EP0354445A2 - Schaltkammer eines Vakuumschalters - Google Patents

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EP0354445A2
EP0354445A2 EP89114173A EP89114173A EP0354445A2 EP 0354445 A2 EP0354445 A2 EP 0354445A2 EP 89114173 A EP89114173 A EP 89114173A EP 89114173 A EP89114173 A EP 89114173A EP 0354445 A2 EP0354445 A2 EP 0354445A2
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EP
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contact
switching chamber
end part
vacuum switch
housing
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EP0354445B1 (de
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Karl Dipl.-Ing. Stegmüller
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Schneider Electric Sachsenwerk GmbH
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Sachsenwerk Licht und Kraft AG
Sachsenwerk AG
AEG Sachsenwerk GmbH
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    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
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    • H01H33/66207—Specific housing details, e.g. sealing, soldering or brazing
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    • H01H33/662—Housings or protective screens
    • H01H33/66238—Specific bellows details
    • H01H2033/66246—Details relating to the guiding of the contact rod in vacuum switch belows

Definitions

  • the innovation relates to a switching chamber of a vacuum switch according to the preamble of claim 1.
  • Such a switching chamber is known from US-PS 30 82 307, in which a double-curved metallic intermediate part is provided in Figure 6 between the contact pin and insulator.
  • the distance between the two parts is relatively small and the intermediate part overlaps the contact bolt at the connection point, which corresponds to a rigid clamping.
  • the insulator is a glass tube into which the other end of the intermediate part is melted. Due to the features described, the intermediate part can be regarded as relatively stiff.
  • the known switching chamber is not suitable for large numbers of switching with large current loads.
  • the innovation is based on the task of further developing switching chambers of the known type for mastering large currents with high switching numbers.
  • the switching chamber consists of a movable contact 1, and a fixed contact 2, the fixed contact pin 3 of Figure 1 is connected to a crossbar 7 via a screw 11.
  • the contacts 1, 2 are surrounded by a housing which consists of two ceramic tubes 5 and a jacket tube 6 made of metal arranged between them.
  • the housing is connected to the fixed contact pin 3 via the end part 4.
  • the chamber On the side of the movable contact 1, the chamber is closed in a vacuum-tight manner by an end cover and a bellows.
  • a guide bush 8 supports the contact pin of the movable contact.
  • the guide bush 8 is mounted in the support body 9.
  • FIG. 2 shows an embodiment of the end part 4 in the form of a simple shaft.
  • the end part 4 is fastened with its outer end 4a to the end face 14 of the ceramic tube 5, while it is likewise fastened with its end face to the outer surface 12 of the contact bolt 3 at the inner end 4b.
  • a multi-shaft end part 4 is shown especially for switchgear chambers with a large diameter.
  • the connection points are subject to the same criteria as in FIG. 2.
  • it is particularly advantageous if the length of the neutral fiber of the End part is at least 1.5 times longer than the linear distance a between the outer fastening point and the lateral surface 12 of the contact bolt 3.
  • Such a shape also allows forces acting in the lateral or twisting direction to be absorbed on the fixed contact 2 without endangering the housing.
  • the end part 4 not only has a wavy shape, but that it is fastened with the end face to the connecting pieces 5 and 3, respectively.
  • the shrinkage stresses which arise due to the different thermal expansion coefficients of the ceramic material and the material for the end part can be kept within low limits. These shrinkage stresses decrease with the ratio of the thicknesses s of the end part 4 to the thickness t of the ceramic tube 5.
  • the frontal attachment to both ends of the end part 4 means a certain flexibility of the same. Due to this articulation, the spring constant of the end part 4 is lower than with a fastening which corresponds to a rigid clamping.
  • the fastening of the end part 4 according to the invention with the contact bolt 3 also secures the under asymmetric loads large short-circuit currents possible adjustment forces in the sense of a slight rotation of the contact bolt around the end part 4.
  • the end part 4 is an elastic component despite its low spring constant. So that the housing does not swing up and down due to slight vibrations, it is advantageous to arrange an elastic support ring 15 between the guide bushing 8 and the support body 9 without gaps.
  • a buffer 10 should be arranged around the fixed contact pin, against which the housing can preferably strike with the outer edge of the ceramic tube 5 in the event of elastic deflections. Such elastic deformations are limited by this buffer and thus ensure that the associated stresses remain limited to low values.

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Abstract

Bei einer Schaltkammer eines Vakuumschalters mit einem wenigstens ein Isolierrohr aufweisenden Gehäuse und einem durch einen die Schaltkammer tragenden Kontaktbolzen (3) gehaltenen ortsfesten Kontakt (2) berührt ein in etwa in Richtung der Schalterachse beweglicher, über einen Faltenbalg vakuumdicht mit dem Gehäuse (5,6) verbundenen Kontakt (1) den ortsfesten Kontakt (2) in der eingeschalteten Stellung stirnseitig unter der Wirkung einer Kontaktkraftfeder, wobei ein das Isolierrohr (5) mit dem Kontaktbolzen (2) des Gehäuses vakuumdicht verbindendes, gekrümmtes Abschlußteil (4) die beim Einschalten des Vakuumschalters entstehenden Stoßbelastungen auf das Gehäuse (5,6) überträgt. Um hierbei große Ströme bei hohen Schaltzahlen beherschen zu können, besitzt das Abschlußteil (4) eine wellige Form mit wenigstens einer vollen Welle und ist mit der äußeren Schnittkante an der Stirnseite (14) des als Keramikrohr (5) ausgebildeten Isolierrohres und mit der inneren Schnittkante an der Mantelfläche (12) des den ortsfesten Kontakt (2) tragenden Kontaktbolzens (3) befestigt.

Description

  • Die Neuerung betrifft eine Schaltkammer eines Vakuum­schalters nach den Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Eine solche Schaltkammer ist aus der US-PS 30 82 307 bekannt, bei der in Figur 6 zwischen dem Kontaktbolzen und Isolator ein zweifach gekrümmtes metallisches Zwi­schenteil vorgesehen ist. Der Abstand zwischen den beiden Teilen ist relativ gering und das Zwischenteil überlappt den Kontaktbolzen an der Verbindungsstelle, was einer starren Einspannung entspricht. Der bildlichen Darstellung nach handelt es sich bei dem Isolator um ein Glasrohr, in den das andere Ende des Zwischenteils eingeschmolzen ist. Auf Grund der geschilderten Merkmale ist das Zwischen­teil als verhältnismäßig steif anzusehen. Somit eignet sich die bekannte Schaltkammer nicht für große Schalt­zahlen bei großen Strombelastungen.
  • Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, Schaltkammern der bekannten Art zur Beherrschung großer Ströme bei hohen Schaltzahlen weiterzuentwickeln.
  • Die Lösung der Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Schutzanspruchs erreicht. Mit dem erfindungsgemäßen Abschlußteil gelingt eine weitgehende mechanische Entkopplung des Gehäuses, so daß die auf den ortsfesten Kontakt vor allem beim Einschalten geäußerten Stoßbelastungen nicht oder nur in geringem Maße auf die Bauteile und Verbindungsstellen des Gehäuses übertragen werden. Die gewählte Ausführung ist außerdem auch un­empfindlich gegen die bei großen Kurzschlußströmen in mehrphasigen Netzen in seitlicher Richtung zur Achse der Schaltkammer wirkenden Kräfte.
  • Die Vorteile der Erfindung lassen sich am besten an Hand der Figuren erläutern.
    • Figur 1 Schnitt durch eine erfindungs­gemäße Schaltkammer.
    • Figur 2 Befestigung des Abschlußteils.
  • Die Schaltkammer besteht aus einem beweglichen Kontakt 1, und einem ortsfesten Kontakt 2, dessen ortsfester Kontakt­bolzen 3 nach Figur 1 über eine Schraubverbindung 11 mit einer Traverse 7 verbunden ist. Die Kontakte 1, 2 sind von einem Gehäuse umgeben, das aus zwei Keramikrohren 5 und einem dazwischen angeordneten Mantelrohr 6 aus Metall be­steht. Das Gehäuse ist über das Abschlußteil 4 mit dem orts­festen Kontaktbolzen 3 verbunden. Auf der Seite des beweg­lichen Kontaktes 1 wird die Kammer durch einen Abschluß­deckel und einen Faltenbalg vakuumdicht verschlossen. Eine Führungsbuchse 8 stützt den Kontaktbolzen des beweglichen Kontakts. Die Führungsbuchse 8 ist im Stützkörper 9 gela­gert.
  • In Figur 2 ist eine Ausführungsform des Abschlußteils 4 in Gestalt einer einfachen Welle dargestellt. Das Abschluß­teil 4 ist mit seinem äußeren Ende 4a an der Stirnfläche 14 des Keramikrohres 5 befestigt, während es am inneren Ende 4b ebenfalls mit seiner Stirnseite an der Mantelfläche 12 des Kontaktbolzens 3 befestigt ist. In Figur 1 ist besonders für Schaltkammern mit großem Durchmesser ein mehrwelliges Ab­schlußteil 4 dargestellt. Dabei unterliegen die Verbin­dungsstellen aber denselben Kriterien, wie bei Figur 2. Nach einem Unteranspruch des Gebrauchsmusters ist es be­sonders vorteilhaft, wenn die Länge der neutralen Faser des Abschlußteils wenigstens 1,5 mal länger als die lineare Entfernung a zwischen der äußeren Befestigungsstelle und der Mantelfläche 12 des Kontaktbolzens 3 beträgt. Eine solche Formgebung gestattet auch das Auffangen von in seit­licher oder verdrehender Richtung wirkenden Kräfte auf den ortsfesten Kontakt 2, ohne das Gehäuse zu gefährden.
  • Im Sinne der Aufgabenstellung wird es als besonders vorteil­haft angesehen, daß das Abschlußteil 4 nicht nur eine wellige Form hat, sondern daß es jeweils mit der Stirnseite an den Anschlußstücken 5 bzw. 3 befestigt ist. Bezüglich der Be­festigungsstelle mit dem Keramikrohr 5 kann auf diese Weise die auf Grund der unterschiedlichen Wärmedehnungskoeffi­zienten des Keramikmaterials und des Werkstoffs für das Abschlußteil entstehenden Schrumpfspannungen in niedrigen Grenzen gehalten werden. Diese Schrumpfspannungen nehmen mit dem Verhältnis der Dicken s des Abschlußteils 4 zur Dicke t des Keramikrohres 5 ab. Außerdem bedeutet die stirnseitige Befestigung an beiden Enden des Abschluß­teils 4 eine gewisse Gelenkigkeit derselben. Durch diese Gelenkigkeit wird die Federkonstante des Abschlußteils 4 niedriger als bei einer Befestigung, die einer starren Einspannung entspricht. Die erfindungsgemäße Befestigung des Abschlußteils 4 mit dem Kontaktbolzen 3 sichert außer­dem noch die bei asymmetrischen Belastungen unter großen Kurschlußströmen möglichen Verstellkräfte im Sinne einer leichten Drehung des Kontaktbolzens um das Abschlußteil 4.
  • Das Abschlußteil 4 ist trotz seiner geringen Federkonstanten ein elastisches Bauteil. Damit das Gehäuse nicht durch ge­ringe Erschütterungen auf- und abschwingt ist es vorteil­haft, zwischen der Führungsbuchse 8 und dem Stützkörper 9 einen elastischen Stützring 15 spaltfrei anzuordnen. Außer­dem sollte um den ortsfesten Kontaktbolzen ein Puffer 10 angeordnet werden, gegen den das Gehäuse vorzugsweise mit dem äußeren Rand des Keramikrohrs 5 bei elastischen Aus­schlägen anschlagen kann. Durch diesen Puffer werden solche elastischen Verformungen begrenzt und somit dafür gesorgt, daß die damit verbundenen Beanspruchungen auf niedrige Werte begrenzt bleiben.
    • Liste der Bezugszahlen
  • beweglicher Kontakt 1
    ortsfester Kontakt 2
    Kontaktbolzen 3
    Abschlußteil 4
    Enden des Abschlußteils 4a, 4b
    Keramikrohr 5
    Mantelrohr 6
    Anschlußkörper 7
    Führungsbuchse 8
    Stützkörper 9
    Puffer 10
    Verschraubung 11
    Mantelfläche der Kontaktbolzen 12
    Lötverbindung 13
    Stirnfläche des Keramikrohrs 14
    elastischer Stützring 15

Claims (8)

1. Schaltkammer eines Vakuumschalters mit einem wenig­stens ein Isolierrohr aufweisenden Gehäuse, einem durch einen die Schaltkammer tragenden Kontaktbolzen gehaltenen ortsfesten Kontakt, einem in etwa in Rich­tung der Schalterachse beweglichen, über einen Falten­balg vakuumdicht mit dem Gehäuse verbundenen Kontakt, der den ortsfesten Kontakt in der eingeschalteten Stellung stirnseitig unter der Wirkung einer Kontakt­kraftfeder berührt, und einem das Isolierrohr mit dem Kontaktbolzen des Gehäuses vakuumdicht verbindenden, gekrümmten Abschlußteil der die beim Einschalten des Vakuumschalters entstehenden Stoßbelastungen auf das Gehäuse überträgt,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Abschlußteil (4) eine wellige Form mit wenig­stens einer vollen Welle besitzt und mit der äußeren Schnittkante an der Stirnseite (14) des als Keramik­rohr (5) ausgebildeten Isolierrohres und mit der inneren Schnittkante an der Mantelfläche (12) des den ortsfesten Kontakt (2) tragenden Kontaktbolzens (3) befestigt ist.
2. Schaltkammer eines Vakuumschalters nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Enden (4a, 4b) des Abschlußteils (4) in einem zumindest annähernd rechten Winkel zu den Befestigungs­flächen (12, 14) des Kontaktbolzens (3) und des Kera­mikrohres (5) angeordnet sind.
3. Schaltkammer eines Vakuumschalters nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die neutrale Faser (Mittellinie) des Abschluß­teils (4) wenigstens 1,5 mal länger als der Abstand (a) zwischen den Befestigungsstellen ist.
4. Schaltkammer eines Vakuumschalters nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Abschlußteil (4) aus einem Chrom-Nickel-Stahl von maximal 1 mm Wandstärke besteht.
5. Schaltkammer eines Vakuumschalters nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Befestigung des Abschlußteils (4) durch Lötverbindungen erfolgt.
6. Schaltkammer eines Vakuumschalters nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Befestigung des Abschlußteils (4) durch Schweißverbindungen erfolgt.
7. Schaltkammer eines Vakuumschalters nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Eigenbewegung des Gehäuses durch einen elastischen Stützring (15) und einen dämpfenden Puffer (10) begrenzt ist.
8. Schaltkammer eines Vakuumschalters nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Stützring (15) zwischen einer den beweglichen Kontakt (1) führenden Buchse (8) und einem festen Stützkörper (9) eingebaut ist, während der Puffer (10) mit der Stirnfläche (14) des Keramikrohrs (5) zusammen­wirkt.
EP89114173A 1988-08-06 1989-08-01 Schaltkammer eines Vakuumschalters Expired - Lifetime EP0354445B1 (de)

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EP0354445A3 EP0354445A3 (en) 1990-12-12
EP0354445B1 EP0354445B1 (de) 1994-12-28

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