaltvorrichtung zu exponieren bzw. darzustellen;
• Fig. 3 einen Querschnitt der Kontaktiervorrichtung der Fig. 1 und 2, und zwar im allgemeinen entlang der Linie 3-3 in Fig. 2;
• Fig. 4 einen Querschnitt der erfindungsgemäßen DC-Schaltvorrichtung, und zwar entfernt von der Außenumhüllung, und zwar im allgemeinen entlang der Linie 4-4 in Fig. 2;
• Fig. 5 einen Querschnitt der erfindungsgemäßen DC-Schaltvorrichtung, und zwar durch einen der Leistungsanschlußpole, und zwar angezeigt im allgemeinen entlang der Linie 5-5 in Fig. 2;
• Fig. 6 eine isometrische Explosionsansicht der Bogenlöschkammern der erfindungsgemäßen DC-Schaltvorrichtung;
• Fig. 7 eine isometrische Ansicht des bewegbaren Kontakts der erfindungsgemäßen DC-Schaltvorrichtung;
• Fig. 8 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Bogenlöschkammer, und zwar entlang der Linie 8-8 in Fig. 4;
• Fig. 9 eine Ansicht ähnlich der Fig. 8, die aber nur den Kontakt, den Bogenläufer und die Splitterplattenstruktur dieser Erfindung zeigt, und die die Bogenbewegung innerhalb der Kammer darstellt;
• Fig.10 einen Querschnitt durch das Splitterplattengebiet einer Bogenlöschkammer gemäß Fig. 4, aber in einem vergrößerten Maßstab gezeichnet und mit magnetischen Feldflußlinien und einer Trajektorie eines Bogenquerschnitts darauf überlagert;
• Fig.11 einen Graph einer Spannung der Vorrichtung bei einer Stromunterbrechung; und
• Fig.12 einen Graph eines Stromes, und zwar während der Unterbrechung davon innerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Detaillierte Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
• Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 der Zeichnung ist isometrisch eine hermetisch abgedichtete elektromagnetische Kontaktiervorrichtung 2, die die erfindungsgemäße DC- Schaltvorrichtung inkorporiert, gezeigt. Die Kontaktiervorrichtung 2 weist eine äußere Metallumhüllung auf, die eine Büchse bzw. Dose 4 mit einer an die hintere Seite davon durch Schweißen oder dergleichen angebrachten Befestigungsplat-te 6 und einen Kopf 8, der hermetisch über eine offene Vorderseite der Büchse 4 geschweißt ist, aufweist. Als Bezugsgröße für den Ausdruck "kompakt" wie er hier ver-wendet wird, kann die Umhüllung, die die Büchse 4 und den Kopf 8 aufweist, von der Größenordnung von 3,42 inch breit mal 5,00 inch lang mal 3,23 inch hoch sein. Der Kopf 8 besitzt nach außen vorstehende Flansche 8a, die sich von gegenüberliegenden lateralen Kanten erstrecken. Ein Paar von Stabilisierrohren 10 sind zwischen der Befestigungsplatte 6 und den Flanschen 8a befestigt, wobei nur ein Paar von Rohren 10 in Fig. 1 sichtbar ist. Die Rohre 10 werden bei dem vorderen Ende geschlossen und werden an die Flansche 8a genietet und sind an die Befestigungsplatte 6 an ihren gegenüberliegenden Enden über Löcher in der Platte 6 befestigt bzw. gesichert.
• Eine Vielstiftverbindungsvorrichtung 12 ist hermetisch innerhalb einer Öffnung in einer Bodenwand der Büchse 4 angebracht, um eine Verbindung mit Steuerelektroniken für die DC-Schaltvorrichtung innerhalb der Umhüllung vorzusehen, wie im folgenden beschrieben wird. DC-Leistungsanschlüsse 14, 16 sind an den Kopf 8 angebracht, und hermetisch abgedichtet, und elektrisch davon isoliert, um sich durch den Kopf zu erstrecken. Die nach außen vorstehenden Teile der Anschlüsse 14, 16 besitzen mit Gewinde versehene Löcher zum Aufnehmen von (nicht gezeigten) Schrauben, die (nicht gezeigte) Leistungsleiter an die Anschlüsse befestigen. Eine im allgemeinen T-förmige isolierende Barriere 18 ist an den Kopf 8 durch ein Paar von Schrauben 20 (Fig. 3) befestigt, die gewindemäßig mit den mit Gewinde versehenen Hülsen, die an die Außenseite des Kopfs 8 geschweißt sind, in Eingriff kommen, befestigt. Die Barriere 18 isoliert die Leistungsanschlüsse 14, 16 und die Leiter voneinander, und sieht eine Schutzabdeckung darüber vor, um eine elektrische Schockgefahr zu verringern. Der Kopf 8 ist ebenfalls mit einer rohrförmigen Passung 22 versehen, durch die die Dichtung der Kontaktiervorrichtungsanordnung überprüft und evakuiert und mit einem gesteuerten Atmosphärenmedium, wie zum Beispiel einem inerten Gas oder dergleichen, gefüllt werden kann, und zwar nach dem die Passung 22 geschlossen und abgedichtet gecrimpt wurde.
• Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 ist die DC-Schaltvorrichtung, die im allgemeinen durch das Bezugszeichen 24 dargestellt wird, auf das Innere des Kopfs 8 gebaut und daran befestigt, und zwar vor dem Zusammenbau der externen Umnüllungsglieder 4 und 8. Vier mit Innengewinde versehene Pfosten 26 (zwei sind in Fig. 3 sichtbar) sind an den Kopf 8 geschweißt. Vier Befestigungsschrauben 28 laufen durch die Schaltvorrichtungsanordnung 24 von hinten, um gewindemäßig mit dem Pfosten 24 in Eingriff zu kommen, wodurch die Vorrichtung 24 an den Kopf 8 gesichert bzw. befestigt wird. Die Schrauben 28 besitzen ebenfalls mit Gewinde versehene Pfostenausdehnungen bzw. -fortsätze 28a, die sich nach hinten von den sechseckigen Köpfen davon erstrecken, an denen ein Steuerelektronikmodul 30 und ein elektromagnetisches Interferenz-(EMI = electromagnetic interference)-schild bzw. -abschirmung 32 befestigt sind. Die EMI-Abschirmung 32 ist von dem Modul 30 und den sechseckigen Köpfen der Schrauben 28 durch Gummibeabstandungsmittel 32 beabstandet. Zylindrische Muttern 36 mit einem mit einem Gewinde versehenen Loch dahindurch und einem Schraubenzieherschlitz an dem hinteren Ende sind innerhalb von Löchern in dem Steuermodul 30 eingesetzt und werden auf die mit einem Gewinde versehenen Pfostenausdehnungen 28a gedreht. Drähte 31, die teilweise in Fig. 3 gezeigt sind, erstrecken sich von dem Steuermodul 30 und sind durch Löten oder dergleichen mit internen Teilen der Stiftverbindungsvorrichtungen der Vielstiftverbindungsvorrichtung 12 verbunden. Ein Draht 31a (Fig. 3) kann an einem inneren Teil der Büchse 4 angebracht sein, um die Umhüllung auf das System, in dem die Vorrichtung verwendet wird, elektrisch zu erden.
• Nach dem Zusammenbau des Kopfs 8 mit der Schaltvorrichtung 24, der EMI-Abschirmung 32 und dem daran befestigten steuerelektronischen Modul 30 zu der Büchse 4, werden Schrauben 38 (Fig. 3) in die Muttern 36 von außen von der Umhüllung durch ausgerichtete Löcher in der Befestigungsplatte 6 und Büchse 4 gedreht, um das Elektronikmodul und die Abschirmung innerhalb der Hinterseite der Umhüllung fest zu sichern. Die Schrauben werden darauffolgend abgedichtet, und zwar an die Befestigungsplatte 6 durch Schweißen oder dergleichen. Man kann der Fig. 3 entnehmen, daß die Abschirmung 32 mit elastischen Federclips 32a an ihren oberen und unteren Kanten versehen ist, die mit der Innenoberfläche der Metallbüchse 4 in Eingriff kommen, um die Metallumhüllung in der magnetischen Abschirmung der Elektronik zu inkorporieren.
• Die Schaltvorrichtung 24 weist hauptsächlich zwei indentische geformte isolierende Gehäuseanordnungen auf, die Rücken-an-Rücken angeordnet sind, innerhalb der und an die andere Bauteile der Vorrichtung befestigt sind, um ein Paar von Bogenlöschkammern vorzusehen. Unter zusätzlicher Bezugnahme auf die Fig. 4-8 und insbesondere auf Fig. 6 weisen die geformten isolierenden Gehäuseanordnungen jeweils ein dreiseitiges Formstück 40 und ein im wesentlichen flaches Abdeckungsformstück 42, das über die off-ene Seite des Formstücks 40 angeordnet ist, auf. Die Glieder 40 und 42 sind symmetrisch um eine vertikal angeordnete Vorne-nach-Hinten-Mittelebene, mit der Ausnahme einer kleineren Abweichung hinsichtlich der Befestigungsnuten für die Bogensplitterplatten. Die Innenwandoberflächen des Formstücks 40 und der Abdeckung 42 besitzen eine Vielzahl von Nuten 40g bzw. 42g, die darin in einer dicht beabstandeten, parallelen Beziehung ausgebildet sind, die vertikal orientiert sind und sich in einer Reihe schräg zu der Vorne-nach-Hinten-Mittelebene erstrecken, und zwar im Hinblick auf die richtungsmäßige Orientierungskonvention, die in der obigen Beschreibung der Fig. 1 angenommen wurde. Die Nuten 40g und 42g sind an ihren oberen Enden offen und erstrecken sich nach unten, und zwar um variierende Beträge, wie man am besten in Fig. 8 erkennen kann, um die Splitterplatten 44 mit entsprechend variierenden Längen 44a, 44b, 44c aufzunehmen. Die längeren Splitterplatten 44c sind in der Nähe des Mittelpunkts der Gehäuseanordnung angordnet und durch dazwischenliegende kurze Platten 44a beabstandet, wodurch ein breiterer anfänglicher Eintrittsraum für einen Bogen zwischen den unteren Enden der Platten 44c vorgesehen wird. Die Platten 44b mit einer Zwischenlänge dienen zu demselben Zweck wie die langen Platten 44c, aber Raumvorkehrungen mit der Anordnung verhindern, das eine weitere lange Platte 44c an den Stellen der Platten 44b verwendet wird. Eine vertikale Mittellinie x-x ist in Fig. 8 gezeigt, um darzustellen, daß der Ort der Platten 44a, 44b und 44c nicht symmetrisch um die Linie ist, und zwar inkonsistent mit den meisten anderen Einzelheiten der Gehäuseanordnung. Jedoch bewirkt eine Drehung einer Gehäuseanordnung um 180º um die Linie x-x, um sie Rücken-an- Rücken gegen die andere Gehäuseanordnung zu plazieren, die Vorne-nach-Hinten-Ausrichtung oder Koinzidenz der Nuten 40g und 42g und der Platten 44 zwischen den zwei Gehäuseanordnungen mit der Ausnahme, daß eine lange Platte 44c in einem Gehäuse mit einer kurzen Platte 44a in dem anderen Gehäuse ausgerichtet wird, und ähnlich für die Platten 44b mit einer Zwischenlänge. Diese Asymmetrie errichtet einen Spalt 45 zwischen einer Splitterplatte 44c und einem angrenzenden bzw. benachbarten Leiter 46, der größer ist als ein entsprechender Spalt 47 zwischen einem Leiter 48 und einer benachbarten Splitterplatte 44c, wie in Fig. 8 ge-zeigt ist, die die hintere Kammer darstellt. Der größere Spalt 45 ist entgegengesetzt bzw. gegenüber in der vor-deren Kammer angeordnet, da die Gehäuseanordnung um 180º, wie zuvor beschrieben wurde, gedreht wird. Die Gründe für die versetzten größeren Spalte werden vollständiger im folgenden beschrieben werden.
• Die Abdeckungen 42 besitzen kreisförmige Schlitze 42a gebildet darinnen, die offen zu gegenüberliegenden lateralen Kanten sind, um einen zylindrischen Mittelteil 46a, 48a mit verringertem Druckmesser aufzunehmen, der maschinenverarbeitet wurde, und zwar in extrudierte tropfenförmige Leiter 46, 48. Der größere tränen- bzw. tropfenförmige Teil der Leiter 46, 48 ist zwischen jeweiligen Formstücken 40 und Abdeckungen 42 angeordnet, wenn die zwei Gehäuseanordnungen Rücken-an-Rücken, wie oben beschrieben wurde, positioniert werden. Die Formstücke 40 besitzen Auflageflächen 40a auf ihren Innenoberflächen, auf denen die Leiter 46, 48 aufliegen zum Positionieren der Leiter darinnen. Die Formstücke 40 besitzen ebenfalls Löcher 40b in der sich quer erstreckenden Wand davon, wobei die Löcher 40b axial mit den Achsen der Schlitze 42a und der Leistungsanschlüsse 14, 16 ausgerichtet sind. Die Leiter 46, 48 besitzen jeweils ein Loch, das sich in Längsrichtung dahindurch erstreckt, und zwar ebenfalls auf den Achsen der Leistungsanschlüsse 14 bzw. 16. Die Leistungsanschlüsse besitzen Achsen bzw. Schäfte 14a, 16a mit verringertem Durchmesser an dem hinteren Ende davon, deren entfernte bzw. distale Teile mit einem Gewinde versehen sind. Die Achsen 14a, 16a mit verringertem Durchmesser bilden ringförmige Schultern auf den Anschlüssen 14, 16, gegen die ein jeweiliger Leiter 46, 48 anstößt, wobei er dagegen fest in guter elektrischer Verbindung mit den Leistungsanschlüssen durch Muttern 50 gehalten wird, die mit den mit einem Gewinde versehenen entfernten Enden der Schäfte 14a, 16a und der (Unterleg-) Scheiben 52, die zwischen den Muttern 50 und den Leitern 46, 48 (siehe Fig. 5) angeordnet sind, in Eingriff kommen. Innerhalb der Bogenlöschkammern, die durch die Formstücke 40 und die Abdeckungen 42 gebildet sind, bilden die gekrümmten Oberflächen der tropfenförmigen Leiter 46, 48 divergierende Bogenläufer, die zu den Splitterplatten 44 führen. Zum Vervollständigen der Leiteranordnung werden stationäre Kontaktspitzen 54, 56 an die Unterseite der tropfenförmigen Leiter in guter elektrischer Verbindung bzw. Leitung damit, wie zum Beispiel Punktlöten oder dergleichen, befestigt. Die stationäre Kontaktspitze 54 ist an die Unterseite des hintersten tropfenförmigen Teils des Leiters 46 befestigt, der innerhalb der hinteren Bogenkammer angeordnet ist und die stationäre Kontaktspitze 56 ist an den vordersten tropfenförmigen Teil des Leiters 48 befestigt, der innerhalb der vorderen Bogenkammer angeordnet ist, und zwar aus Gründen, die vollständig im folgenden diskutiert werden.
• Eine geformte isolierende Abdeckung 58 ist über die oberen Enden der Bogenkammergehäuseanordnungen befestigt, wenn letztere Rücken-an-Rücken zusammengebaut werden. Die Abdeckung 58 besitzt herabhängende Vorsprünge 58a an ihren lateralen bzw. seitlichen Enden, die bogenförmige Schlitze besitzen, die lateral offen sind, um durch das oberste Paar von Befestigungsschrauben 28 gefangen zu werden, wenn dieselben durch die Schaltvorrichtung eingesetzt werden. Eine Abdeckung 58 ist ebenfalls mit einem langgestreckten zentralen Schlitz 58b (Fig. 5), der sich dahindurch erstreckt und einem Paar von elastischen Streifen 58c (Fig. 5), die in der Unterseite davon parallel zu dem Schlitz 58b eingebettet sind und nach unten vorstehen, und zwar von der Unterseitenoberfläche der Abdeckung, versehen. Wenn die Abdeckung an ihrem Platz ist, lagern die elastischen Streifen 58c auf den oberen Kanten der Splitterplatten 44, um diese fest an ihrem Platz gegen die unteren Kanten der jeweiligen Nuten 40g und 42g zu halten. Wie man am besten in Fig. 5 erkennen kann, ist die Öffnung 58b in der Abdeckung 58 über die zusammengebauten oberen Kanten der Abdeckungen 42 und einer Mittelstahlplatte 62, die im folgenden beschrieben wird, angeordnet. Die Tnnenkanten, die einen Schlitz 58b definieren, stoßen bündig gegen die jeweilige Innenwandoberflächen der Abdeckungen 42, in denen die Nuten 429 gebildet sind, an. Die Nuten 429 sind offen zu der oberen Kante der Abdeckungen 42 und definieren dadurch eine Vielzahl von Belüftungsöffnungen für Bogengas, das innerhalb der jeweiligen Kammern erzeugt wird. Unter weiterer Bezugnahme auf Fig. 5 sei bemerkt, daß die oberen Kanten der Bogensplitterplatten 44 benachbart den Abdeckungen 42 bei 44d abgeschrägt sind, um ein Reservoirgebiet benachbart den Belüftungsöffungen für die Bogengase zu erzeugen.
• Eine Vielzahl von Permanentmagneten 60 ist innerhalb geeignet geformten Taschen in der Außenoberfläche der sich quer erstreckenden Wand der Formstücke 40 vorgesehen, um ein magnetisches Feld über die jeweiligen Kammern vorzusehen. Im Hinblick auf das an die Kammern angelegte magnetische Feld sind die Bogensplitterplatten vorzugsweis aus einem nicht-ferromagnetischen Material, wie zum Beispiel Kupfer oder dergleichen, hergestellt. Die Permanentmagneten 60 sind vorzugsweise Seltenerdmagnete, wie zum Beispiel Samariumkobalt, um ein starkes magnetisches Feld vorzusehen, das nicht mit der Stromgröße variiert.
• Eine Vielzahl von Magneten werden verwendet, und zwar anstelle eines größeren, um das Magnetfeld zu optimieren, wodurch eine minimale oder notwendige magnetische Feldintensität in spezifischen Gebieten angelegt wird, und zwar ohne eine übermäßige und ungewünschte magnetische Feldintensität allgemein über die Kammer anzulegen. Dieses Merkmal mehrfacher Magnete sieht ebenfalls vorteilhafte Größen- und Gewichtsbetrachtungen vor. Wie man am besten in Fig. 6 erkennen kann, sind zwei Magnete 60a und 60b mit aneinanderliegenden oberen bzw. unteren Kanten angeordnet, um die Löcher 40b in den Formstücken 40 zu umschreiben. Ein dritter Magnet 60c ist in einem Spiegelbild zu dem Magneten 60b gebildet. Diese drei Magneten 60a, 60b und 60c werden zuerst innerhalb eines tieferen Teils eines jeweiligen Taschenformstücks 40 positioniert, wobei die Magnete 60b und 60c lateral bzw. seitlich voneinander beabstandet sind (siehe ebenfalls Fig. 2 ). Der Magnet 60a ist nahe dem jeweiligen stationären Kontakt 54, 56 innerhalb der jeweiligen Kammer angeordnet. Die Magnete 60b und 60c sind in der Nähe der Enden der Bogenläuferoberfläche der Leiter 46, 48 benachbart der Bogensplitterplatten 44 angeordnet. Insofern als nur ein stationärer Kontakt in jeder Kammer vorgesehen ist, der an den jeweiligen rechten Leiter gemäß der Außenansicht des Formstücks 40 befestigt ist, ist ein linker Magnet entsprechend dem Magnet 60a nicht erforderlich. Ein vierter größerer Magnet 60b ist über alle drei kleineren Magnete plaziert und ist innerhalb eines seichteren Teils der Tasche positioniert. Die Außenform oder das Profil des Magneten 60d fällt im allgemeinen zusammen mit der Außenform der zusammengebauten drei Magnete 60a, 60b und 60c mit der Ausnahme, daß sie einen unteren linken Teil, der im wesentlichen ein Spiegelbild des Magneten 60a ist, aufweist. Alle Magneten 60 sind in der Richtung ihrer Dicke polarisiert und mit ihren Nordpolen nach außen angeordnet, angeordnet, wobei die Südpole zu dem jeweiligen Formstück 40 in einer magnetischen Reihenbeziehung hinweisen.
• Ein ferromagnetischer Flußrückführpfad vervollständigt schließlich den Bogenkammeranordnungteil der Schaltvorrichtung 24. Eine mittlere Stahlplatte bzw. Mittelstahlplatte 62 ist zwischen benachbart angeordneten Abdeckungen 42 angeordnet, die oberhalb der oberen Kanten der Abdek-kung 42 über- bzw. vorsteht. Eine vordere Stahl platte 64 mit einem Profil ähnlich dem Magneten 60e, die aber ein Paar von sich seitlich erstreckenden Laschen 64a mit Löchern dar innen und ein Paar von Schlitzen 64b entlang einer oberen Kante aufweist, ist gegen den Magneten 60d und die Außenoberfläche des vorderen Formstücks 40 Positioniert und dagegen befestigt, und zwar durch eine Schraube 66, die durch ein Loch in einer dritten sich lateral bzw. seitlich erstreckenden Lasche 64c verläuft und gewindemäßig in bin ausgerichtetes Loch in dem Formstück 40 geschraubt ist. Eine drittes Glied des ferromagnetischen Flußrückführpfades ist eine invertierte L-förmige Stahlplatte 68, deren vertikaler Schenkel ähnlich der Platte 64 geformt ist, und zwar mit sich lateral bzw. seitlich erstreckenden Laschen 68a und 68c, wobei jede dahindurch geformte iöcher besitzt. Ein horizontaler oberer Schenkel 68b der Platte 68 besitzt ein Paar von vorstehenden Laschen 68d entlang seiner entfernten Kante. Die Platte 68 ist gegen die Außenoberfläche des hintersten Formstücks 40 und gegen den entsprechenden Permanentmagneten 60, positioniert und wird dagegen durch eine zweite Schraube 66 gehalten, die sich durch das Loch in der Lasche 68c erstreckt und gewindemäßig mit einem ausgerichteten Loch in dem Formstück 40 in Eingriff kommt. Der obere Schenkel 68b steht nach vorne über die Gehäuse und die obere Abdeckung 58 vor, lagert gegen die obere Kante der mittleren Stahlplatte 62 und wird mit der vorderen Stahlplatte 64 verriegelt bzw. verschränkt, und zwar durch den Eingriff der Laschen 68d in die Schlitze 64b. Unter weiterer Bezugnahme auf die Fig. 5 und 10 weisen die Permanentmagnete 60 und der ferromagnetische Flußrückführpfad Stahlplatten 62, 64 und 68 auf, leiten ein magnetisches Feld über die jeweiligen Bogenkammern, die durch Formstücke 40 und Abdeckungen 42 gebildet sind, wobei das magnetische Feld in einer Kammer in der Richtung umgekehrt ist, und zwar bezüglich des magnetischen Feldes in der anderen Kammer. Die mittlere Stahlplatte 62 ist dem Flußrückführpfad um jede Kammer gemeinsam. Ein oberes Paar von Schrauben 28 erstreckt sich durch Löcher in den Laschen 68a und 64a der Stahlplatten 68 bzw. 64, und zwar durch ausgerichtete Löcher in den Formstücken 40 und lateral offene Schlitze in den Abdeckungen 42 bzw. den Laschen 58a der oberen Abdeckung, um das gesamte obere Gebiet des Bogenlöschkammerteils der Schaltvorrichtung 24 miteinander zu sichern, sowie, um die Vorrichtung 24 an den Kopf 8, wie oben beschrieben wurde, zu halten. Ein unteres Paar von Schrauben 28 hält ähnlich das untere Gebiet des Bogenkammerteils zusammen, aber erstreckt sich nur durch ausgerichtete Löcher in den Formstücken 40.
• Ein bewegbarer überbrückender Kontakt bzw. Brückenkontakt 70 (Fig. 7) ist an den Plunger bzw. Kolben einer Permanentmagnetverriegelungsbetätigungsvorrichtung 72 befestigt, die am besten in Fig. 4 gezeigt ist. Die Betätigungsvorrichtung 72 ist von der Bauart, die im US-Patent 3 040 217, ausgegeben am 19. Juni 1962 an R. A. Conrad gezeigt und beschrieben ist, dessen Offenbarung hierin durch die Bezugnahme mitaufgenommen ist. Die Betätigungsvorrichtung 72 weist ein Paar von zylindrischen Permanentmagneten 74 auf, die axial polarisiert sind und an gegenüberliegenden bzw. entgegengesetzten Enden eines zylindrischen Polstücks 76 aus Magnetstahl angeordnet sind. Die Permanentmagnete 74 sind mit ihren Nordpolen nach innen benachbarte Polstücke 76 angeordnet. Eine nicht-magnetische zylindrische Plungerführung 78 führt die Innenoberfläche der Löcher durch das Polstück 76 und die Magneten 74, wodurch eine Führung für den Stahlplunger 80 vorgesehen wird, der axial innerhalb der Führung 78 hin- und herbewegbar ist. Eine um einen Spulenkörper 84 gewickelte Spule 82 ist über dem Polstück 76 und den Magneten 74 angeordnet. Alternativ kann die Spule 82 zwei Spulen sein, und zwar mit entgegengesetzter Polarität und konzentrisch auf den Spulenkörper 84 angeordnet. Die Anordnung wird zusammen befestigt, und zwar durch ein unteres Stahlrahmenglied 86 mit vier aufwärts abstehenden Schenkein 86a, die sich entlang der Außenoberfläche der Spule 82 erstrecken und einem oberen Stahlrahmenglied 88, das geeignet beabstandete Schlitze besitzt, um die oberen Enden der Schenkel 86a darinnen aufzunehmen und zu befestigen, wie zum Beispiel durch eine Stollenverbindung (staking), eine Senkverbindung (swaging over) oder dergleichen.
• Die Betätigungsvorrichtung 72 ist in ihrer oberen oder unteren Position durch ein Flußmuster von dem jeweiligen Permanentmagneten verriegelt und wird in die entgegengesetzte Position betrieben, und zwar durch Erregen der einzelnen Säule 82 mit einer ausgewählten Polarität, die den Permanentmagnetenfluß aufheben wird, der dazu neigte, den Plunger in seiner existierenden Position zu halten, und sich zu dem magnetischen Fluß des entgegengesetzten Permanentmagneten addieren wird, um den Plunger in die entgegengesetzte Position anzuziehen. Die Richtung kann umgekehrt werden und der Plunger kann durch darauffolgende Erregung der einzelnen Spule 82 mit einer Polarität entgegengesetzt zu der anfänglichen Erregung in die ursprüngliche Position zurückgeführt werden. In der beabsichtigten alternativen Version wird der erforderliche Betrieb erreicht, und zwar durch selektive Erregung einer richtigen der zwei Spulen.
• Eine nicht-magnetische Sechskantkopfschraube 90 erstreckt sich durch ein Freiraumloch in dem oberen Rahmenglied 88 und wird in ein mit einem Gewinde versehenes Loch in dem oberen Ende des Plungers 80 eingeschraubt. Ein einstellbarer Federsitz 92 ist auf dem Schaft der Schraube 90 geschraubt. Der Federsitz 92 besitzt einen aufstehenden ringförmigen Kragen, der zwei konzentrisch angeordnete Schraubendruckfedern 94 und 96 positioniert und getrennt hält. Ein Plattformisolator 28 ist gleitbar über den Schaft der Schraube 90 angeordnet, und liegt auf den Federn 94 und 96 auf. Der Isolator 98 besitzt eine aufstehende, integrale bzw. einstückige Hülse 98a, die die Öffnung dahindurch für die Schraube 90 umgibt. Die Hülse 98a steht in eine zentrale Öffnung 70a in dem bewegbaren Kontakt 70 vor. um die Schraube 90 elektrisch von dem bewegbaren Kontakt 70 zu isolieren. Eine obere Isolatorunterlegscheibe 100 mit einem herabhängenden ringförmigen Kragen 100a ist um den Schaft der Schraube 90 bei der oberen Oberfläche des Kontakts 70 angeordnet, wobei sich der Kragen 100a teleskopartig entlang der Schraube 90 in die Hülse 98a erstreckt. Eine Unterlegscheibe 102 und der sechseckige Kopf der Schraube 90 halten die gesamte bewegbare Kontaktanordnung zusammen. Die axiale Position gestattet eine Einstellung auf Grund von Verschleiß bzw. Abrieb für die Kontakte, während die Kontaktdruckeinstellung durch die axiale Position des Federsitzes 92 auf der Schraube 90 vorgesehen wird. Konzentrische Federn 94 und 96 sehen eine Unterdrückung von irgendwelchen Resonanzfrequenzen während einer Vibration der Vorrichtung, mit der folgenden Eliminierung einer ungewünschten Bewegung des bewegbaren Kontakts 70 vor.
• Wie man in Fig. 7 erkennt, besitzt der bewegbare Kontakt 70 eine flache Basisplatte 70b aus einem schweren Kupfer oder dergleichen, in dem eine zentrale Öffnung 70a gebildet ist. Schenkel 70c erstrecken sich von den gegenüberliegenden bzw. entgegengesetzten seitlichen bzw. lateralen Enden der Platte 70, die voneinander von vorne nach hinten versetzt sind und nach oben in erneut eintretende Krümmungen gebogen bzw. gelockt sind, wobei die entfernten Enden der Schenkel zentral über die Platte 70b angeordnet sind. Ein Paar von Kontaktelementen 70d sind an die obere Oberfläche jedes Schenkels 70c durch Punktschweißen oder dergleichen befestigt. Der Teil jedes Schenkels 70c, der sich über die Kontaktelemente 70d hinaus erstreckt, wird zu ungefähr einem Konvergierpunkt bzw. zusammenlaufenden Punkt 70e abgeschrägt. Die Basisplatte 70b ist ebenfalls mit einem Paar von Löchern 70f versehen, die seitlich auf jeder Seite der Öffnung 70a angeordnet sind. Die Löcher 70f nehmen zusammenarbeitend Vorsprünge 98b (Fig. 8) auf der oberen Oberfläche des Isolators 98 auf, um eine richtige Drehausrichtung des bewegbaren Kontakts 70 bezüglich des Isolators 98 zu halten und der letztere ist mit Schlitzen 98c entlang einer Kante davon versehen, die die aufwärtigen Vorsprünge 88a des oberen Rahmenglieds 88 aufnehmen, um den Isolator 98 geeig-net bzw. richtig drehorientiert bezüglich der Betätigungsvorrichtung 72 und der Bogenkammern zu halten. Die Betätigungsvorrichtung 72 ist an der zusammengebauten Bogenlöschkammeranordnung durch Schrauben 103 befestigt, die durch Freiraumlöcher in dem Formstück 40 verlaufen und in mit Gewinde versehenen Löcher in den aufstehenden Laschen 88a, die in dem oberen Stahlrahmenglied 88 (Fig. 4 und 5) gebildet sind, eingreifen.
• Der Plunger 80 der Betätigungsvorrichtung 72 funktioniert ebenfalls, um einen Schnappwirkungshilfsschalter 104 zu betreiben, der an einem Paar der Schenkel 86a durch einen Bügel bzw. Klammer 106 (Fig. 8) und Schrauben 108 befestigt sind. Ein nicht-magnetischer Knopf 110 ist gewindemäßig mit dem unteren Ende des Plungers 80 verbunden und steht durch ein Loch in dem unteren Rahmenglied 86 vor. Ein Federstahlblatt 112 ist zwischen einem Bügel bzw. Klammer 114, die an der Innenoberfläche des Kopfs 8 (Fig. 3) befestigt ist, und einer Lasche 86b, die von dem unteren Stahlrahmenglied 86 durch eine Schraube 116 vorsteht, befestigt. Die Blattfeder 112 ertreckt sich unterhalb des Rahmenglieds 86 über das Ende des Knopfs 110. Das freie Ende der Blattfeder 112 ist mit einem Bedienungspersonknopf des Schalters 104 ausgerichtet. Wenn der Plunger 80 sich in der unteren Position, wie in der Zeichnung gezeigt, befindet, hält der Knopf 110 die Blattfeder 112 eingedrückt, wobei das freie Ende davon aus dem Eingriff mit dem Betätiger- bzw. Bedienungspersonknopf des Schalters 104 ist. Jedoch, wenn der Plunger 80 in seiner oberen Position ist, gibt der Knopf 110 die Blattfeder 112 frei und die Federvorspannung dieses Glieds bedient den Schalter 104.
• Im Betrieb der erfindungsgemäßen DC-Schaltvorrichtung wird die einzelne Spule 82 (oder die geeignete Spule eines Zwei-Spulenausführungsbeispiels) der Permanentmagnetbetätigungsvorrichtung 72 geeignet durch (nicht gezeigte) Verbindungen von dem Steuerelektronik 30 erregt bzw. mit Energie versorgt, um den Plunger 80 in seine oberste Position zu übertragen, wodurch der Überbrükkungskontakt 70 auf den stationären Kontakten 54 und 56 geschlossen wird. Es sei bemerkt, daß die versetzten Arme 70c des bewegbaren Kontakts 70 sich innerhalb der jeweiligen Bogenlöschkammern gemäß der Ansicht der Fig. 4 und 5 erstrecken. Die hier offenbarte Vorrichtung kann durch die Verwendung einer geeigneten Elektronik in dem Modul 30 als eine Fernleistungssteuervorrichtung oder als ein eine Überlast abfühlender und darauf ansprechender Schaltungsbrecher oder dergleichen verwendet werden. Unabhängig von der Art und Weise, in der die Vorrichtung verwendet wird, wird ein geeignetes Signal von dem Elektronikmodul 30, um die Spule 82 in der entgegengesetzten Polarität zu erregen, die Betätigungsvorrichtung veranlassen, den Plunger 80 in seine unterste Position zu bewegen, wodurch die be-wegbaren überbrückenden Kontakte 70 von den stationären Kontakten 54 und 56 getrennt werden.
• Unter Bezugnahme auf Fig. 9 sei angenommen, daß der Leistungsanschluß 14 mit der positiven Seite einer DC-Hochspannungsleistungsversorgung, wie zum Beispiel 250 Ampere, 270 Volt verbunden ist, während der Leistungsanschluß 16 mit der negativen Seite dieser Versorgung verbunden ist. Das magnetische Feld über die Bogenkammer, die den stationären Kontakt 54 enthält, ist aus der Papierebene heraus zu dem Betrachter hin gerichtet. Auf die Trennung hin wird ein Bogen zwischen dem stationären Kontaktelement 54 und dem bewegbaren Kontaktelement 70d und zwischen dem anderen bewegbaren Kontaktelement 70d und dem stationären Kontakt 56 gezogen. Der Positivpotentialbogen bei dem stationären Kontakt 54 wird durch einen Pfeil 120 dargestellt, der von dem stationären Kontakt zu dem bewegbaren Kontakt gerichtet ist. Der Bogen bei dem stationären Kontakt 56 und dem bewegbaren Kontakt 70d wird durch einen nach oben gerichteten Pfeil 122 dargestellt. Die zwei Bögen 120 und 122 neigen dazu, zu expandieren und die durch die Magnetfelder in den jeweiligen Kammern angelegte Kraft bewegt den Bogen 120 nach links entlang der zugespitzten Ausdehnung 70 jedes bewegbaren Kontakts 70 zu dem Leiter 48 hin. Das Anodenende des Bogens 120 bei dem stationären Kontakt 54 und dem Leiter 46 bewegt sich um eine Ecke mit kurzem Radius des Leiters 46 zu der Bogenläuferoberfläche davon hin. Weil ein Anodenende des Bogens sich leichter bzw. schneller als ein Kathodenende des Bogens bewegt, ist es bevorzugt, daß es das Anodenende ist, das die irregulärere Oberfläche, die den Kontakt 54 und den Leiter 56 aufweist, entlang fährt, und daß sich das Kathodenende entlang der flachen Oberfläche des bewegbaren Kontakts 70 bewegt.
• Während der Bogen 120 sich verlängert und die Spannung davon erhöht, läuft der Bogen 122 ebenfalls nach links unter der Vorspannung des magnetischen Feldes in der vorderen Kammer, aber innerhalb eines eingegrenzteren Gebiets. Die zwei Bögen 120 und 122 errichten zusätzliche Bogenspannungen V&sub1;&sub2;&sub0; und V&sub1;&sub2;&sub2;, die man in Fig. 11 erkennen kann. Die kumulative Spannung dieser zwei Bögen wird durch V120+122 in Fig. 11 dargestellt, die primär ansteigt, wenn sich der Bogen 120 (Fig. 9) verlängert, und zwar durch die Bewegung des Kathodenendes entlang des bewegbaren Kontakts 70 zu dem Ende 70e hin. Während dieser Zeit nimmt der entsprechende Strom I120,122 etwas ab, wie in Fig. 12 gezeigt ist. Innerhalb eines kleinen Zeitintervalls befestigt sich der Bogen 120 an den gegenüberliegenden tränenförmigen Leiter 48 innerhalb der Bogenkammer, der bzw. die zu dem stationären Kontakt 54 gehört, wodurch ein Strompfad durch den Bogen 120 von dem Leiter 46 zu dem Leiter 48 errichtet wird, und deshalb von dem Lei-stungsanschluß 14 zu dem Leistungsanschluß 16. Insofern, als der Leiter 48 in der hinteren Kammer gemeinsam und leitend mit dem Leiter 48 in der vorderen Kammer, an dem das stationäre Kontaktelement 56 angebracht ist, befe-stigt ist, wird der Strompfad, der sich zuvor von dem bewegbaren Kontakt 70 von dem Leiter 46 und von dem be-wegbaren Kontakt 70 zu dem Leiter 48 erstreckt hat, nun eliminiert und der Bogen 122 wird ebenfalls eliminiert. Danach schreitet ein einzelner Bogen 124 entlang den Bogenläuferoberflächen der Leiter 46 und 48 innerhalb der hintersten Kammer nach oben in die Splitterplatten 44 fort. Wie oben erwähnt wurde, bewegt sich ein Bogen im allgemeinen schneller entlang seinem Anodenende als ent-lang seinem Kathodenende und aus diesem Grund bewegt sich das Anodenende des Bogens 124 schneller entlang der Bogenläuferoberfläche des Leiters 46 und führt das Kathodenende davon entlang der Bogenläuferoberfläche des Leiters 48 an. Wenn sich der Bogen 124 entlang den Bogenläuferoberflächen bewegt und verlängert wird, steigt dessen Spannung V&sub1;&sub2;&sub4; an, wodurch der Strom I&sub1;&sub2;&sub4;, wie in den Fig. 11 und 12 gezeigt ist, abnimmt. Der größere Spalt 45 (Fig. 8) zwischen der Bogenläuferoberfläche und den Splitterplatten ist an der Anodenseite der Kammer angeordnet, und zwar wegen der zuvor genannten allgemeinen Charakteristik des Anodenendes, das schneller bewegbar ist als das Kathodenende. Der Bogen 124 wird zuerst in Segmente mittlerer Länge zwischen den benachbarten herabhängenden Enden der Splitterplatten 44c und zwischen 44c und 44b getrennt und wird danach in kleinere Längen gesplittet, wenn sich diese Segmente in die kleineren Spalte zwischen den Splitterplatten 44a und die benachbarten Platten 44a, 44b oder 44c bewegen. Befindet sich einmal der Bogen innerhalb der Splitterplatten, befindet sich die Spannung bei dem Niveau VEXT in Fig. 11, wodurch der Strom 1124 auf Null getrieben wird, um die Schaltung zu unterbrechen.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung wirkt dahingehend, einem Bogen in jeder Kammer zwischen dem jeweiligen stationären Kontakt und dem gemeinsamen bewegbaren Überbrückungskontakt zu errichten, und bewegt dann diesen Bogen in beiden Kammern durch magnetische Felder, die durch Permanentmagneten in umgekehrte Richtungen in den jeweiligen Kammern angelegt werden. Einer dieser Bögen befestigt sich an einem beabstandeten Leiter, der leitend gemeinsam mit dem stationären Kontakt in der gegenüberliegenden Kammer ist, um einen Strompfad direkt zwischen den Leistungsanschlüssen durch die Leiter zu errichten und um den Strompfad von dem bewegbaren Kontakt zu entfernen, wodurch der Bogen in einer der Kammern eliminiert bzw. gelöscht wird. Danach wird der Bogen nach oben in Splitterplatten bewegt, um ihn zu verlängern bzw. zu strecken und dessen Spannung zu erhöhen, wodurch der Strom auf Null getrieben wird und die Schaltung unterbrochen wird. In dem Fall, daß die Polarität an den Leistungsanschlüssen umgekehrt wird, funktioniert die Zwei-Kammerstruktur mit umgekehrt gerichteten Magnetfeldern der Permanentmagnete, die hier vorgesehen wird, auf dieselbe Art und Weise, außer daß der Bogen in der hinteren Kammer eliminiert wird und in der vorderen Kammer gelöscht wird.
• Unter Bezugnahme auf die Fig. 10 sind die besondere Struktur und Anordnung der Permanentmagnete und des ferromagnetischen Flußrückkehrpfads vorgesehen, um den Bogen in eine abschließende bzw. finale stabile Position gegen eine elektromagnetisch nicht-leitende Seitenwand der isolierenden Bogenkammer zu treiben, während er noch innerhalb des Gebiets der Splitterplatten ist, wodurch der Bogen in diesem Gebiet gehalten wird. Dies eliminiert die Notwendigkeit zum Vorsehen eines Labyrinths von Nuten für die oberen Enden der Splitterplatten, was die Konstruktion vereinfacht, da sich der Bogen nicht über das Ende der Splitterplatten erstrecken und sich erneut errichten kann. Wie man in Fig. 10 erkennt, ist die obere Kante des Magneten 60d zwischen den oberen und unteren Enden der Splitterplatten 44 angeordnet. Jedoch kann der ferromagnetische Flußrückkehrpfad, der die mittlere Platte 62, die obere Pltte 68b und die vordere Platte 64 aufweist, eine vollständige magnetische Schleife um das obere Ende der Bogenkammer vorsehen. Überall in den zentralen Gebieten der Kammer ist das magnetische Feld gerade über die Kammer von dem Magneten 60d durch die Platte 64, die obere Platte 68b und die mittlere Platte 62 über die Kammer zum Magneten 60d gerichtet, jedoch tritt an dem oberen Ende des Magneten 60d das herkömmliche Fransen bzw. Streifenbildung der magnetischen Flußlinien auf. Eine derartige Ausfransung bzw. Streifenbildung ist insbesondere in umgekehrte Schleifen gerichtet, und zwar durch das Vorhandensein des ferromagnetischen Rückkehrpfads, so daß sich die oberen Flußlinien auf sich selbst zurückdrehen und zu der vorderen Platte 64 zurückkehren. Diese Krümmung des Flußmusters in der Nähe des oberen Endes des Magneten 60d verursacht eine Krümmung in der Trajektorie des Bogens 124, wenn er sich von zwischen den Kontakten 56 und 70d nach oben entlang der Bogenläuferoberfläche der Leiter 46 und 48 und in das Gebiet der Splitterplatten 44 bewegt. Wenn sich der Bogen nach oben in das Splitterplattengebiet der Bogenkammer bewegt, krümmt sich seine Trajektorie oder Pfad schärfer nach rechts als man in Fig. 10 erkennen kann, bis er gegen die rechte Innenoberfläche der Wand des Formstücks 40 auftrifft, wobei die Wandoberfläche und das magnetische Feld den Bogen an einer Bewegung aus dieser finalen stabilen Position hindern. Um dieses wiederholte Auftreten des Bogens bei der finalen stabilen Position zu kompensieren, wird die Wand des Formstücks 40 in der Dicke bei 40e (Fig. 10) erhöht, um die Wärme des Bogens zu absorbieren und um besser der Erosion davon zu widerstehen.
• Oben wurde eine DC-Schaltvorrichtung für DC-Hochspannungsleistung beschrieben, die innerhalb einer kompakten und leichtgewichtigen Struktur enthalten ist, die sie geeignet macht zur Verwendung in gewichts- und volumensensitiven Anwendungen, wie zum Beispiel in einer Luftfahrzeuganwendung. Die Einrichtung wurde symmetrisch aus Kosteneffizienz bei der Herstellung gemacht, und um zu ermöglichen, daß diese als eine nicht-polarisierte Schalteinrichtung verwendet wird, um sich der umgekehrten Polarität der DC-Leistung anzupassen. Obwohl die Einrichtung in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel offenbart wurde, sollte man verstehen, daß verschiedene Modifikationen gemacht werden können, ohne von dem Schutzumfng der angefügten Patentansprüche abzuweichen.

Claims (15)

1. Gleichstromschaltvorrichtung (24), die folgendes aufweist:

ein Paar von Bogenlöschkammern, wobei jede ein beabstandetes Paar von fixierten bzw. befestigten Leitern (46, 48) aufweist, wobei die jeweiligen Leiter der einen Kammer leitend mit jeweiligen entsprechenden Leitern einer anderen der Kammern und mit jeweiligen Leistungsanschlüssen (14, 16) der Vorrichtung verbunden sind;

ein erster stationärer Kontakt (54), der leitend an einem der Leiter (46) in der einen Kammer angebracht bzw. befestigt ist und ein zweiter stationärer Kontakt (56), der leitend an einem gegenüberliegenden bzw. entgegengesetzten der Leiter (48) in der anderen Kammer angebracht bzw. befestigt ist; und ein bewegbarer Kontakt (70), der sich innerhalb jeder Kammer erstreckt und bewegbar ist, und zwar in und aus überbrückendem bzw. brückenartigem Eingriff mit den ersten (54) und zweiten (56) stationären Kontakten, wobei der bewegbare Kontakt (70) erste (120) und zweite (122) Bögen zwischen dem bewegbaren Kontakt und den ersten bzw. zweiten stationären Kontakten errichtet, und zwar auf eine Bewegung hinaus dem überbrückenden Eingriff damit, wobei der erste Bogen (120) von dem bewegbaren Kontakt (70) zu einem gegenüberliegenden bzw. entgegengesetzten Leiter (48) in der einen Kammer überträgt bzw. übertragen wird, wodurch ein Strompfad errichtet wird, der den ersten Bogen (120) direkt zwischen dem jeweiligen beabstandeten Paar von Leitern (46, 48) aufweist, wobei bzw. wodurch der zweite Bogen (122) eliminiert bzw. gelöscht wird.

2. Gleichstromschaltvorrichtung (24) nach Anspruch 1, wobei die Bogenlöschkammern eine Vielzahl von Bogensplitterplatten (44) aufweist und wobei das beabstandete Paar von Leitern (46, 48) in jeder der Kammern zusammenarbeitende Bogenläufer aufweist, die zu den Splitterplatten (44) hin divergieren, die den ersten Bogen (120) in die Splitterplatten lenken bzw. richten, wobei der Bogen gelöscht wird, um den Stromfluß zwischen den Anschlüssen (14, 16) zu unterbrechen.

3. Gleichstromschaltvorrichtung (24) nach Anspruch 2, wobei magnetische Felder über die Kammern normal zu den ersten (120) und zweiten (122) Bögen vorgesehen sind, wobei die Polarität der Magnetfelder vorbestimmt ist, und zwar bezüglich der Stromfließrichtung in dem ersten Bogen (120), um eine magnetische Kraft innerhalb der einen Kammer zu errichten, die die Bewegung des ersten Bogens (120) zu dem gegenüberliegenden bzw. entgegengesetzten Leiter (48) in der einen Kammer hin unterstützt.

4. Gleichstromschaltvorrichtung (24) nach Anspruch 3, wobei die Polarität des Magnetfeldes in der anderen Kammer umgekehrt ist bezüglich der Polarität des Magnetfeldes in der einen Kammer, was den Betrieb und die Leistung der Vorrichtung unabhängig von der Umkehr der Gleichstrompolarität bei den Leistungsanschlüssen (14, 16) macht.

5. Gleichstromschaltvorrichtung (24) nach Anspruch 4, wobei die Magnetfelder durch Permanentmagnetmittel (60) vorgesehen sind, und zwar neben den jeweiligen Kammern angeordnet.

6. Gleichstromschaltvorrichtung (24) nach Anspruch 5, die ferromagnetische Flußrückkehrpfade bzw. Flußrückführpfade (62, 64, 68) aufweist, und zwar außen angeordnet, um die jeweiligen Kammern und Permanentmagnetmittel (60).

7. Gleichstromschaltvorrichtung (24) nach Anspruch 6, wobei die Permanentmagnetmittel (60) mit dem ferromagnetischen Flußrückkehrpfad (62, 64, 68) zusammenarbeiten, ein Flußmuster des Magnetfeldes richten, und zwar in einer Vielzahl von wieder eintretenden Schleifen mit abnehmendem Radius in der Nähe eines Endes der Splitterplatten (44), wobei das Magnetfeld den ersten Bogen (120) gegen eine Innenseitenwand der Kammer bei einer Position innerhalb der Splitterplatten (44) treibt und den ersten Bogen (120) stabil bei der Position hält, und den ersten Bogen (120) daran hindert, über das Ende der Splitterplatten (44) zu laufen.

8. Gleichstromschaltvorrichtung (24) nach Anspruch 7, wobei die Innenseitenwand der Kammer in der Materialstärke bzw. -dicke bei der Position (40e) verstärkt bzw. erhöht wird.

9. Gleichstromschaltvorrichtung (24), die folgendes aufweist:

erste und zweite Bogenlöschkammern, wobei jede eine Vielzahl von Bogensplitterplatten (44) und ein Paar von beabstandeten Bogenläufern (46, 48) aufweist; Mittel (14a, 16a), die elektrisch entsprechende Bogenläufer jeder der Kammern mit einem jeweiligen Leistungsanschluß (14, 16) der Vorrichtung verbinden;

einen ersten stationären Kontakt (54), und zwar befestigt bzw. angebracht an einem der Bogenläufer (46) in der ersten Kammer, und einen zweiten stationären Kontakt (56) befestigt bzw. angebracht an einem entgegengesetzten bzw. gegenüberliegenden der Bogenläufer (48) in der zweiten Kammer; und ein bewegbarer Kontakt (70), der die stationären Kontakte (54, 56) in einer geschlossenen Position ü.berbrückt und bewegbar ist in eine offene Position, um den bewegbaren Kontakt (70) von den stationären Kontakten (54, 56) zu trennen;

einen Bogen (120), der zwischen dem bewegbaren Kontakt (70) und dem ersten stationären Kontakt (54) in der ersten Kammer gezogen wird, der von dem bewegbaren Kontakt (70) zu einem anderen (48) des Paars von beabstandeten Bogenläufern innerhalb der ersten Kammer überträgt bzw. übertragen wird, wobei der Bogen (120), der die Bogenläufer (46, 48) in der ersten Kammer überbrückt, einen Strompfad zwischen den Leistungsanschlüssen (14, 16) durch die jeweiligen Bogenläufer (46, 48) und die elektrischen Verbindungsmittel (14a, 16a) errichtet, und zwar im Neben- bzw. Kurzschluß mit dem bewegbaren Kontakt (70), wobei bzw. wodurch ein Bogen (122) in der zweiten Kammer eliminiert bzw. gelöscht wird.

10. Gleichstromschaltvorrichtung (24) nach Anspruch 9, die Permanentmagnetmittel (60) aufweist, und zwar angeordnet neben den Kammern zum Vorsehen von Magnetfeldern über die Kammern, und zwar normal bzw. senkrecht zu einem Bogen (120, 122), der zwischen einem jeweiligen stationären Kontakt (54, 46) und dem bewegbaren Kontakt (70) gezogen ist, wobei die Magnetfelder gerichtet sind, um eine Magnetkraft zu errichten, die von einem Bogenläufer (46) mit dem stationären Kontakt (54) daran befestigt, zu dem anderen Bogenläufer (48) innerhalb einer jeweiligen Kammer gerichtet ist, wobei die Magnetkraft die Bewegung des Bogens (120), der zwischen dem bewegbaren Kontakt (70) und dem ersten stationären Kontakt (54) gezogen ist zu unterstützen, um das Paar von Bogenläufern (46, 48) innerhalb der ersten Kammer zu überbrücken.

11. Gleichstromschaltvorrichtung (24) nach Anspruch 9, die einen ferromagnetischen Flußrückführ- bzw. - rückkehrpfad (62, 64, 68) aufweist, und zwar außerhalb der jeweiligen Kammer und der daneben angeordneten Permanentmagnetmittel (60) angeordnet.

12. Gleichstromschaltvorrichtung (24) nach Anspruch 11, wobei:

die Kammern je ein Isoliergehäuse (40, 42) aufweisen, die die Splitterplatten (44), das Paar von Bogenläufern (46, 48) und einen jeweiligen des einen stationären Kontakts (54, 56) zwischen gegenüberliegenden Seitenwänden des Gehäuses enthält;

die Permanentmagnetmittel (60) gegen eine Außenoberfläche einer der Wände von jeder Kammer angeordnet sind;

die Kammern mit einer gegenüberliegenden bzw. entgegengesetzten (42) der Seitenwände jeder Kammer wechselseitig benachbart angeordnet sind; und

der ferromagnetische Flußrückkehrpfad magnetisch verbundene ferromagnetische Platten (64, 68) aufweist, die über den Permanentmagnetmitteln liegen und eine Mittelplatte (62) aus ferromagnetischem Material besitzt, und zwar angeordnet zwischen den wechselseitig benachbarten Seitenwänden (42) der Kammern, wobei die Mittelplatte (62) ebenfalls magnetisch mit den ferromagnetischen Platten (64, 68), die über den Permanentmagnetmitteln (60) liegen und einen Flußpfad vorsehen, der beiden Kammern gemeinsam ist, verbunden ist.

13. Gleichstromschaltvorrichtung (24) nach Anspruch 12, wobei die Polarität des Magnetfeldes über die erste Kammer umgekehrt ist bezüglich der Polarität des Magnetfeldes über die zweite Kammer.

14. Gleichstromschaltvorrichtung (24) nach Anspruch 11, wobei die Kammern jeweils ein Isoliergehäuse (40, 42) mit gegenüberliegenden Innenseitenwänden aufweisen, wobei das Paar von Bogenläufern (46, 48) zwischen den Innenseitenwänden angeordnet ist, wobei die Bogenläufer (46, 48) zusammenarbeitende Oberflächen besitzen, die in einer ersten Richtung divergieren, wobei die Innenseitenwände Nuten (409, 429) besitzen, die die seitlichen Kanten der Splitterplatten (44) Aufnehmen, um die Splitterplatten in einer Reihe zu positionieren, die sich transversal bzw. quer zu der ersten Richtung erstreckt, wobei die Splitterplatten (44) längs in der ersten Richtung orientiert sind und transversal bzw. quer zu der ersten Richtung beabstandet sind; wobei die Permanentmagnetmittel (60) an einer Außenoberfläche von einer (40) der Seitenwände angeordnet sind und eine Kante davon besitzen, und zwar unmittelbar neben gegenüberliegenden Enden der Splitterplatten angeordnet, wobei die ferromagnetische Platte (64, 68) über den Permanentmagnetmitteln (60) liegt, wobei sich die Permanentmagnetmittel darüber hinaus erstrecken, und zwar zusammenerstreckend mit den Splitterplatten (44), die Streifen- bzw. Randfluß-muster ("fringing flux-Muster") des magnetischen Feldes bei der Kante akzentuieren bzw. hervorheben und eine Magnetkraft auf den Bogen (120, 124) errichten, die den Bogen gegen eine Innenseitenwandoberfläche innerhalb der Reihe von Splitterplatten treiben, wodurch bzw. wobei verhindert wird, daß der Bogen aus den Splitterplatten austritt.

15. Gleichstromschaltvorrichtung (24) nach Anspruch 10, wobei die Permanentmagnetmittel (60) eine Vielzahl von Permanentmagneten (60a, 60b, 60c, 60d) aufweisen, wobei ein erster Permanentmagnet (60a) in der Nähe des jeweiligen stationären Kontakts (54, 56) angeordnet ist, wobei zweite (60b) und dritte (60c) Permenentmagneten in der Nähe der Enden der Bogenläufer (46, 48) angeordnet sind, und zwar eng benachbart zu den Splitterplatten (44), und wobei ein vierter Permanentmagnet (60d) wechselseitig angeordnet ist, und zwar über die ersten, zweiten und dritten Magneten, wobei die Polarisation des vierten Permanentmagneten in einer in-Reihe-Beziehung mit der Polarisation der ersten, zweiten und dritten Permanentmagneten ist.