DE102012104992A1

DE102012104992A1 - switchgear

Info

Publication number: DE102012104992A1
Application number: DE102012104992A
Authority: DE
Inventors: Johannes Meissner; Ralf Thar; Karsten Gerving; Volker Lang
Original assignee: Eaton Industries GmbH
Current assignee: Eaton Industries GmbH
Priority date: 2012-06-11
Filing date: 2012-06-11
Publication date: 2013-12-12
Also published as: PL2859570T3; EP2859570A1; WO2013186201A1; EP2859570B1

Abstract

Schaltgerät 1 geeignet für einen Gleichstrombetrieb umfassend ein gasdicht gekapseltes, elektrisch isolierendes Gehäuse 3, das mit einem Isoliergas gefüllt ist, mindestens ein Kontaktpaar 13, 14, das in dem Gehäuse 3 angeordnet ist und das einen ersten Kontakt 13 und einen zweiten Kontakt 14 aufweist, wobei zumindest einer der beiden Kontakte 13, 14 beweglich ist und die beiden Kontakte 13, 14 in einem eingeschalteten Zustand des Schaltgeräts 1 in Kontakt zueinander und in einem ausgeschalteten Zustand des Schaltgeräts 1 außer Kontakt zueinander sind, sowie eine Lichtbogentreiberanordnung 15, 16, die zumindest im Bereich des Kontaktpaares 13, 14 ein Magnetfeld erzeugt, wobei eine Löscheinrichtung 17, 18 zum Löschen des Lichtbogens vorgesehen ist, in die der Lichtbogen durch die Lichtbogentreiberanordnung 15, 16 getrieben wird.Switching device 1 suitable for a DC operation, comprising a gas-tightly encapsulated, electrically insulating housing 3, which is filled with an insulating gas, at least one contact pair 13, 14, which is arranged in the housing 3 and which has a first contact 13 and a second contact 14, wherein at least one of the two contacts 13, 14 is movable and the two contacts 13, 14 in an on state of the switching device 1 in contact with each other and in an off state of the switching device 1 are out of contact with each other, and a Lichtbogentreiberanordnung 15, 16, at least in the region of the contact pair 13, 14 generates a magnetic field, wherein a quenching device 17, 18 is provided for extinguishing the arc, in which the arc is driven by the arc runner assembly 15, 16.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät zum Führen und Trennen hoher Gleichströme. Das Schaltgerät umfasst ein gasdicht gekapseltes Gehäuse, das mit einem Isoliergas gefüllt ist, sowie mindestens ein Kontaktpaar, das in dem Gehäuse angeordnet ist und das einen ersten Kontakt und einen zweiten Kontakt aufweist, wobei zumindest einer der beiden Kontakte beweglich ist und die beiden Kontakte in einem eingeschalteten Zustand des Schaltgeräts in Kontakt zueinander und in einem ausgeschalteten Zustand des Schaltgeräts außer Kontakt zueinander sind. Ferner umfasst das Schaltgerät eine Lichtbogentreiberanordnung, die zumindest im Bereich des Kontaktpaares ein Magnetfeld erzeugt.The invention relates to a switching device for guiding and separating high DC currents. The switching device comprises a gas-tight encapsulated housing, which is filled with an insulating gas, and at least one contact pair, which is arranged in the housing and having a first contact and a second contact, wherein at least one of the two contacts is movable and the two contacts in an on state of the switching device in contact with each other and in an off state of the switching device are out of contact with each other. Furthermore, the switching device comprises an arc runner arrangement which generates a magnetic field at least in the region of the contact pair.

Ein solches Schaltgerät ist beispielsweise aus der US 5 680 084 A bekannt. Das dort beschriebene Gehäuse ist mit einem Gasgemisch, welches Wasserstoff umfasst, gefüllt. Es sind auch andere Schalter bekannt, bei denen ein oder mehrere Kontaktpaare vorgesehen sind, die in einer Luftatmosphäre betrieben werden. Beim Öffnen solcher Schalter entsteht ein Schaltlichtbogen zwischen den Kontakten eines Kontaktpaares. Bei Wechselstromanwendungen erlischt dieser Schaltlichtbogen zwischen den Kontakten beim natürlichen Nulldurchgang des Stroms, so dass eine dauerhafte Unterbrechung des Stromflusses bewirkt wird. Insbesondere bei höheren Strömen wird mittels eines magnetischen Blasfelds, das entweder extern über ein Permanentmagnetsystem oder auch über ein im Schalter selbst über geeignet geführte Strombahn erzeugtes Eigenmagnetfeld entsteht, so dass der Schaltlichtbogen von den Kontakten weggetrieben und erweitert wird und aufgrund von Deionisierung und Kühlung erlischt. Es sind auch Schalter mit Löschsystemen bekannt, z.B. in Form sogenannter Deion-Kammern, in denen durch Aufteilung des Schaltlichtbogens in mehrere Teillichtbögen bei gleichzeitiger Kühlung durch Kammerwände und Löschbleche eine schnelle Erhöhung der Lichtbogenspannung erfolgt, so dass es spätestens beim Erreichen der treibenden Spannung zum Erlöschen und damit zu einer dauerhaften Unterbrechung des elektrischen Stroms kommt.Such a switching device is for example from the US Pat. No. 5,680,084 known. The housing described therein is filled with a gas mixture comprising hydrogen. There are also known other switches in which one or more contact pairs are provided, which are operated in an air atmosphere. When opening such switches creates a switching arc between the contacts of a contact pair. In AC applications, this switching arc extinguishes between the contacts at the natural zero crossing of the current, thus causing a permanent interruption of the current flow. In particular, at higher currents is generated by means of a magnetic blower field, either externally via a permanent magnet system or via a self-guided in the switch itself current path generated own magnetic field, so that the switching arc is expelled from the contacts and extended and extinguished due to deionization and cooling. There are also known switches with extinguishing systems, for example in the form of so-called Deion chambers in which by dividing the switching arc into several partial arcs with simultaneous cooling through chamber walls and quenching plates, a rapid increase in the arc voltage, so that it expires at the latest when reaching the driving voltage and thus comes to a permanent interruption of the electric current.

Je nach Energiegehalt des Lichtbogens kommt es hierbei zu einer unterschiedlich hohen thermischen Belastung der Kontaktanordnung, verbunden mit einem gewissen Abbrand an Kontaktwerkstoff. Thermisch belastet werden auch die Schaltkammerwände sowie die Löschkammern, was im Ergebnis zu einer Begrenzung der elektrischen Lebensdauer des Schaltgeräts führt. Die Belastung des Schaltgeräts während des Schaltvorgangs ist besonders hoch im Falle großer Lichtbogenleistungen, insbesondere bei fehlender oder geringer Mobilität des Lichtbogens, was zu einem vergleichsweise hohen Kontaktabbrand sowie Materialveränderungen der Schaltkammerwände durch örtlich hohe thermische Belastungen zur Folge hat.Depending on the energy content of the arc, this results in a different thermal load on the contact arrangement, combined with a certain burnup of contact material. The switching chamber walls and the extinguishing chambers are also subjected to thermal stress, which results in a limitation of the electrical life of the switching device. The load of the switching device during the switching process is particularly high in the case of high arc performance, especially in the absence or low mobility of the arc, resulting in a relatively high contact erosion and material changes of the switching chamber walls by locally high thermal loads result.

Eine hohe thermische Belastung der Schaltkammern tritt insbesondere bei hohen Gleichströmen auf, welche im Gegensatz zu vergleichbaren Wechselströmen keinen sinusförmigen Stromverlauf mit natürlichem Nulldurchgang aufweisen und damit nach Trennung der Schaltkontakte eine gleichbleibend hohe Lichtbogenleistung aufweisen. Zum Erzielen einer möglichst hohen Lebenserwartung eines Schaltgeräts für Gleichstromanwendungen ist es daher unumgänglich, die Brenndauer des Schaltlichtbogens durch dessen schnelle Kühlung und Deionisierung der Schaltstrecke zu minimieren. Hierbei wird ein rasches Ansteigen der Brennspannung erzielt, die beim Erreichen der treibenden Spannung zum Erlöschen des Lichtbogens führt.A high thermal load of the switching chambers occurs in particular at high direct currents, which in contrast to comparable alternating currents have no sinusoidal current profile with natural zero crossing and thus have after separation of the switching contacts a consistently high arc performance. To achieve the highest possible life expectancy of a switching device for DC applications, it is therefore essential to minimize the burning time of the switching arc by its rapid cooling and deionization of the switching path. In this case, a rapid increase in the burning voltage is achieved, which leads to the extinction of the arc when reaching the driving voltage.

Bei den zum Löschen von Gleichströmen (DC-Strömen) bekannten Anordnungen, bei denen die Schaltlichtbögen über magnetische Blasfelder in sog. Deion-Kammern getrieben und dort zum Erlöschen gebracht werden, können insbesondere bei energiereichen Lichtbögen häufig Rückzündungen auftreten. Hierbei kommt es in einem Teilbereich der Schaltstrecke, in der der Lichtbogen nicht mehr unmittelbar wirkt, wodurch sich die elektrische Leitfähigkeit in diesem Bereich durch Deionisierung der umgebenden Luft insgesamt bereits deutlich vermindert hat, zu einer erneuten Durchzündung durch den Lichtbogen, verbunden mit einem plötzlichen Einbruch der Lichtbogenspannung. Wiederholte Rückzündungen können die Gesamtbrenndauer des Schaltlichtbogens, erheblich verlängern, was wiederum eine erhöhte thermische Belastung des Schaltgeräts bedeutet. Schaltungen mit häufigen Rückzündungen bedingen daher im Ergebnis eine verringerte Lebenserwartung des Schaltgeräts.In the arrangements known for extinguishing direct currents (DC currents), in which the switching arcs are driven via magnetic blowing fields in so-called deion chambers and extinguished there, flashbacks can frequently occur, in particular in the case of high-energy arcs. This occurs in a portion of the switching path, in which the arc no longer acts directly, whereby the electrical conductivity in this area by deionization of the surrounding air has already significantly reduced overall, to a renewed ignition by the arc, associated with a sudden break-in the arc voltage. Repeated flashbacks can significantly increase the overall arc burn time, which in turn increases the thermal load on the switchgear. Circuits with frequent restrikes therefore result in a reduced life expectancy of the switching device.

Eine sehr effiziente Lichtbogenlöschung lässt sich erzielen, wenn man statt normaler Luft als Schaltumgebung Wasserstoff oder ein wasserstoffhaltiges Gasgemisch in Form eines hermetisch gekapselten Gehäuses des Schalters wählt. Es ist bekannt, dass Wasserstoffmoleküle aufgrund im Vergleich zu Luftmolekülen wesentlich höheren Teilchengeschwindigkeit eine sehr effiziente Kühlung und Deionisation der Schaltstrecke bewirken. Im Ergebnis lässt sich beim Schalten in einer Wasserstoffatmosphäre an einem frei brennenden Lichtbogen ein Mehrfaches der mit der gleichen Schaltanordnung in Luft erzielbaren Lichtbogenspannung erreichen. In der Praxis bedeutet dies, dass man über eine gezielte Längung des Schaltlichtbogens, hervorgerufen durch ein magnetisches Blasfeld, eine höhere Lichtbogenspannung aufbauen kann als durch die Aufteilung des Lichtbogens in mehrere Teillichtbögen in Form einer klassischen Löschblechanordnung.A very efficient arc quenching can be achieved if, instead of normal air as a switching environment, hydrogen or a hydrogen-containing gas mixture in the form of a hermetically sealed housing of the switch is selected. It is known that hydrogen molecules cause a very efficient cooling and deionization of the switching path due to significantly higher particle velocity compared to air molecules. As a result, when switching in a hydrogen atmosphere on a free-burning arc, a multiple of the arc voltage achievable with the same switching arrangement in air can be achieved. In practice, this means that you can build a higher arc voltage over a targeted elongation of the switching arc, caused by a magnetic blower field, as by the division of the arc into several partial arcs in the form of a classic arc splitter.

Gekapselte wasserstoffgefüllte Schaltgeräte findet man heute in mehreren Produkten in Form kompakter Relais für Ströme bis zu mehreren hundert Ampere realisiert. Diese Produkte sind vor allem dafür ausgelegt, Ströme in dieser Größenordnung in Form sehr kompakter Anordnungen dauerhaft zu führen und typischerweise mehrere tausend Mal zu schalten. Mit diesen kompakten Schaltkammern sind jedoch die erzielbaren Schaltzahlen bei hohen Schaltleistungen durch ein allmählich abnehmendes Isolationsvermögen solcher Anordnungen begrenzt. Encapsulated hydrogen-filled switching devices can be found today in several products in the form of compact relays for currents up to several hundred amps realized. Above all, these products are designed to permanently carry currents of this magnitude in the form of very compact arrangements and typically to switch them several thousand times. With these compact switching chambers, however, the achievable switching numbers are limited at high switching capacities by a gradually decreasing insulation capacity of such arrangements.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Schalter, vorzugsweise für hohe Gleichströme, zu realisieren, der bei vergleichsweise kompakten Ausmaßen hohe elektrische Schaltleistungen bei hoher Schalthäufigkeit und hoher Gesamtschaltzahl ermöglicht.Object of the present invention is therefore to realize a switch, preferably for high DC currents, which allows for relatively compact dimensions high electrical switching performance at high switching frequency and high total number of switching.

Gelöst wird die Aufgabe durch ein Schaltgerät gemäß Anspruch 1. Bevorzugte Ausführungsbeispiele ergeben sich aus den UnteransprüchenThe object is achieved by a switching device according to claim 1. Preferred embodiments will become apparent from the dependent claims

Dadurch, dass das Schaltgerät mit einem Isoliergas, insbesondere Wasserstoff oder einem wasserstoffhaltigen Gasgemisch, gefüllt ist und zusätzlich eine Löscheinrichtung vorgesehen ist, sind zwei wirksame Methoden zum Löschen des Schaltlichtbogens miteinander kombiniert, so dass sich eine besonders effiziente und schnelle Löschung des Schaltlichtbogens ergibt. Alleine durch die Wasserstoffatmosphäre wird ein effizientes Löschen des Lichtbogens bewirkt. Durch das Vorsehen einer Lichtbogenlöscheinrichtung kann der Schalter jedoch auch für höhere Ströme verwendet werden, da selbst in Fällen, in denen die Wasserstoffatmosphäre nicht ausreicht, dann zusätzlich die Lichtbogenlöscheinrichtung gewährleistet, dass der Lichtbogen sicher gelöscht wird.Characterized in that the switching device is filled with an insulating gas, in particular hydrogen or a hydrogen-containing gas mixture, and additionally an extinguishing device is provided, two effective methods for extinguishing the switching arc are combined, so that there is a particularly efficient and rapid deletion of the switching arc. Alone by the hydrogen atmosphere, an efficient extinguishing of the arc is effected. However, by providing an arc-extinguishing device, the switch can be used even for higher currents, because even in cases where the hydrogen atmosphere is insufficient, then in addition the arc-quenching device ensures that the arc is safely extinguished.

Vorzugsweise ist die Löscheinrichtung aus einem elektrisch nicht leitenden Material hergestellt und derart geformt, dass der Lichtbogen mäanderförmig aufgeweitet wird. Hierbei kann die Löscheinrichtung zum Beispiel aus Keramik hergestellt sein. Durch das mäanderförmige Aufweiten des Lichtbogens wird die effektive Lichtbogenstrecke deutlich verlängert, ohne einen erhöhten Platzbedarf innerhalb des Schaltgeräts aufzuweisen.Preferably, the quenching device is made of an electrically non-conductive material and shaped so that the arc is widened meandering. In this case, the extinguishing device may be made of ceramic, for example. Due to the meandering expansion of the arc, the effective arc gap is significantly extended, without having an increased space requirement within the switching device.

Die Löschkammer kann mehrere mit Abstand zueinander gestapelte Löschplatten aus hitzebeständigem und elektrisch nicht leitendem Material, wie z.B. Keramik, umfassen. Somit ergibt sich ein einfacher Aufbau und eine einfache Fertigung, wie dies zum Beispiel im Zusammenhang mit Deion-Kammern bekannt ist.The quenching chamber may include a plurality of spaced-apart quenching plates of refractory and electrically non-conductive material, such as e.g. Ceramic, include. This results in a simple structure and a simple production, as is known for example in connection with Deion chambers.

Die Löscheinrichtung weist eine Einlaufseite auf, von der aus der Lichtbogen in die Löscheinrichtung gelenkt wird und in diese eintritt. An dieser Einlaufseite der Löscheinrichtung stehen die einzelnen Löschplatten unterschiedlich weit vor, so dass beim Hineintreiben des Lichtbogens in die Löscheinrichtung der Lichtbogen bereits mäanderförmig bzw. wellenförmig aufgeweitet wird, da sich der Lichtbogen um die Platten herum bewegt und sich an diese anschmiegt. Hierzu können unterschiedlich lange Löschplatten vorgesehen sein, wobei abwechselnd kürzere und längere Löschplatten angeordnet sind.The extinguishing device has an inlet side, from which the arc is directed into the extinguishing device and enters it. At this inlet side of the extinguishing device, the individual extinguishing plates protrude differently, so that when the arc is driven into the extinguishing device, the arc is already widening in a meandering or undulating manner, since the arc moves around the plates and conforms to them. For this purpose, different length extinguishing plates can be provided, wherein alternately shorter and longer extinguishing plates are arranged.

Die Löschplatten können ferner jeweils auf der Einlaufseite der Löscheinrichtung eine Einkerbung aufweisen, in die der Lichtbogen hineingetrieben wird. Die Einkerbung kann hierbei asymmetrisch ausgebildet sein und/oder außermittig angeordnet sein, so dass der tiefste Punkt der Einkerbung außermittig angeordnet ist. Zusätzlich können die Einkerbungen benachbarter Löschplatten zusammen eine Nut mit ungeradem Verlauf bilden. Somit wird der Lichtbogen quer zu seiner Bewegungsrichtung zusätzlich mäanderförmig aufgeweitet. Somit ergibt sich eine Wellenform des Lichtbogens zum einen in Bewegungsrichtung des Lichtbogens durch das Anschmiegen an die Löschplatten und eine Wellenform quer zur Bewegungsrichtung durch die Einkerbungen. Die bewirkt eine äußerst effiziente Verlängerung bzw. Aufweitung des Lichtbogens.The extinguishing plates may further each have a notch on the inlet side of the extinguishing device, in which the arc is driven into it. The notch may be asymmetrical in this case and / or arranged off-center, so that the lowest point of the notch is arranged off-center. In addition, the notches of adjacent extinguishing plates together can form a groove with an odd course. Thus, the arc is additionally widened meandering transverse to its direction of movement. Thus, a waveform of the arc on the one hand in the direction of movement of the arc by nestling on the extinguishing plates and a waveform transverse to the direction of movement results through the notches. This causes a very efficient extension or expansion of the arc.

Die Lichtbogentreiberanordnung kann mindestens zwei Permanentmagneten umfassen, die außerhalb des Gehäuses angeordnet sind und das Magnetfeld im Bereich des Kontaktpaares erzeugen. The arc runner assembly may include at least two permanent magnets disposed outside the housing and generating the magnetic field in the region of the contact pair.

Für ein effektives Aufweiten des Lichtbogens und zum Führen desselben in Richtung zur Löscheinrichtung kann zumindest eine Lichtbogenleitanordnung vorgesehen sein, mittels derer ein zwischen den Kontakten auftretender Lichtbogen zur Löscheinrichtung geleitet wird. Die Lichtbogenleitanordnung kann ein erstes Leitblech und ein zweites Leitblech umfassen, welche jeweils ausgehend von den Kontakten derart in Richtung zu der zumindest einen Löscheinrichtung verlaufen, dass sich der Abstand zueinander vergrößert.For an effective expansion of the arc and for guiding it in the direction of the extinguishing device, at least one arc guide arrangement can be provided, by means of which an arc occurring between the contacts is led to the extinguishing device. The arc guide assembly may include a first baffle and a second baffle, each extending from the contacts in the direction of the at least one quenching device, that increases the distance from each other.

Für eine erste Polarität eines Lichtbogens kann eine erste Löscheinrichtung und für eine zweite Polarität des Lichtbogens eine zweite Löscheinrichtung vorgesehen sein. Somit wird polaritätsunabhängig ein sicheres Löschen des Lichtbogens gewährleistet.For a first polarity of an arc, a first extinguishing device and for a second polarity of the arc, a second extinguishing device may be provided. Thus, regardless of polarity, safe erasure of the arc is ensured.

Der erste Kontakt ist elektrisch leitend mit einer feststehenden Elektrode und der zweite Kontakt elektrisch leitend mit einer beweglichen Elektrode verbunden.The first contact is electrically conductively connected to a fixed electrode and the second contact is electrically conductively connected to a movable electrode.

Hierbei kann jede der Elektroden eine Leitanordnung der Lichtbogenleiteinrichtung in Form einer sich ausgehend vom jeweiligen Kontakt in von der jeweiligen anderen Elektrode abgewandten Richtung sich erweiternden Oberfläche aufweisen. Hierbei kann die Oberfläche der Elektrode durch ein separates napfförmiges Bauteil dargestellt sein. In this case, each of the electrodes can have a guide arrangement of the arc guide device in the form of a surface widening starting from the respective contact in the direction away from the respective other electrode. In this case, the surface of the electrode can be represented by a separate cup-shaped component.

Die bewegliche Elektrode kann über einen Faltenbalg abgedichtet aus dem Gehäuse geführt sein, wobei an der beweglichen Elektrode ein Schirmblech vorgesehen ist, das den Faltenbalg zumindest teilweise umgibt und vor thermischen Einflüssen schützt.The movable electrode may be sealed out of the housing via a bellows, wherein a shield plate is provided on the movable electrode, which at least partially surrounds the bellows and protects against thermal influences.

Das Gehäuse weist vorzugsweise ein Isolierrohr aus elektrisch isolierendem Material sowie zwei das Isolierrohr an seinen Enden verschließenden Deckeln auf, wobei das Isolierrohr, die Deckel und die Elektroden rotationssymmetrisch zu einer Längsachse des Schaltgeräts ausgebildet sind.The housing preferably has an insulating tube of electrically insulating material and two covers closing the insulating tube at its ends, wherein the insulating tube, the cover and the electrodes are rotationally symmetrical to a longitudinal axis of the switching device.

Hierbei kann einer der Deckel einstückig mit der feststehenden Elektrode ausgebildet sein, um eine möglichst effiziente Wärmeableitung aus dem Gehäuse zu gewährlei-sten.In this case, one of the lids may be integrally formed with the fixed electrode in order to ensure the most efficient heat dissipation from the housing.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schaltgeräts ist anhand der folgenden Zeichnungen näher erläutert. Hierin zeigtA preferred embodiment of a switching device according to the invention is explained in more detail with reference to the following drawings. Herein shows

1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Schaltgerät, 1 a longitudinal section through an inventive switching device,

2 eine perspektivische Darstellung des Schaltgeräts gemäß 1 und 2 a perspective view of the switching device according to 1 and

3 eine perspektivische Darstellung einer Löscheinrichtung des Schaltgeräts gemäß 1. 3 a perspective view of a deletion device of the switching device according to 1 ,

Der prinzipielle Aufbau eines erfindungsgemäßen Schaltgeräts 1 ist in den 1 und 2 dargestellt, die im folgenden zusammen beschrieben werden.The basic structure of a switching device according to the invention 1 is in the 1 and 2 represented, which will be described together below.

Ähnlich wie bei bekannten Vakuumschaltkammern umfasst das Schaltgerät 1 ein eine Schaltkammer 2 bildendes Gehäuse 3, das nach außen hermetisch dicht gekapselt ist und im wesentlichen zylindrisch gestaltet ist mit einer feststehenden Elektrode 4 an der einen Stirnseite. An einer der ersten Stirnseite abgewandten zweiten Stirnseite ist eine bewegliche Elektrode 5 vorgesehen, die in axialer Richtung bezogen auf eine Längsachse L des Schaltgeräts 1 gegen die feststehende Elektrode 4 beweglich ist. Similar to known vacuum interrupters, the switching device includes 1 a switching chamber 2 forming housing 3 , which is hermetically sealed to the outside and is designed substantially cylindrical with a fixed electrode 4 at one end. At one of the first end face facing away from the second end face is a movable electrode 5 provided in the axial direction with respect to a longitudinal axis L of the switching device 1 against the fixed electrode 4 is mobile.

Auf der Seite der feststehenden Elektrode 4 befindet sich ein becherförmiger erster Deckel 7, der entweder als separates Bauteil konzentrisch mit der feststehenden Elektrode 4 verbunden ist, wobei der äußere Teil der feststehenden Elektrode 4 durch eine Öffnung im Deckel 7 hindurchtritt, oder wie in der 1 gezeigt, der erste Deckel 7 und die feststehende Elektrode 4 als einheitliches Bauteil ausgeführt sind. On the side of the fixed electrode 4 there is a cup-shaped first lid 7 , either as a separate component concentric with the fixed electrode 4 is connected, wherein the outer part of the fixed electrode 4 through an opening in the lid 7 passes through, or as in the 1 shown, the first cover 7 and the fixed electrode 4 are designed as a single component.

Die Beweglichkeit der beweglichen Elektrode 5 wird über einen axial längenveränderlichen Faltenbalg 6 erzielt, dessen eine Stirnseite mit der beweglichen Elektrode 5 gasdicht verbunden ist. Die andere Stirnseite des Faltenbalgs 6 ist mit einem becherförmigen zweiten Deckel 9 ebenfalls gasdicht in der Weise verbunden, dass der außerhalb des Gehäuses 3 befindliche Teil der beweglichen Elektrode 5 durch eine konzentrische Öffnung 8 an der Deckelstirnseite hindurchgeführt ist. The mobility of the movable electrode 5 is about an axially variable-length bellows 6 scored, whose one end face with the movable electrode 5 connected in a gastight manner. The other end of the bellows 6 is with a cup-shaped second lid 9 also connected gas-tight in such a way that the outside of the housing 3 located part of the movable electrode 5 through a concentric opening 8th passed through the lid front side.

Die den äußeren Elektrodenseiten abgewandten Enden der beiden Deckel 7, 9 sind jeweils mit einer Stirnseite eines zylindrischen Isolierrohr 10 aus einem elektrisch isolierenden Material, vorzugsweise Keramik, gasdicht verbunden. Das Isolierrohr 10 ist hierbei in Längsrichtung des Gehäuses 3 so positioniert, dass sich die inneren Enden der beiden Elektroden 4, 5 im Innern des Isolierrohres 10 befinden.The outer electrode sides facing away from the ends of the two lids 7 . 9 are each with a front side of a cylindrical insulating tube 10 made of an electrically insulating material, preferably ceramic, gas-tight. The insulating tube 10 is here in the longitudinal direction of the housing 3 positioned so that the inner ends of the two electrodes 4 . 5 inside the insulating tube 10 are located.

Die im Innern des Gehäuses 3 befindliche Seite der feststehenden Elektrode 4 trägt auf ihrer Stirnseite 11 einen ersten Kontakt 13 und die im Innern des Gehäuses 3 befindliche Seite der beweglichen Elektrode 5 trägt auf ihrer Stirnseite 12 einen zweiten Kontakt 14. Die beiden Kontakte 13, 14 sind gleich groß und bilden zusammen ein Kontaktpaar. Die Kontakte 13, 14 sind vorzugsweise aus einem geeignet gewählten abbrandfesten Kontaktwerkstoff hergestellt. Die beiden Kontakte 13, 14 sind hierbei mit ihrer jeweiligen Elektrode 4, 5 über eine flächige Lötverbindung fest verbunden.The inside of the case 3 located side of the fixed electrode 4 carries on her forehead 11 a first contact 13 and inside the case 3 located side of the movable electrode 5 carries on her forehead 12 a second contact 14 , The two contacts 13 . 14 are the same size and together form a contact pair. The contacts 13 . 14 are preferably made of a suitably chosen erosion-resistant contact material. The two contacts 13 . 14 are here with their respective electrode 4 . 5 firmly connected via a flat solder joint.

Zum Führen und Löschen des beim Öffnen der beiden Kontakte 13, 14 unter Last entstehenden Lichtbogens ist die Schaltkammer 2 wie folgt gestaltet. Zwei parallel zu einander liegende Permanentmagnete 15, 16, in deren Mitte sich die Schaltkammer 2 bzw. das Gehäuse 3 befindet, sind außerhalb des Gehäuses 3 angeordnet. Die Permanentmagnete 15, 16 sind in Höhe der beiden Kontakte 13, 14 angeordnet und erzeugen ein Magnetfeld, dessen Feldlinien im Bereich der Kontakte 13, 14 angenähert homogen verlaufen, wobei die Feldlinien parallel zur Oberfläche der Kontakte 13, 14 liegen.To guide and delete when opening the two contacts 13 . 14 under load arcing is the switching chamber 2 designed as follows. Two parallel to each other permanent magnets 15 . 16 , in the middle of which the switching chamber 2 or the housing 3 are outside the case 3 arranged. The permanent magnets 15 . 16 are equal to the two contacts 13 . 14 arranged and generate a magnetic field whose field lines in the area of the contacts 13 . 14 run approximately homogeneously, the field lines parallel to the surface of the contacts 13 . 14 lie.

Ein beim Öffnen der Kontakte 13, 14 entstehender Lichtbogen wird aufgrund der im Kontaktbereich wirkenden Lorentzkraft bei geeignet gewählter Magnetfeldstärke rasch von den Oberflächen der Kontakte 13, 14 weg nach außen in Richtung des Isolierrohres 10 bewegt. Zwischen den Kontakten 13, 14 und dem Isolierrohr 10 befinden sich zwei diametral gegenüberliegende Löscheinrichtungen 17, 18, nämlich eine erste Löscheinrichtung 17 und eine zweite Löscheinrichtung 18. Die Löscheinrichtungen 17, 18 dienen dem gezielten Aufweiten bzw. Verlängern des in Richtung des Isolierrohres 10 laufenden Lichtbogens, sobald dieser eine Einlaufseite 19 einer der beiden Löscheinrichtungen 17, 18 erreicht. Die Löscheinrichtungen 17, 18 umfassen jeweils eine Stapelanordnung von Löschplatten 20, 21 aus einem abbrandfestem Isolierstoff, vorzugsweise Keramik, welche in Analogie zu den beim Schalten an Luft häufig verwendeten Deion-Löschkammern in einem definierten Abstand zueinander in einem Rahmen 32 fixiert sind, der ebenfalls aus Isolierstoff besteht (siehe 3). Die Löscheinrichtungen 17, 18 sind zu den außerhalb der Schaltkammer 2 liegenden Permanentmagnete 15, 16 derart ausgerichtet, dass die Magnetfeldlinien senkrecht zu den Längsachsen L1, L2 der beiden Permanentmagneten 15, 16 sowie senkrecht zu einer Verbindungsebene, welche beide Längsachsen L1, L2 beinhaltet, liegen. One when opening the contacts 13 . 14 Due to the Lorentz force acting in the contact area, the resulting arc is quickly removed from the surfaces of the contacts when the magnetic field strength is suitably selected 13 . 14 away to the outside in the direction of the insulating tube 10 emotional. Between the contacts 13 . 14 and the insulating tube 10 There are two diametrically opposed extinguishing devices 17 . 18 namely a first extinguishing device 17 and a second deletion device 18 , The extinguishing equipment 17 . 18 serve the targeted expansion or lengthening of the direction of the insulating tube 10 current arc, as soon as this one inlet side 19 one of the two extinguishing devices 17 . 18 reached. The extinguishing equipment 17 . 18 each comprise a stack arrangement of extinguishing plates 20 . 21 from a erosion-resistant insulating material, preferably ceramic, which in analogy to the deion-quenching chambers often used in air at a defined distance from each other in a frame 32 are fixed, which also consists of insulating material (see 3 ). The extinguishing equipment 17 . 18 are to the outside of the switching chamber 2 lying permanent magnets 15 . 16 aligned such that the magnetic field lines perpendicular to the longitudinal axes L1, L2 of the two permanent magnets 15 . 16 and perpendicular to a connection plane, which includes both longitudinal axes L1, L2, lie.

In einer vorteilhaften Ausführungsform einer Löscheinrichtungen 17, 18 besteht die Stapelanordnung aus Löschplatten 20, 21 unterschiedlicher Länge, wobei auf eine kürzere Löschplatte 20 jeweils eine längere Löschplatte 20’ folgt und umgekehrt, so dass die dem Lichtbogen zugewandte Einlaufseite 19 der Löscheinrichtungen 17, 18 eine zickzackförmige, mäanderförmige Kontur erhält. Anders als bei einer Deionkammer, in der sich der Lichtbogen in eine Vielzahl einzelner Teillichtbögen aufteilt, deren Länge jeweils dem Abstand benachbarter Löschbleche entspricht, wobei sich die in der Deionkammer erzeugte Gesamtlichtbogenspannung als Summe der Spannungen aller Teilbögen ergibt, wird der Lichtbogen beim Einlaufen in eine der Löscheinrichtungen 17, 18 gemäß der Erfindung nicht aufgeteilt, sondern durch Anschmiegen an die einzelnen Löschplatten 20, 21 sowie durch die blasfeldbedingte Ausbauchung in den Raum zwischen den Löschplatten 20, 21 gezielt verlängert. Mit einer gestuften Plattenanordnung der eben beschriebenen Form wird somit eine zusätzliche Längung des Lichtbogens erzielt. In an advantageous embodiment of an extinguishing equipment 17 . 18 the stacking arrangement consists of extinguishing plates 20 . 21 different length, taking on a shorter extinguishing plate 20 one longer extinguishing plate each 20 ' follows and vice versa, so that the arc side facing the inlet side 19 the extinguishing equipment 17 . 18 receives a zigzag, meandering contour. Unlike a Deionkammer in which the arc divides into a plurality of individual partial arcs whose length corresponds to the distance between adjacent quenching plates, wherein the total arc voltage generated in the Deionkammer results as the sum of the voltages of all partial arcs, the arc is when entering a the extinguishing equipment 17 . 18 not divided according to the invention, but by nestling on the individual extinguishing plates 20 . 21 as well as by the blasfeldbedingte bulge in the space between the extinguishing plates 20 . 21 specifically extended. With a stepped plate assembly of the shape just described thus additional elongation of the arc is achieved.

Eine weitere Verstärkung der Lichtbogenausbauchung lässt sich durch Einkerbungen 22, 23 in den Löschplatten 20, 21 auf der Einlaufseite 19 erzielen. Die Einkerbungen 22, 22’ benachbarter Löschplatten 20, 20’ können zueinander versetzt oder unterschiedlich asymmetrisch ausgebildet sein. Mit einer derart gestalteten Löscheinrichtungen 17, 18 lassen sich in einer Schaltkammeratmosphäre aus Wasserstoff oder einem wasserstoffhaltigen Gasgemisch deutlich höhere Lichtbogenspannungen erzielen als in einer an Luft betriebenen Deionkammer von vergleichbarer Größe, was im Ergebnis die Brenndauer des Lichtbogens stark verkürzt.A further reinforcement of the arc bulge can be achieved by indentations 22 . 23 in the extinguishing plates 20 . 21 on the inlet side 19 achieve. The notches 22 . 22 ' adjacent extinguishing plates 20 . 20 ' may be offset from each other or formed differently asymmetric. With such designed extinguishing equipment 17 . 18 can be achieved in a switching chamber atmosphere of hydrogen or a hydrogen-containing gas mixture significantly higher arc voltages than in an air-operated Deionkammer of comparable size, which greatly reduces the burning time of the arc as a result.

Zum Erreichen eines optimalen Lichtbogenlaufverhaltens im magnetischen Blasfeld zwischen den Kontakten 13, 14 und den Löscheinrichtungen 17, 18 sind zum einen die beiden Kontakte 13, 14 in der Weise abgeschrägt, dass die den Elektroden 4, 5 zugewandten Flächen größer sind als die dem jeweiligen anderen Kontakt 14, 13 zugewandten Flächen. Durch diesen rampenförmigen Übergang wird ein kontinuierliches Abwandern des Lichtbogens von den Oberflächen der Kontakte 13, 14 begünstigt. Weiterhin lässt sich ein günstiges Lichtbogenlaufverhalten durch eine konische oder glockenförmige Ausgestaltung der Elektrodenoberflächen 24, 25 im Inneren des Gehäuses 3 erzielen. Eine zusätzliche Verbesserung der Lichtbogenführung in Richtung der Löscheinrichtungen 17, 18 kann man durch einen Wulst 26, 27 bzw. eine wulstartige Überhöhung der glockenförmigen Elektrodenoberflächen 24, 25 beider Elektroden 4, 5 in Richtung längs der Verbindungsebene der beiden Löscheinrichtungen 17, 18 erzielen. Eine besonders vorteilhafte Ausführung der Lichtbogenführung lässt sich dadurch erreichen, dass, wie in 1 dargestellt, Leitbleche in Form von sich ausgehend vom jeweiligen Kontakt in von der anderen Elektrode abgewandten Richtung sich erweiternden Kappen 28, 29 aus elektrisch leitendem Material vorgesehen sind. Die Kappen 28, 29 bilden zudem jeweils eine der Wülste 26, 27. Bei den Kappen 28, 29 handelt es sich um separate Bauteile, welche aus einem abbrandfesten Material bestehen und sich in voller Länge an die konische oder glockenförmige Oberflächengeometrie der Elektroden 4, 5 anschmiegen und mit diesen z.B. über eine flächige Lotverbindung einen festen Verbund ausbilden. Mit einer solchen Anordnung lässt sich die Erosion, welche durch die mit jeder Schaltung einhergehenden lokalen Aufschmelzungen und Verdampfungen entlang der Lichtbogenfußpunkte, entgegenwirken.To achieve optimum arc running behavior in the magnetic blowing field between the contacts 13 . 14 and the extinguishing equipment 17 . 18 On the one hand are the two contacts 13 . 14 beveled in such a way that the the electrodes 4 . 5 facing surfaces are larger than the respective other contact 14 . 13 facing surfaces. By this ramp-shaped transition is a continuous migration of the arc from the surfaces of the contacts 13 . 14 favored. Furthermore, a favorable arc running behavior can be achieved by a conical or bell-shaped configuration of the electrode surfaces 24 . 25 inside the case 3 achieve. An additional improvement of the arc guide in the direction of the extinguishing equipment 17 . 18 you can through a bead 26 . 27 or a bead-like elevation of the bell-shaped electrode surfaces 24 . 25 both electrodes 4 . 5 in the direction along the connecting plane of the two extinguishing devices 17 . 18 achieve. A particularly advantageous embodiment of the arc guide can be achieved in that, as in 1 shown baffles in the form of itself starting from the respective contact in the direction away from the other electrode direction widening caps 28 . 29 are provided from electrically conductive material. The caps 28 . 29 each also form one of the beads 26 . 27 , At the caps 28 . 29 are separate components, which consist of a erosion-resistant material and in full length to the conical or bell-shaped surface geometry of the electrodes 4 . 5 nestle and form a solid bond with these, for example via a flat solder joint. With such an arrangement, the erosion counteracted by the local melting and evaporation along the arc root points associated with each circuit can be counteracted.

Durch den spiegelsymmetrischen Aufbau der Schaltanordnung wird eine Schaltkammer realisiert, die – in der beschriebenen Weise im permanentmagnetischen Feld eingebettet – ein polaritätsunabhängiges Schalten ermöglicht, d.h. unabhängig von der Polungsrichtung des Stroms wird der beim Öffnen der Kontakte 13, 14 entstehende Lichtbogen über die dort wirkende Lorentzkraft immer über eine der beiden Leitbleche in Form der Kappen 28, 29 in die jeweils dort angrenzenden Löscheinrichtungen 17, 18 laufen und dort zum Erlöschen gebracht werden.Due to the mirror-symmetrical design of the switching arrangement, a switching chamber is realized, which - embedded in the manner described in the permanent magnetic field - allows a polarity-independent switching, ie regardless of the polarity of the current is when opening the contacts 13 . 14 Arcing always occurs via the Lorentz force acting there via one of the two baffles in the form of the caps 28 . 29 in each of the adjacent extinguishing equipment 17 . 18 run and be extinguished there.

Um zu verhindern, dass es sich beim Aufweiten des Schaltlichtbogens im Magnetfeld der externen Permanentmagneten in Einzelfällen zur Bildung von Lichtbogenfußpunkten im Bereich des aufgrund seiner nur geringen Dicke sehr empfindlichen Faltenbalgs 6 kommt, was zu punktuellen Undichtigkeiten führen kann, welche unweigerlich zum totalen Verlust der eingekapselten Wasserstoffatmosphäre und damit zum Versagen des Schaltgeräts führt, ist der Faltenbalg 6 in Richtung der Schaltstrecke durch ein Schirmblech 30 geschützt, welches den Faltenbalg 6 mantelförmig umgibt.In order to prevent the expansion of the switching arc in the magnetic field of the external permanent magnets in individual cases to form Lichtbogenfußpunkten in the range of very sensitive due to its small thickness bellows 6 is, which can lead to punctual leaks, which inevitably leads to the total loss of the encapsulated hydrogen atmosphere and thus the failure of the switching device is the bellow 6 in the direction of the switching path through a shield plate 30 protected, which is the bellows 6 surrounds shell-shaped.

Für eine hermetisch gekapselte Schaltanordnung ist es im Fall hoher Schalthäufigkeiten und Lichtbogenleistungen sehr wichtig, die von den Lichtbögen ausgehende Wärmeenergie effizient nach außen abzuführen, um eine Überhitzung der Schaltkammer bzw. des Gehäuseinneren zu verhindern. Dieses wird zum einen durch die massive Ausführung der beiden Elektroden 4, 5 im Bereich der Lichtbogenbeanspruchung begünstigt. Aus dem gleichen Grund befinden sich die Kontakte 13, 14 nicht in Höhe der Schaltkammermitte, sondern zum stirnseitigen Ende der feststehenden Elektrode 4 hin verschoben. Hierdurch ist die Wegstrecke für das Ableiten der Lichtbogenwärme aus der Schaltkammer 2 heraus vergleichsweise kurz. Günstig für eine effiziente Wärmeabfuhr ist ebenso eine großflächige Anklemmung von Stromleitern an die Elektroden 4, 5.For a hermetically sealed switching arrangement, it is very important in the case of high switching frequencies and arc performance, the heat energy emanating from the arcs efficiently dissipate to the outside, to prevent overheating of the switching chamber or the housing interior. This is due to the massive design of the two electrodes 4 . 5 favored in the field of arc stress. For the same reason are the contacts 13 . 14 not at the level of the switching chamber center, but to the front end of the fixed electrode 4 postponed. As a result, the distance for deriving the arc heat from the switching chamber 2 out comparatively short. Favorable for efficient heat dissipation is also a large-scale clamping of conductors to the electrodes 4 . 5 ,

Für eine schnelle Abkühlung des durch die Lichtbogenbeanspruchung aufgeheizten Isoliergases im Gehäuseinnern sorgt weiterhin eine um die bewegliche Elektrode 5 verlaufende konzentrische Kühlrippenanordnung 31, welche eine deutliche Oberflächenvergrößerung der beweglichen Elektrode 5, welche wie auch die feststehende Elektrode 4 vorzugsweise als massive Kupferelektrode ausgebildet ist, bedeutet und dadurch eine entsprechend große Konvektionskühlfläche bietet.For a rapid cooling of the heated by the arc stress insulating gas inside the housing continues to provide a to the movable electrode 5 extending concentric cooling fin arrangement 31 , which gives a significant increase in surface area of the movable electrode 5 which as well as the fixed electrode 4 is preferably formed as a solid copper electrode, means and thereby provides a correspondingly large convection cooling surface.

Um eine hermetisch gekapselte Schaltanordnung in der beschriebenen Weise zu realisieren, kann man prinzipiell die gleichen Wege beschreiten, wie sie bei der Herstellung von Vakuumschaltkammern gängige Praxis sind. Zu nennen ist hier beispielsweise das sogenannte „Pinch-off“-Verfahren, bei dem im ersten Schritt zunächst die einzelnen Komponenten oder Baugruppen des Schaltgeräts montiert und die gesamte Anordnung anschließend gasdicht, vorzugsweise über Lötverbindungen, verschlossen wird. Vor der Befüllung mit dem gewünschten Isoliergas muss zunächst die Atmosphärenluft vollständig aus dem Gehäuse entfernt werden. Dies geschieht über ein Absaugröhrchen vorzugsweise aus Kupfer, das am kammerseitigen Ende gasdicht mit dem Gehäuse vorzugsweise über eine Lötung verbunden ist und das am anderen Ende an eine Vakuumpumpe angeschlossen ist. Nach Erreichen des gewünschten Vakuums wird das Gehäuse über ein entsprechendes Ventil mit dem Isoliergas von gewünschtem Druck befüllt. Abschließend wird die Kammer dann über eine flächige Verquetschung des Absaugröhrchens und anschließende Abtrennung von der Füllanordnung gasdicht versiegelt.In order to realize a hermetically sealed switching arrangement in the manner described, one can in principle follow the same paths as they are common practice in the manufacture of vacuum interrupters. To mention here is, for example, the so-called "pinch-off" method, in which in the first step, first the individual components or assemblies of the switching device mounted and the entire assembly then gas-tight, preferably via solder joints, is closed. Before filling with the desired insulating gas, the atmospheric air must first be completely removed from the housing. This is done via a suction tube preferably made of copper, which is connected to the housing gas-tight at the chamber end to the housing preferably via a solder and which is connected at the other end to a vacuum pump. After reaching the desired vacuum, the housing is filled via an appropriate valve with the insulating gas of the desired pressure. Finally, the chamber is then gas-tightly sealed by means of a surface squeezing of the suction tube and subsequent separation from the filling arrangement.

Ein weiteres, vorteilhaftes Verfahren zum Befüllen und hermetischen Verschließen des Gehäuses ist das sogenannte „One-Shot-Brazing“-Verfahren. Bei diesem Lötverfahren wird das Gehäuse zunächst nach dem Baukastenprinzip vollständig aufgebaut und geeignet vorfixiert. Zwischen sämtlichen zu verlötenden Flächen wird Lotmaterial in geeigneter Form und Menge zugesetzt. Anschließend wird die gesamte Anordnung in einen Vakuumlötofen eingebracht, wo sie in einem einzigen Ofenprozeß nacheinander evakuiert, mit Isoliergas von gewünschtem Druck befüllt und abschließend bei einer Ofentemperatur oberhalb des Lotschmelzpunkts vollständig gasdicht versiegelt wird.Another advantageous method for filling and hermetically sealing the housing is the so-called "one-shot brazing" method. In this soldering process, the housing is first built completely according to the modular principle and prefixed suitable. Between all surfaces to be soldered solder material is added in a suitable form and amount. Subsequently, the entire assembly is placed in a vacuum brazing furnace where it is evacuated successively in a single furnace process, filled with insulating gas of the desired pressure and finally sealed completely gas-tight at a furnace temperature above the solder melting point.

Als Voraussetzung zur Realisierung dieses „One-Shot-Brazing“-Verfahren müssen zum einen sämtliche verwendeten Bauteile aus geeigneten hochtemperaturfesten gasdichten Materialien von nur geringer Ausgasung gewählt sein, zum anderen muss über eine geeignete Vorreinigung aller Teile sichergestellt sein, dass es während des Lotprozesses zu keinen relevanten verschmutzungsbedingten Ausgasungen kommt sowie weiterhin eine vollständige, gasdichte Lotbenetzung aller zu verlötenden Bauteile erfolgt.As a prerequisite for the realization of this "one-shot brazing" method must be chosen on the one hand all suitable components of suitable high temperature resistant gas-tight materials of low outgassing, on the other hand must be ensured by a suitable pre-cleaning of all parts that it during the brazing process to no relevant pollution-related outgassing occurs and continues to be a complete, gas-tight solder wetting of all components to be soldered.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Schaltgerät switchgear
22: Schaltkammer switching chamber
33: Gehäuse casing
44: feststehende Elektrode fixed electrode
55: bewegliche Elektrode movable electrode
66: Faltenbalg bellow
77: erster Deckel first lid
88th: Öffnung opening
99: zweiter Deckel second lid
1010: Isolierrohr insulating
1111: Stirnseite front
1212: Stirnseite front
1313: erster Kontakt first contact
1414: zweiter Kontakt second contact
1515: Permanentmagnet permanent magnet
1616: Permanentmagnet permanent magnet
1717: erste Löscheinrichtung first extinguishing device
1818: zweite Löscheinrichtung second extinguishing device
1919: Einlaufseite inlet side
20, 20’20, 20 ': Löschplatte extinguishing plate
2121: Löschplatte extinguishing plate
22, 22’22, 22 ': Einkerbung notch
2323: Einkerbung notch
2424: Elektrodenoberfläche electrode surface
2525: Elektrodenoberflächen electrode surfaces
2626: Wulst bead
2727: Wulst bead
2828: Kappe cap
2929: Kappe cap
3030: Schirmblech shroud
3131: Kühlrippenanordnung Fin assembly
3232: Rahmen frame
LL: Längsachse longitudinal axis
L1 L1: Längsachse der ersten Löscheinrichtung Longitudinal axis of the first extinguishing device
L2L2: Längsachse der zweiten Löscheinrichtung Longitudinal axis of the second extinguishing device

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 5680084 A [0002]

Claims

Switching device ( 1 ) suitable for a DC operation comprising a gas-tightly encapsulated, electrically insulating housing ( 3 ), which is filled with an insulating gas, at least one contact pair ( 13 . 14 ) located in the housing ( 3 ) is arranged and that a first contact ( 13 ) and a second contact ( 14 ), wherein at least one of the two contacts ( 13 . 14 ) is movable and the two contacts ( 13 . 14 ) in a switched-on state of the switching device ( 1 ) in contact with each other and in an off state of the switching device ( 1 ) are out of contact with each other, and an arc bus assembly ( 15 . 16 ), at least in the area of the contact pair ( 13 . 14 ) generates a magnetic field, characterized in that an extinguishing device ( 17 . 18 ) is provided for extinguishing the arc, in which the arc through the arc runner assembly ( 15 . 16 ) is driven.

Switching device according to claim 1, characterized in that the insulating gas is hydrogen or a hydrogen-containing gas mixture.

Switching device according to one of the preceding claims, characterized in that the extinguishing device ( 17 . 18 ) is made of an electrically non-conductive material and is shaped so that the arc is widened meandering.

Switching device according to claim 3, characterized in that the extinguishing device ( 17 . 18 ) a plurality of spaced-apart extinguishing plates ( 20 . 20 ' . 21 ) comprise a heat-resistant and electrically non-conductive material.

Switching device according to claim 4, characterized in that the extinguishing plates ( 20 . 20 ' . 21 ) on an inlet side ( 19 ) of the extinguishing device ( 17 . 18 ) protrude differently far.

Switching device according to claim 5, characterized in that alternately shorter ( 20 ) and longer extinguishing plates ( 20 ' ) are provided.

Switching device according to one of claims 4 to 6, characterized in that the extinguishing plates ( 20 . 20 ' . 21 ) each on an inlet side ( 19 ) of the extinguishing devices ( 17 . 18 ) a notch ( 22 . 22 ' . 23 ), which are formed asymmetrically and / or arranged eccentrically.

Switching device according to claim 7, characterized in that the notches ( 22 . 22 ' . 23 ) of all extinguishing plates ( 20 . 20 ' . 21 ) form a groove with an odd course.

Switching device according to one of the preceding claims, characterized in that the arc runner arrangement at least two Permagnentmagnete ( 15 . 16 ), which outside the housing ( 3 ) are arranged.

Switching device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one arc guide arrangement ( 24 . 25 ), by means of which one between the contacts ( 13 . 14 ) occurring arc to the extinguishing device ( 17 . 18 ).

Switching device according to Claim 10, characterized in that the arc guide arrangement has a first baffle plate ( 24 ) and a second baffle ( 25 ), which in each case proceeding from the contacts in the direction of the at least one extinguishing device ( 17 . 18 ) run so that the distance increases.

Switching device according to one of claims 10 or 11, characterized in that for a first polarity of an arc, a first extinguishing device ( 17 ) and for a second polarity of the arc, a second extinguishing device ( 18 ) are provided.

Switching device according to one of claims 10 to 12, characterized in that the first contact ( 13 ) electrically conductive with a fixed electrode ( 4 ) and the second contact ( 14 ) electrically conductive with a movable electrode ( 5 ) connected is.

Switching device according to one of claims 10 to 13, characterized in that each of the electrodes ( 4 . 5 ) a guide arrangement of the arc guiding device in the form of a starting from the respective contact ( 13 . 14 ) has in surface facing away from the respective other electrode extending surface.

Switching device according to one of claims 10 to 14, characterized in that the movable electrode ( 5 ) via a bellows ( 6 ) sealed from the housing ( 3 ) and that at the movable electrode ( 5 ) a shield plate ( 30 ) is provided, which the bellows ( 6 ) at least partially surrounds.

Switching device according to one of the preceding claims, characterized in that the housing ( 3 ) an insulator tube ( 10 ) of electrically insulating material and two the insulator tube ( 10 ) at its ends closing lid ( 7 . 9 ) and that the insulator tube ( 10 ), the lids ( 7 . 9 ) and the electrodes ( 4 . 5 ) are rotationally symmetrical to a longitudinal axis (L) are formed.

Switching device according to claim 16, characterized in that one of the covers ( 7 ) integral with the fixed electrodes ( 4 ) is trained.

Method for producing a switching device according to one of the preceding claims with the method steps: prefixing of all components ( 4 . 5 . 6 . 7 . 9 . 10 . 17 . 18 ) of the switching device ( 1 ), Adding soldering material to all the surfaces of the components to be soldered ( 4 . 5 . 6 . 7 . 9 . 10 . 17 . 18 ) of the switching device ( 1 ), Introducing the prefixed and soldered components ( 4 . 5 . 6 . 7 . 9 . 10 . 17 . 18 ) of the switching device ( 1 ) in a vacuum oven, evacuating the vacuum furnace and then filling the vacuum furnace with insulating gas and heating the components ( 4 . 5 . 6 . 7 . 9 . 10 . 17 . 18 ) of the switching device ( 1 ) to a temperature above the melting temperature of the solder material, followed by cooling.

A method according to claim 18, characterized in that the components of the switching device ( 1 ) at least one insulating tube ( 10 ), two the insulating tube ( 10 ) at its ends final lid ( 7 . 9 ), a fixed electrode ( 4 ), a movable electrode ( 5 ), a bellows ( 6 ) for the sealed passage of the movable electrode ( 5 ) through one of the lids ( 9 ) and two extinguishing devices ( 17 . 18 ).