WO2010086236A1 - Vacuum interrupter - Google Patents

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WO2010086236A1
WO2010086236A1 PCT/EP2010/050457 EP2010050457W WO2010086236A1 WO 2010086236 A1 WO2010086236 A1 WO 2010086236A1 EP 2010050457 W EP2010050457 W EP 2010050457W WO 2010086236 A1 WO2010086236 A1 WO 2010086236A1
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control element
field control
vacuum interrupter
housing part
recess
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PCT/EP2010/050457
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Inventor
Ulf SCHÜMANN
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Siemens Aktiengesellschaft
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a vacuum interrupter with at least one substantially cylindrical, electrically insulating housing part, which is vacuum-tightly connected to a metal part, wherein the metal part is provided with a field control element.
  • Such a vacuum interrupter is known from German Utility Model DE 297 17 489 Ul.
  • the field control element is placed on the lateral surface of the electrically insulating housing part and protrudes in the radial direction over the lateral surface.
  • discharges or flashovers on the outer surface of the vacuum interrupter can easily occur between the field control element and other electrically conductive parts of the vacuum interrupter (for example other field control elements), whereby the so-called external voltage resistance of the vacuum interrupter is limited.
  • the invention has for its object to provide a vacuum interrupter, which has a high dielectric strength.
  • the object is achieved in a vacuum interrupter of the type mentioned above in that the field control element such is arranged in a recess of the housing part, that the field control element is recessed with respect to the outer surface of the housing part or flush with the outer surface.
  • the field control element is located in the recess of the housing part and does not protrude radially beyond the lateral surface of the housing part.
  • the so-called cross-insulation between the vacuum interrupter and arranged adjacent to this electrically conductive components is improved because the field control element does not protrude in the direction of these adjacently arranged components on the outer surface of the housing part addition. As a result, a reduction of the insulation distance is avoided at the location of the field control element.
  • the vacuum interrupter can be designed so that the field control element is substantially rotationally symmetrical and that the largest radius of the field control element is less than or equal to the largest radius of the surfaces of the housing part bordering the recess. Furthermore, the vacuum interrupter can be designed such that the housing part is connected by means of a soldered connection to the metal part.
  • the housing part may be made of ceramic.
  • the vacuum interrupter can also be designed such that the field control element consists of an electrically conductive material, in particular of copper or stainless steel.
  • the vacuum interrupter can be realized in such a way that the field control element is formed by bending over a section of the metal part or the field control element is connected to the metal part by means of soldering or welding.
  • the vacuum interrupter can also be realized in such a way that the field control element is configured as a ring formed from a metal sheet, wherein the edges of the metal sheet are bent to form at least one rounding. This rounding additionally reduces the formation of field strength peaks.
  • the vacuum interrupter can also be realized so that the recess is at least partially filled with a solid insulating material, in particular with a silicone, or that the recess is at least partially closed with this solid insulating material.
  • the insulating material can surround the arranged in the recess field control element at least partially.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a vacuum interrupter in a sectional view, in
  • Figure 2 shows a detail of the vacuum interrupter in a sectional view
  • FIG. 3 shows a further detail of the vacuum interrupter in a sectional view and in FIG
  • Figure 4 shows a detail of a further vacuum interrupter in a sectional view.
  • This vacuum interrupter 1 has a substantially cylindrical, electrically insulating first housing part 3 made of ceramic.
  • the first housing part 3 has a substantially hollow cylindrical shape and has a first recess 5 at one end face and a second recess 7 at the other end face.
  • An end face of the first housing part 3 is vacuum-tightly connected to a first metal part 9, for. B. soldered vacuum-tight.
  • the first metal part 9 has a flange-like metal ring which carries a first vapor shield 11 inside the vacuum interrupter and a first field control element 13 at its radially outer end.
  • the first metal part 9 is connected in a vacuum-tight manner to a first metal cap 15.
  • a fixed contact 17 penetrates the first metal cap 15 and is firmly inserted into this, for example, soldered.
  • the other end face of the first housing part 3 is connected in a vacuum-tight manner to a second metal part 19.
  • This second metal part 19 likewise has the shape of a flange ring which carries a second vapor shield 21 in the interior of the vacuum interrupter and a second field control element 23 at its radially outer end.
  • the second metal part 19 is likewise connected in a vacuum-tight manner to an end face of a substantially cylindrical, electrically insulating second housing part 25, which in the exemplary embodiment is designed to be similar to the first housing part 3.
  • the second housing part 25 has a third recess 26 at one end face and a fourth recess 28 at the other end face.
  • the second end face of the second housing part 25 is vacuum-tightly connected to a third metal part 27, which - similar to the first metal part 9 - carries a third vapor shield 29 and a third field control element 31.
  • the third metal part 27 is vacuum-tightly connected to a second metal cap 33, which is vacuum-tightly connected to one end of a bellows 35.
  • the other end of the bellows 35 is connected to a moving contact 37.
  • the bellows 35 allows axial movement of the moving contact 37; this movement is indicated by means of a double arrow 39.
  • the first field control element 13, the second field control element 23 and the third field control element 31 are electrically conductive elements for influencing the electric field strength.
  • the field control elements consist of copper sheet.
  • FIG. 2 shows an enlarged section of the vacuum interrupter 1 in a sectional view. Enlarged is the position Ie shown, on which the end face of the first housing part 3 is connected to the second metal part 19, wherein the second metal part 19 is also connected to the end face of the second housing part 25.
  • These vacuum-tight joints may be, for example, solder joints.
  • the second metal part 19 carries on its fixed contact 17 and the moving contact 37 of the vacuum interrupter 1 side facing the second vapor shield 21 and on its the moving contact 17 and the fixed contact 37 of the vacuum interrupter facing away te the second field control element 23rd
  • the second recess 7 is shown in the end-side end region of the first housing part 3; the third recess 26 is shown in the end-side end region of the second housing part 25.
  • the second field control element 23 is arranged in the second recess 7 of the first housing part 3, that the second field control element 23 is recessed with respect to the outer circumferential surface of the first housing part 3.
  • the largest radius of the substantially rotationally symmetrical second field control element 23 is smaller than the largest radius of the recess 7 limiting surfaces of the first housing part 3.
  • the largest radius of the recess 7 defining surfaces of the first housing part 3 corresponds in the embodiment of the largest radius of the In other words, the second field control element 23 recessed or sunk in the second recess 7 is arranged.
  • the second field control element 23 thus does not protrude in the radial direction over the lateral surface of the first housing part 3.
  • the second field control element 23 is arranged in the third recess 26 of the second housing part 25, that the second field control element 23 with respect to the outer circumferential surface of the second housing part 25 is recessed.
  • the largest radius of the substantially rotationally symmetrical second field control element 23 is smaller than the largest radius of the third recess 26 limiting surfaces of the second housing part 25th
  • the second recess 7 of the first housing part 3 and the third recess 26 of the second housing part 25 may optionally be filled or closed with a solid insulating material, for example with a silicone. This is indicated in FIG. 2 by means of puncturing 201.
  • one, several or all recesses of the housing parts may optionally be at least partially filled or closed with a solid insulating material, for example with a silicone.
  • a solid insulating material for example with a silicone.
  • the insulating material can surround the arranged in the recess field control element at least partially. The space around the field control element can therefore be filled at least partially with the insulating material.
  • the second field control element 23 is designed as a ring formed from a sheet metal.
  • the edges of the sheet metal ring are bent to form roundings 203 and 205 in the direction of the axis of rotation of the vacuum interrupter. These curves additionally reduce - in a manner known per se - the formation of field strength peaks.
  • the second field control element 23 is connected by means of a ner welded joint 207 connected to the second metal part 19.
  • the second field control element 23 can also be soldered to the second metal part 19.
  • FIG. 3 shows in an enlarged view a further detail of the vacuum interrupter of FIG. 1.
  • the front end of the first housing part 3 facing the first metal cap 15 is soldered in a vacuum-tight manner to a flange-like section of the first metal part 9.
  • the first metal part 9 is bent to form the first field control element 13.
  • the first field control element 13 is formed by bending over a portion of the first metal part 9.
  • On the solid contact 17 side facing the first metal part 9 is bent to form the first vapor shield 11.
  • the first field control element 13 is recessed with respect to the outer surface of the first housing part 3 in the first recess 5 of the substantially hollow cylindrical first housing part 3.
  • the largest radius of the substantially rotationally symmetrical first field control element 13 is smaller than the largest radius of the recess 5 limiting surfaces of the first housing part 3. In other words, in the embodiment, the largest radius of the im
  • Substantially rotationally symmetrical first field control element 13 smaller than the largest radius of the first housing part 3.
  • FIG. 4 shows in a sectional view a detail of a further vacuum interrupter, which is similar to the detail shown in FIG.
  • the second metal part 401 is provided with a second field control element 403 provided, wherein the second field control element 403 is flush with the outer surface of the first housing part 3 and the second housing part 25. Under flush conclusion is understood here that the largest radius of the field control element 403 is in the plane of the lateral surface of the housing part 3.
  • no section of the second field control element 403 protrudes radially beyond the lateral surface of the first housing part 3 or of the second housing part 25, so that here too the formation of sliding discharges or flashovers on the jacket surface of the housing parts 3 and 25 is reduced.
  • the largest radius of the substantially rotationally symmetrical second field control element 403 is equal to the largest radius of the second recess 7 bounding surfaces of the first housing part 3. This radius corresponds to the embodiment of the radius of the first housing part 3. Similarly, the largest radius of the second field control element 403 is the same the largest radius of the third recess 26 bounding surfaces of the second housing part 25th
  • the second recess 7 and the third recess 26 are not filled with a solid insulating material in the embodiment of Figure 4, but the recesses 7 and 26 are unfilled and thus provided for example with air.
  • a vacuum interrupter has been described, in which a field control element is arranged in a recess of the electrically insulating housing part.
  • this field control element does not protrude beyond the outer jacket surface of the vacuum interrupter in the radial direction, so that the formation of sliding discharges or flashovers along the lateral surface of the vacuum interrupter is reduced.
  • undesirable high field strengths do not occur, which could lead to an undesired discharge or an undesired flashover.
  • the so-called longitudinal insulation ie, the insulation along the longitudinal extent of the vacuum interrupter
  • the so-called transverse insulation is further increased (this is the insulation between the vacuum interrupter and the vacuum interrupter adjacent electrically conductive objects, for example, in multi-phase switching devices, the insulation between the vacuum interrupter and an adjacently arranged vacuum interrupter).
  • the external withstand voltage of the vacuum interrupter is significantly increased.

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Abstract

The invention relates to a vacuum interrupter (1) with at least one substantially cylindrical, electrically insulating housing part (3), which is connected in vacuum-tight fashion to a metal part (9). In this case, the metal part has been provided with a field control element (13). The field control element (13) is arranged in a cutout (5) in the housing part (3) in such a way that the field control element (13) is arranged so as to be recessed with respect to the outer lateral surface of the housing part (3) or terminates flush with the outer lateral surface.

Description

Beschreibungdescription
VakuumsehaltröhreVakuumsehaltröhre
Die Erfindung betrifft eine Vakuumschaltröhre mit mindestens einem im Wesentlichen zylindrischen, elektrisch isolierenden Gehäuseteil, welches vakuumdicht mit einem Metallteil verbunden ist, wobei das Metallteil mit einem Feldsteuerelement versehen ist.The invention relates to a vacuum interrupter with at least one substantially cylindrical, electrically insulating housing part, which is vacuum-tightly connected to a metal part, wherein the metal part is provided with a field control element.
Eine derartige Vakuumschaltröhre ist aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift DE 297 17 489 Ul bekannt. Bei dieser Vakuumschaltröhre ist das Feldsteuerelement auf die Mantelfläche des elektrisch isolierenden Gehäuseteils aufgesetzt und steht in radialer Richtung über die Mantelfläche vor. Dadurch kann es zwischen dem Feldsteuerelement und anderen elektrisch leitfähigen Teilen der Vakuumschaltröhre (beispielsweise anderen Feldsteuerelementen) leicht zu Entladungen bzw. Überschlägen auf der Außenfläche der Vakuumschalt- röhre kommen, wodurch die sogenannte äußere Spannungsfestigkeit der Vakuumschaltröhre begrenzt ist.Such a vacuum interrupter is known from German Utility Model DE 297 17 489 Ul. In this vacuum interrupter, the field control element is placed on the lateral surface of the electrically insulating housing part and protrudes in the radial direction over the lateral surface. As a result, discharges or flashovers on the outer surface of the vacuum interrupter can easily occur between the field control element and other electrically conductive parts of the vacuum interrupter (for example other field control elements), whereby the so-called external voltage resistance of the vacuum interrupter is limited.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vakuumschaltröhre anzugeben, die eine hohe Spannungsfestigkeit aufweist.The invention has for its object to provide a vacuum interrupter, which has a high dielectric strength.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vakuumschaltröhre nach dem Patentanspruch 1.This object is achieved by a vacuum interrupter according to claim 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Vakuumschaltröhre sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.Advantageous embodiments of this vacuum interrupter are given in the dependent claims.
Die Aufgabe wird bei einer Vakuumschaltröhre der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Feldsteuerelement derart in einer Ausnehmung des Gehäuseteils angeordnet ist, dass das Feldsteuerelement bezüglich der äußeren Mantelfläche des Gehäuseteils vertieft angeordnet ist oder bündig mit der äußeren Mantelfläche abschließt.The object is achieved in a vacuum interrupter of the type mentioned above in that the field control element such is arranged in a recess of the housing part, that the field control element is recessed with respect to the outer surface of the housing part or flush with the outer surface.
Bei dieser Vakuumschaltröhre befindet sich das Feldsteuerelement in der Ausnehmung des Gehäuseteils und steht nicht radial über die Mantelfläche des Gehäuseteils vor. Dadurch ist zum einen vorteilhafterweise kein aus der Mantelfläche her- vorstehendes bzw. herausragendes Teil des Feldsteuerelements vorhanden, an dem unerwünschte hohe elektrische Feldstärken entstehen können. Dadurch wird das Entstehen von Entladungen oder Überschlägen auf der äußeren Oberfläche der Vakuumschaltröhre wirkungsvoll vermindert. Dadurch wird die Span- nungsfestigkeit der Vakuumschaltröhre, insbesondere die äußere Spannungsfestigkeit, beträchtlich erhöht. Zusätzlich wird auch die sogenannte Querisolation zwischen der Vakuumschaltröhre und zu dieser benachbart angeordneten elektrisch leitfähigen Bauteilen (wobei es sich auch um weitere Vakuum- schaltröhren handeln kann) verbessert, weil das Feldsteuerelement nicht in Richtung dieser benachbart angeordneten Bauteile über die Mantelfläche des Gehäuseteils hinaus hervorsteht. Dadurch wird an der Stelle des Feldsteuerelements eine Verringerung des Isolierabstandes vermieden.In this vacuum interrupter, the field control element is located in the recess of the housing part and does not protrude radially beyond the lateral surface of the housing part. As a result, on the one hand advantageously there is no part of the field control element which projects out of the lateral surface and protrudes, at which undesired high electric field strengths can arise. This effectively reduces the generation of discharges or flashovers on the outer surface of the vacuum interrupter. As a result, the voltage resistance of the vacuum interrupter, in particular the external withstand voltage, is considerably increased. In addition, the so-called cross-insulation between the vacuum interrupter and arranged adjacent to this electrically conductive components (which may also be more vacuum interrupters) is improved because the field control element does not protrude in the direction of these adjacently arranged components on the outer surface of the housing part addition. As a result, a reduction of the insulation distance is avoided at the location of the field control element.
Die Vakuumschaltröhre kann so ausgestaltet sein, dass das Feldsteuerelement im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet ist und dass der größte Radius des Feldsteuerelements kleiner oder gleich dem größten Radius der die Ausnehmung be- grenzenden Flächen des Gehäuseteils ist. Weiterhin kann die Vakuumschaltröhre so ausgestaltet sein, dass das Gehäuseteil mittels einer Lötverbindung mit dem Metallteil verbunden ist.The vacuum interrupter can be designed so that the field control element is substantially rotationally symmetrical and that the largest radius of the field control element is less than or equal to the largest radius of the surfaces of the housing part bordering the recess. Furthermore, the vacuum interrupter can be designed such that the housing part is connected by means of a soldered connection to the metal part.
Bei der Vakuumschaltröhre kann das Gehäuseteil aus Keramik bestehen .In the vacuum interrupter, the housing part may be made of ceramic.
Die Vakuumschaltröhre kann auch so ausgestaltet sein, dass das Feldsteuerelement aus einem elektrisch leitfähigen Mate- rial, insbesondere aus Kupfer oder Edelstahl, besteht.The vacuum interrupter can also be designed such that the field control element consists of an electrically conductive material, in particular of copper or stainless steel.
Die Vakuumschaltröhre kann so realisiert sein, dass das Feldsteuerelement durch Umbiegen eines Abschnittes des Metallteils gebildet ist oder das Feldsteuerelement mittels Lö- ten oder Schweißen mit dem Metallteil verbunden ist.The vacuum interrupter can be realized in such a way that the field control element is formed by bending over a section of the metal part or the field control element is connected to the metal part by means of soldering or welding.
Die Vakuumschaltröhre kann auch so realisiert sein, dass das Feldsteuerelement als ein aus einem Metallblech geformter Ring ausgestaltet ist, wobei die Ränder des Metallblechs un- ter Ausbildung mindestens einer Rundung umgebogen sind. Diese Rundung vermindert zusätzlich die Ausbildung von Feldstärkeüberhöhungen .The vacuum interrupter can also be realized in such a way that the field control element is configured as a ring formed from a metal sheet, wherein the edges of the metal sheet are bent to form at least one rounding. This rounding additionally reduces the formation of field strength peaks.
Die Vakuumschaltröhre kann auch so realisiert sein, dass die Ausnehmung mindestens teilweise mit einem festen Isolierstoff, insbesondere mit einem Silikon, gefüllt ist bzw. dass die Ausnehmung mindestens teilweise mit diesem festen Isolierstoff verschlossen ist. Dabei kann der Isolierstoff das in der Ausnehmung angeordnete Feldsteuerelement mindestens teilweise umschließen. Dadurch wird vorteilhafterweise eine hohe Spannungsfestigkeit bei sehr guten Isolationseigenschaften erreicht. Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dazu ist inThe vacuum interrupter can also be realized so that the recess is at least partially filled with a solid insulating material, in particular with a silicone, or that the recess is at least partially closed with this solid insulating material. In this case, the insulating material can surround the arranged in the recess field control element at least partially. As a result, a high dielectric strength is advantageously achieved with very good insulation properties. In the following the invention will be explained in more detail by means of exemplary embodiments. This is in
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer Vakuumschaltröhre in Schnittdarstellung, in1 shows an embodiment of a vacuum interrupter in a sectional view, in
Figur 2 ein Ausschnitt aus der Vakuumschaltröhre in Schnittdarstellung, inFigure 2 shows a detail of the vacuum interrupter in a sectional view, in
Figur 3 ein weiterer Ausschnitt aus der Vakuumschaltröhre in Schnittdarstellung und in3 shows a further detail of the vacuum interrupter in a sectional view and in FIG
Figur 4 ein Ausschnitt aus einer weiteren Vakuumschaltröhre in Schnittdarstellung dargestellt.Figure 4 shows a detail of a further vacuum interrupter in a sectional view.
Figur 1 zeigt in einer Schnittdarstellung eine Vakuumschaltröhre 1. Diese Vakuumschaltröhre 1 weist ein im Wesentlichen zylindrisches, elektrisch isolierendes erstes Gehäuseteil 3 aus Keramik auf. Das erste Gehäuseteil 3 hat eine im Wesent- liehen hohlzylindrische Gestalt und weist an einem stirnseitigen Ende eine erste Ausnehmung 5 und an dem anderen stirnseitigen Ende eine zweite Ausnehmung 7 auf. Eine Stirnfläche des ersten Gehäuseteils 3 ist vakuumdicht mit einem ersten Metallteil 9 verbunden, z. B. vakuumdicht verlötet. Das erste Metallteil 9 weist einen flanschartigen Metallring auf, welcher im Inneren der Vakuumschaltröhre einen ersten Dampfschirm 11 und an seinem radial außen liegenden Ende ein erstes Feldsteuerelement 13 trägt. Das erste Metallteil 9 ist mit einer ersten Metallkappe 15 vakuumdicht verbunden. Ein Festkontakt 17 durchdringt die erste Metallkappe 15 und ist fest in diese eingefügt, beispielsweise eingelötet. Die andere Stirnfläche des ersten Gehäuseteils 3 ist vakuumdicht mit einem zweiten Metallteil 19 verbunden. Dieses zweite Metallteil 19 weist ebenfalls die Form eines Flanschringes auf, der im Inneren der Vakuumschaltröhre einen zweiten Dampfschirm 21 und an seinem radial außen liegenden Ende ein zweites Feldsteuerelement 23 trägt. Das zweite Metallteil 19 ist ebenfalls vakuumdicht mit einer Stirnfläche eines im Wesentlichen zylindrischen, elektrisch isolierenden zweiten Gehäuseteils 25 verbunden, welches im Ausführungsbeispiel gleichartig zu dem ersten Gehäuseteil 3 ausgestaltet ist. Das zweite Gehäuseteil 25 weist an einem stirnseitigen Ende eine dritte Ausnehmung 26 und an dem anderen stirnseitigen Ende eine vierte Ausnehmung 28 auf.1 shows a sectional view of a vacuum interrupter 1. This vacuum interrupter 1 has a substantially cylindrical, electrically insulating first housing part 3 made of ceramic. The first housing part 3 has a substantially hollow cylindrical shape and has a first recess 5 at one end face and a second recess 7 at the other end face. An end face of the first housing part 3 is vacuum-tightly connected to a first metal part 9, for. B. soldered vacuum-tight. The first metal part 9 has a flange-like metal ring which carries a first vapor shield 11 inside the vacuum interrupter and a first field control element 13 at its radially outer end. The first metal part 9 is connected in a vacuum-tight manner to a first metal cap 15. A fixed contact 17 penetrates the first metal cap 15 and is firmly inserted into this, for example, soldered. The other end face of the first housing part 3 is connected in a vacuum-tight manner to a second metal part 19. This second metal part 19 likewise has the shape of a flange ring which carries a second vapor shield 21 in the interior of the vacuum interrupter and a second field control element 23 at its radially outer end. The second metal part 19 is likewise connected in a vacuum-tight manner to an end face of a substantially cylindrical, electrically insulating second housing part 25, which in the exemplary embodiment is designed to be similar to the first housing part 3. The second housing part 25 has a third recess 26 at one end face and a fourth recess 28 at the other end face.
Die zweite Stirnfläche des zweiten Gehäuseteils 25 ist vakuumdicht mit einem dritten Metallteil 27 verbunden, welches - ähnlich dem ersten Metallteil 9 - einen dritten Dampfschirm 29 und ein drittes Feldsteuerelement 31 trägt. Das dritte Metallteil 27 ist vakuumdicht mit einer zweiten Metallkappe 33 verbunden, welche vakuumdicht mit einem Ende eines Faltenbalgs 35 verbunden ist. Das andere Ende des Faltenbalges 35 ist mit einem Bewegkontakt 37 verbunden. Der Faltenbalg 35 ermöglicht eine axiale Bewegung des Bewegkontaktes 37; diese Bewegung ist mittels eines Doppelpfeils 39 angedeutet.The second end face of the second housing part 25 is vacuum-tightly connected to a third metal part 27, which - similar to the first metal part 9 - carries a third vapor shield 29 and a third field control element 31. The third metal part 27 is vacuum-tightly connected to a second metal cap 33, which is vacuum-tightly connected to one end of a bellows 35. The other end of the bellows 35 is connected to a moving contact 37. The bellows 35 allows axial movement of the moving contact 37; this movement is indicated by means of a double arrow 39.
Bei dem ersten Feldsteuerelement 13, dem zweiten Feldsteuerelement 23 und dem dritten Feldsteuerelement 31 handelt es sich um elektrisch leitfähige Elemente zur Beeinflussung der elektrischen Feldstärke. Im Ausführungsbeispiel bestehen die Feldsteuerelemente aus Kupferblech.The first field control element 13, the second field control element 23 and the third field control element 31 are electrically conductive elements for influencing the electric field strength. In the exemplary embodiment, the field control elements consist of copper sheet.
Figur 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus der Vakuumschaltröhre 1 in Schnittdarstellung. Vergrößert ist die Stel- Ie dargestellt, an der die Stirnfläche des ersten Gehäuseteils 3 mit dem zweiten Metallteil 19 verbunden ist, wobei das zweite Metallteil 19 ebenfalls mit der Stirnfläche des zweiten Gehäuseteils 25 verbunden ist. Diese vakuumdichten Verbindungen können beispielsweise Lötverbindungen sein. Das zweite Metallteil 19 trägt auf seiner dem Festkontakt 17 und dem Bewegkontakt 37 der Vakuumschaltröhre 1 zugewandten Seite den zweiten Dampfschirm 21 und auf seiner dem Bewegkontakt 17 und dem Festkontakt 37 der Vakuumschaltröhre abgewandten Sei- te das zweite Feldsteuerelement 23.Figure 2 shows an enlarged section of the vacuum interrupter 1 in a sectional view. Enlarged is the position Ie shown, on which the end face of the first housing part 3 is connected to the second metal part 19, wherein the second metal part 19 is also connected to the end face of the second housing part 25. These vacuum-tight joints may be, for example, solder joints. The second metal part 19 carries on its fixed contact 17 and the moving contact 37 of the vacuum interrupter 1 side facing the second vapor shield 21 and on its the moving contact 17 and the fixed contact 37 of the vacuum interrupter facing away te the second field control element 23rd
Im stirnseitigen Endbereich des ersten Gehäuseteils 3 ist die zweite Ausnehmung 7 dargestellt, im stirnseitigen Endbereich des zweiten Gehäuseteils 25 ist die dritte Ausnehmung 26 dar- gestellt. Das zweite Feldsteuerelement 23 ist so in der zweiten Ausnehmung 7 des ersten Gehäuseteils 3 angeordnet, dass das zweite Feldsteuerelement 23 bezüglich der äußeren Mantelfläche des ersten Gehäuseteils 3 vertieft angeordnet ist. Dabei ist der größte Radius des im Wesentlichen rotationssym- metrischen zweiten Feldsteuerelements 23 kleiner als der größte Radius der die Ausnehmung 7 begrenzenden Flächen des ersten Gehäuseteils 3. Der größte Radius der die Ausnehmung 7 begrenzenden Flächen des ersten Gehäuseteils 3 entspricht im Ausführungsbeispiel dem größten Radius des ersten Gehäuse- teils 3. Mit anderen Worten ist das zweite Feldsteuerelement 23 vertieft oder versenkt in der zweiten Ausnehmung 7 angeordnet. Das zweite Feldsteuerelement 23 steht damit nicht in radialer Richtung über die Mantelfläche des ersten Gehäuseteils 3 hervor.The second recess 7 is shown in the end-side end region of the first housing part 3; the third recess 26 is shown in the end-side end region of the second housing part 25. The second field control element 23 is arranged in the second recess 7 of the first housing part 3, that the second field control element 23 is recessed with respect to the outer circumferential surface of the first housing part 3. The largest radius of the substantially rotationally symmetrical second field control element 23 is smaller than the largest radius of the recess 7 limiting surfaces of the first housing part 3. The largest radius of the recess 7 defining surfaces of the first housing part 3 corresponds in the embodiment of the largest radius of the In other words, the second field control element 23 recessed or sunk in the second recess 7 is arranged. The second field control element 23 thus does not protrude in the radial direction over the lateral surface of the first housing part 3.
In gleicher Weise ist das zweite Feldsteuerelement 23 so in der dritten Ausnehmung 26 des zweiten Gehäuseteils 25 angeordnet, dass das zweite Feldsteuerelement 23 bezüglich der äußeren Mantelfläche des zweiten Gehäuseteils 25 vertieft angeordnet ist. Dabei ist der größte Radius des im Wesentlichen rotationssymmetrischen zweiten Feldsteuerelements 23 kleiner als der größte Radius der die dritte Ausnehmung 26 begrenzen- den Flächen des zweiten Gehäuseteils 25.In the same way, the second field control element 23 is arranged in the third recess 26 of the second housing part 25, that the second field control element 23 with respect to the outer circumferential surface of the second housing part 25 is recessed. Here, the largest radius of the substantially rotationally symmetrical second field control element 23 is smaller than the largest radius of the third recess 26 limiting surfaces of the second housing part 25th
Die zweite Ausnehmung 7 des ersten Gehäuseteils 3 und die dritte Ausnehmung 26 des zweiten Gehäuseteils 25 können optional mit einem festen Isolierstoff gefüllt bzw. verschlossen sein, beispielsweise mit einem Silikon. Dies ist in Figur 2 mit Hilfe einer Punktierung 201 angedeutet.The second recess 7 of the first housing part 3 and the third recess 26 of the second housing part 25 may optionally be filled or closed with a solid insulating material, for example with a silicone. This is indicated in FIG. 2 by means of puncturing 201.
Allgemein können eine, mehrere oder alle Ausnehmungen der Gehäuseteile (also im Ausführungsbeispiel die erste Ausnehmung 5, die zweite Ausnehmung 7, die dritte Ausnehmung 26 und/oder die vierte Ausnehmung 28) optional mindestens teilweise mit einem festen Isolierstoff gefüllt bzw. verschlossen sein, beispielsweise mit einem Silikon. Dadurch wird vorteilhafterweise eine hohe Spannungsfestigkeit bei sehr guten Isolati- onseigenschaften erreicht. Dabei kann der Isolierstoff das in der Ausnehmung angeordnete Feldsteuerelement mindestens teilweise umschließen. Der Raum um das Feldsteuerelement herum kann also mindestens teilweise mit dem Isolierstoff gefüllt sein .In general, one, several or all recesses of the housing parts (ie in the embodiment, the first recess 5, the second recess 7, the third recess 26 and / or the fourth recess 28) may optionally be at least partially filled or closed with a solid insulating material, for example with a silicone. This advantageously achieves high dielectric strength with very good insulation properties. In this case, the insulating material can surround the arranged in the recess field control element at least partially. The space around the field control element can therefore be filled at least partially with the insulating material.
Weiterhin ist in Figur 2 gut zu erkennen, dass das zweite Feldsteuerelement 23 als ein aus einem Metallblech geformter Ring ausgestaltet ist. Die Ränder des Metallblech-Rings sind dabei unter Ausbildung von Rundungen 203 und 205 in Richtung der Rotationsachse der Vakuumschaltröhre umgebogen. Diese Rundungen vermindern zusätzlich - in als solches bekannter Weise - die Ausbildung von Feldstärkeüberhöhungen. Im Ausführungsbeispiel ist das zweite Feldsteuerelement 23 mittels ei- ner Schweißverbindung 207 mit dem zweiten Metallteil 19 verbunden. Alternativ kann das zweite Feldsteuerelement 23 auch mit dem zweiten Metallteil 19 verlötet sein.Furthermore, it can be clearly seen in FIG. 2 that the second field control element 23 is designed as a ring formed from a sheet metal. The edges of the sheet metal ring are bent to form roundings 203 and 205 in the direction of the axis of rotation of the vacuum interrupter. These curves additionally reduce - in a manner known per se - the formation of field strength peaks. In the exemplary embodiment, the second field control element 23 is connected by means of a ner welded joint 207 connected to the second metal part 19. Alternatively, the second field control element 23 can also be soldered to the second metal part 19.
Figur 3 zeigt in einer vergrößerten Darstellung einen weiteren Ausschnitt aus der Vakuumschaltröhre der Figur 1. Das der ersten Metallkappe 15 zugewandte stirnseitige Ende des ersten Gehäuseteils 3 ist vakuumdicht mit einem flanschringartigen Abschnitt des ersten Metallteils 9 verlötet ist. An der dem Festkontakt 17 abgewandten Seite des flanschringförmigen Abschnitts ist das erste Metallteil 9 unter Ausbildung des ersten Feldsteuerelements 13 umgebogen. Mit anderen Worten ist das erste Feldsteuerelement 13 durch Umbiegen eines Abschnittes des ersten Metallteils 9 gebildet. Auf der dem Festkon- takt 17 zugewandten Seite ist das erste Metallteil 9 unter Ausbildung des ersten Dampfschirms 11 umgebogen.FIG. 3 shows in an enlarged view a further detail of the vacuum interrupter of FIG. 1. The front end of the first housing part 3 facing the first metal cap 15 is soldered in a vacuum-tight manner to a flange-like section of the first metal part 9. At the fixed contact 17 side facing away from the flange-shaped portion, the first metal part 9 is bent to form the first field control element 13. In other words, the first field control element 13 is formed by bending over a portion of the first metal part 9. On the solid contact 17 side facing the first metal part 9 is bent to form the first vapor shield 11.
Das erste Feldsteuerelement 13 ist dabei bezüglich der äußeren Mantelfläche des ersten Gehäuseteils 3 vertieft in der ersten Ausnehmung 5 des im Wesentlichen hohlzylindrischen ersten Gehäuseteils 3 angeordnet. Der größte Radius des im Wesentlichen rotationssymmetrischen ersten Feldsteuerelements 13 ist dabei kleiner als der größte Radius der die Ausnehmung 5 begrenzenden Flächen des ersten Gehäuseteils 3. Mit anderen Worten ist im Ausführungsbeispiel der größte Radius des imThe first field control element 13 is recessed with respect to the outer surface of the first housing part 3 in the first recess 5 of the substantially hollow cylindrical first housing part 3. The largest radius of the substantially rotationally symmetrical first field control element 13 is smaller than the largest radius of the recess 5 limiting surfaces of the first housing part 3. In other words, in the embodiment, the largest radius of the im
Wesentlichen rotationssymmetrischen ersten Feldsteuerelements 13 kleiner als der größte Radius des ersten Gehäuseteils 3.Substantially rotationally symmetrical first field control element 13 smaller than the largest radius of the first housing part 3.
Figur 4 zeigt in einer Schnittdarstellung ein Detail einer weiteren Vakuumschaltröhre, welches dem in Figur 2 dargestellten Detail ähnelt. Im Unterschied zu der Darstellung der Figur 2 ist bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 4 das zweite Metallteil 401 mit einem zweiten Feldsteuerelement 403 versehen, wobei das zweite Feldsteuerelement 403 bündig mit der äußeren Mantelfläche des ersten Gehäuseteils 3 und des zweiten Gehäuseteils 25 abschließt. Unter bündigem Abschluss wird hier verstanden, dass der größte Radius des Feldsteuer- elementes 403 in der Ebene der Mantelfläche des Gehäuseteils 3 liegt. Auch bei dieser Ausgestaltungsform steht kein Abschnitt des zweiten Feldsteuerelements 403 über die Mantelfläche des ersten Gehäuseteils 3 oder des zweiten Gehäuseteils 25 radial vor, so dass auch hier die Ausbildung von Gleitentladungen oder Überschlägen auf der Mantelfläche der Gehäuseteile 3 und 25 reduziert wird.FIG. 4 shows in a sectional view a detail of a further vacuum interrupter, which is similar to the detail shown in FIG. In contrast to the representation of FIG. 2, in the exemplary embodiment of FIG. 4, the second metal part 401 is provided with a second field control element 403 provided, wherein the second field control element 403 is flush with the outer surface of the first housing part 3 and the second housing part 25. Under flush conclusion is understood here that the largest radius of the field control element 403 is in the plane of the lateral surface of the housing part 3. In this embodiment as well, no section of the second field control element 403 protrudes radially beyond the lateral surface of the first housing part 3 or of the second housing part 25, so that here too the formation of sliding discharges or flashovers on the jacket surface of the housing parts 3 and 25 is reduced.
Der größte Radius des im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildeten zweiten Feldsteuerelementes 403 ist gleich dem größten Radius der die zweite Ausnehmung 7 begrenzenden Flächen des ersten Gehäuseteils 3. Dieser Radius entspricht im Ausführungsbeispiel dem Radius des ersten Gehäuseteils 3. Ebenso ist der größte Radius des zweiten Feldsteuerelements 403 gleich dem größten Radius der die dritte Ausnehmung 26 begrenzenden Flächen des zweiten Gehäuseteils 25.The largest radius of the substantially rotationally symmetrical second field control element 403 is equal to the largest radius of the second recess 7 bounding surfaces of the first housing part 3. This radius corresponds to the embodiment of the radius of the first housing part 3. Similarly, the largest radius of the second field control element 403 is the same the largest radius of the third recess 26 bounding surfaces of the second housing part 25th
Als weiterer Unterschied zu der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform sind bei der Ausführungsform der Figur 4 die zweite Ausnehmung 7 und die dritte Ausnehmung 26 nicht mit einem festen Isolierstoff gefüllt, sondern die Ausnehmungen 7 und 26 sind ungefüllt und damit beispielsweise mit Luft versehen .As a further difference from the embodiment shown in Figure 2, the second recess 7 and the third recess 26 are not filled with a solid insulating material in the embodiment of Figure 4, but the recesses 7 and 26 are unfilled and thus provided for example with air.
Es wurde eine Vakuumschaltröhre beschrieben, bei der ein Feldsteuerelement in einer Ausnehmung des elektrisch isolierenden Gehäuseteils angeordnet ist. Dadurch steht dieses Feldsteuerelement nicht über die äußere Mantelfläche der Vakuumschaltröhre in radialer Richtung hervor, so dass die Aus- bildung von Gleitentladungen bzw. Überschlägen entlang der Mantelfläche der Vakuumschaltröhre vermindert wird. Mangels hervorstehender Teile des Feldsteuerelements treten keine unerwünschten hohen Feldstärken auf, welche zu einer uner- wünschten Entladung oder einem unerwünschten Spannungsüberschlag führen könnten. Dadurch wird die sogenannte Längsisolation (d.h. die Isolation entlang der Längsausdehnung der Vakuumschaltröhre) verbessert. Da keine elektrisch leitfähigen Teile des Feldsteuerelements über die Mantelfläche der Vakuumschaltröhre in radialer Richtung hervorstehen, wird weiterhin auch die sogenannte Querisolation erhöht (das ist die Isolation zwischen der Vakuumschaltröhre und zur Vakuumschaltröhre benachbarten elektrisch leitenden Gegenständen, beispielsweise in mehrphasigen Schaltgeräten die Isolation zwischen der Vakuumschaltröhre und einer benachbart angeordneten Vakuumschaltröhre) . Insgesamt betrachtet wird die äußere Spannungsfestigkeit der Vakuumschaltröhre erheblich erhöht. A vacuum interrupter has been described, in which a field control element is arranged in a recess of the electrically insulating housing part. As a result, this field control element does not protrude beyond the outer jacket surface of the vacuum interrupter in the radial direction, so that the formation of sliding discharges or flashovers along the lateral surface of the vacuum interrupter is reduced. In the absence of protruding parts of the field control element, undesirable high field strengths do not occur, which could lead to an undesired discharge or an undesired flashover. As a result, the so-called longitudinal insulation (ie, the insulation along the longitudinal extent of the vacuum interrupter) is improved. Since no electrically conductive parts of the field control element protrude beyond the lateral surface of the vacuum interrupter in the radial direction, the so-called transverse insulation is further increased (this is the insulation between the vacuum interrupter and the vacuum interrupter adjacent electrically conductive objects, for example, in multi-phase switching devices, the insulation between the vacuum interrupter and an adjacently arranged vacuum interrupter). Overall, the external withstand voltage of the vacuum interrupter is significantly increased.

Claims

Patentansprüche claims
1. Vakuumschaltröhre (1) mit mindestens einem im Wesentlichen zylindrischen, elektrisch isolierenden Gehäuseteil (3) , wel- ches vakuumdicht mit einem Metallteil (9) verbunden ist, wobei das Metallteil mit einem Feldsteuerelement (13) versehen ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Feldsteuerelement (13) derart in einer Ausnehmung (5) des Gehäuseteils (3) angeordnet ist, dass das Feldsteuerelement (13) bezüglich der äußeren Mantelfläche des Gehäuseteils (3) vertieft angeordnet ist oder bündig mit der äußeren Mantelfläche abschließt.A vacuum interrupter (1) having at least one substantially cylindrical, electrically insulating housing part (3), which is vacuum-tightly connected to a metal part (9), the metal part being provided with a field control element (13), characterized in that the field control element (13) is arranged in such a recess (5) of the housing part (3) that the field control element (13) is recessed with respect to the outer surface of the housing part (3) or flush with the outer circumferential surface.
2. Vakuumschaltröhre nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Feldsteuerelement (13) im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet ist und dass der größte Radius des Feldsteuerelements (13) kleiner oder gleich dem größten Radi- us der die Ausnehmung (5) begrenzenden Flächen des Gehäuseteils (3) ist.2. vacuum interrupter according to claim 1, characterized in that the field control element (13) is substantially rotationally symmetrical and that the largest radius of the field control element (13) less than or equal to the largest Radi- us the the recess (5) defining surfaces of the housing part (3 ).
3. Vakuumschaltröhre nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Gehäuseteil (3) mittels einer Lötverbindung mit dem Metallteil (9) verbunden ist.3. Vacuum interrupter according to claim 1 or 2, characterized in that the housing part (3) is connected to the metal part (9) by means of a solder connection.
4. Vakuumschaltröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Gehäuseteil (3) aus Keramik besteht.4. vacuum interrupter according to one of the preceding claims, d a d u r c h e c e in n e c e s e that the housing part (3) consists of ceramic.
5. Vakuumschaltröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Feldsteuerelement (13) aus einem elektrisch leitfähigen Material, insbesondere aus Kupfer oder Edelstahl, besteht.5. vacuum interrupter according to one of the preceding claims, characterized in that the field control element (13) consists of an electrically conductive material, in particular of copper or stainless steel.
6. Vakuumschaltröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass dass Feldsteuerelement (13) durch Umbiegen eines Abschnittes des Metallteils (9) gebildet ist oder das Feldsteuerelement (23) mittels Löten oder Schweißen mit dem Metallteil (19) verbunden ist.6. Vacuum interrupter according to one of the preceding claims, characterized in that the field control element (13) by bending over a portion of the metal part (9) is formed or the field control element (23) by means of soldering or welding to the metal part (19) is connected.
7. Vakuumschaltröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Feldsteuerelement (23) als ein aus einem Metallblech geformter Ring ausgestaltet ist, wobei die Ränder des Metall- blechs unter Ausbildung einer Rundung (203,205) umgebogen sind.7. A vacuum interrupter according to one of the preceding claims, characterized in that the field control element (23) is designed as a ring formed from a metal sheet, wherein the edges of the metal sheet are bent to form a rounding (203,205).
8. Vakuumschaltröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Ausnehmung (7, 26) mindestens teilweise mit einem festen Isolierstoff (201), insbesondere mit einem Silikon, gefüllt ist . 8. Vacuum interrupter according to one of the preceding claims, characterized in that the recess (7, 26) is at least partially filled with a solid insulating material (201), in particular with a silicone.
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