DE102020211512A1 - Vakuumschalter - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Vakuumschalter (1) mit einer Vakuumschaltröhre (7) mit einem bewegbaren Schaltkontaktelement (29) und einem als ein elektrisch leitfähiger Hohlkörper mit einer zylindrischen Innenwandung (33) ausgebildeten Sockelelement (5), in das ein aus der Vakuumschaltröhre (7) herausgeführter Endabschnitt (31) des bewegbaren Schaltkontaktelements (29) hineinragt. Ein elektrisch leitfähiges Führungskontaktelement (35) ist fest mit dem Endabschnitt (31) des bewegbaren Schaltkontaktelements (29) verbunden. An dem Führungskontaktelement (35) sind voneinander beabstandete Führungsringe (37, 39) und ein elektrisch leitfähiges Stromübertragungselement (41) angeordnet. Die Führungsringe (37, 39) und das Stromübertragungselement (41) verlaufen jeweils ringförmig um das Führungskontaktelement (35) herum und liegen an der Innenwandung (33) des Sockelelements (5) an.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Vakuumschalter.
- Vakuumschalter sind Leistungsschalter, bei denen zwei relativ zueinander bewegbare Schaltkontaktelemente in einer Vakuumschaltröhre angeordnet sind, um einen Schaltlichtbogen beim Trennen der Schaltkontaktelemente zu vermeiden oder zu reduzieren. Ein bewegbares Schaltkontaktelement eines Vakuumschalters muss mit möglichst wenig Spiel geführt werden, um nicht gegenüber dem anderen (in der Regel feststehenden) Schaltkontaktelement zu verkippen. Außerdem muss das bewegbare Schaltkontaktelement permanent elektrisch mit einer stromführenden Komponente des Vakuumschalters verbunden sein.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Vakuumschalter anzugeben, der insbesondere hinsichtlich der Führung eines bewegbaren Schaltkontaktelements verbessert ist.
- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Vakuumschalter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
- Ein erfindungsgemäßer Vakuumschalter, umfasst
- - eine Vakuumschaltröhre mit einem bewegbaren Schaltkontaktelement,
- - ein als ein elektrisch leitfähiger Hohlkörper mit einer zylindrischen Innenwandung ausgebildetes Sockelelement, in das ein aus der Vakuumschaltröhre herausgeführter Endabschnitt des bewegbaren Schaltkontaktelements hineinragt,
- - ein elektrisch leitfähiges Führungskontaktelement, das fest mit dem Endabschnitt des bewegbaren Schaltkontaktelements verbunden ist,
- - wenigstens zwei an dem Führungskontaktelement voneinander beabstandet angeordnete Führungsringe und ein an dem Führungskontaktelement angeordnetes elektrisch leitfähiges Stromübertragungselement,
- - wobei die Führungsringe und das Stromübertragungselement jeweils ringförmig um das Führungskontaktelement herum verlaufen und an der Innenwandung des Sockelelements anliegen.
- Bei dem erfindungsgemäßen Vakuumschalter wird also ein bewegbares Schaltkontaktelement der Vakuumschaltröhre von einem elektrisch leitfähigen Führungskontaktelement gehalten, das über mehrere Führungsringe an einer Innenwandung eines elektrisch leitfähigen Sockelelements geführt wird. Das Führungskontaktelement ermöglicht dadurch eine Führung des bewegbaren Schaltkontaktelements über die Führungsringe an dem Sockelelement. Die feste Verbindung des bewegbaren Schaltkontaktelements mit dem Führungskontaktelement und die voneinander beabstandete Anordnung der Führungsringe an dem Führungskontaktelement ermöglichen vorteilhaft eine spielarme Führung des bewegbaren Schaltkontaktelements. Ferner ist das Führungskontaktelement durch ein Stromübertragungselement elektrisch leitfähig mit dem Sockelelement verbunden und ermöglicht somit außerdem eine permanente elektrische Verbindung des bewegbaren Schaltkontaktelements mit dem Sockelelement.
- Bei einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Vakuumschalters sind die Führungsringe aus Polytetrafluorethylen gefertigt. Polytetrafluorethylen eignet sich als Material für die Führungsringe, da es sehr geringe Reibungskoeffizienten und dadurch gute Gleiteigenschaften aufweist und außerdem sehr temperaturbeständig ist.
- Bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Vakuumschalters weist das Stromübertragungselement eine aus federnd gelagerten elektrisch leitfähigen Kontaktlamellen aufgebaute Struktur auf. Durch die federnd gelagerten Kontaktlamellen wird vorteilhaft eine gleichzeitig reibungsarme und durch eine Vielzahl elektrischer Kontakte zuverlässige elektrische Verbindung zwischen dem Stromübertragungselement und dem Sockelelement ermöglicht.
- Bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Vakuumschalters ist das Führungskontaktelement aus Aluminium, Kupfer, einer Aluminiumlegierung oder einer Kupferlegierung gefertigt. Dies ermöglicht vorteilhaft eine hohe elektrische Leitfähigkeit des Führungskontaktelements.
- Bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Vakuumschalters weist das Führungskontaktelement eine im Wesentlichen zylindrische Außenwandung mit einem der Vakuumschaltröhre zugewandten ersten Endbereich, an dem ein erster Führungsring angeordnet ist, und einem von der Vakuumschaltröhre abgewandten zweiten Endbereich, an dem ein zweiter Führungsring angeordnet ist, auf. Dadurch wird eine Anordnung dieser Führungsringe an dem Führungskontaktelement in einem größtmöglichen Abstand ermöglicht, der vorteilhaft das Spiel der Führung des Führungskontaktelements an dem Sockelelement und damit auch der Führung des bewegbaren Schaltkontaktelements minimiert.
- Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Vakuumschalters weist ein Kraftübertragungselement auf, das mit dem Endabschnitt des bewegbaren Schaltkontaktelements verbunden ist. Dadurch wird die Übertragung einer Kraft eines Antriebs auf das bewegbare Schaltkontaktelement ermöglicht, um das Schaltkontaktelement und das Führungskontaktelement zu bewegen.
- Bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Vakuumschalters verläuft die Außenwandung des Führungskontaktelements um den Endabschnitt des bewegbaren Schaltkontaktelements und zumindest einen Teilabschnitt des Kraftübertragungselements herum. Dadurch wird eine Ausdehnung der Außenwandung des Führungskontaktelements zu dem Kraftübertragungselement hin realisiert, die einen möglichst großen Abstand der Führungsringe voneinander ermöglicht und dadurch das Spiel der Führung des Führungskontaktelements an dem Sockelelement reduziert.
- Bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Vakuumschalters ist das Kraftübertragungselement durch einen Gewindebolzen mit dem Endabschnitt des bewegbaren Schaltkontaktelements verbunden. Zusätzlich können Keilsicherungsscheiben vorgesehen sein, die zwischen dem Endabschnitt des bewegbaren Schaltkontaktelements und dem Kraftübertragungselement angeordnet sind und durch die der Gewindebolzen geführt ist. Dadurch wird eine mechanisch stabile Verbindung des Kraftübertragungselements mit dem bewegbaren Schaltkontaktelement ermöglicht.
- Bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Vakuumschalters ist das Kraftübertragungselement als ein Gehäuse für ein Federpaket ausgebildet. Dis ermöglicht die Anordnung eines Federpakets in dem Kraftübertragungselement, mit dem eine Federkraft auf das Kraftübertragungselement und das zweite Schaltkontaktelement ausübbar ist, um einen elektrischen Kontakt in der Vakuumschaltröhre zuverlässig zu schließen.
- Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert wird.
- Die einzige Figur zeigt eine Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Vakuumschalters 1. Der Vakuumschalter 1 umfasst zwei voneinander beabstandete elektrisch leitfähige Sockelelemente 3, 5, eine zwischen den Sockelelementen 3, 5 angeordnete Vakuumschaltröhre 7 und ein mechanisch steifes Tragelement 9, das mit beiden Sockelelementen 3, 5 verbunden ist. Das Tragelement 9 umgibt die Vakuumschaltröhre 7 rohrartig und berührungsfrei und ist aus einem Isolierstoff gefertigt.
- Die Vakuumschaltröhre 7 weist einen metallischen Mittelbereich 17, zwei metallische Vakuumröhrenendbereiche 19, 21 und zwei Isolationsbereiche 23, 25 auf. Der Mittelbereich 17 weist einen größeren Durchmesser als die Vakuumröhrenendbereiche 19, 21 und die Isolationsbereiche 23, 25 auf und ist zwischen den Isolationsbereichen 23, 25 angeordnet. Die Isolationsbereiche 23, 25 sind jeweils aus einem elektrisch nichtleitenden Material gefertigt. Ein erster Vakuumröhrenendbereich 19 ragt in ein erstes Sockelelement 3 hinein und schließt sich an einen ersten Isolationsbereich 23 an. Der zweite Vakuumröhrenendbereich 21 ragt in das zweite Sockelelement 5 hinein und schließt sich an den zweiten Isolationsbereich 25 an.
- In der Vakuumschaltröhre 7 sind zwei elektrisch leitfähige Schaltkontaktelemente 27, 29 angeordnet. Dabei ist ein erstes Schaltkontaktelement 27 fest mit dem ersten Vakuumröhrenendbereich 19 der Vakuumschaltröhre 7 verbunden. Ein aus der Vakuumschaltröhre 7 herausgeführtes Ende des ersten Schaltkontaktelements 27 ist mit dem ersten Sockelelement 3 verbunden, beispielsweise durch eine (nicht dargestellte) Schraubverbindung. Dadurch ist die Vakuumschaltröhre 7 mit dem ersten Sockelelement 3 verbunden. Das zweite Schaltkontaktelement 29 ist relativ zu dem ersten Schaltkontaktelement 27 zwischen einer ersten Schaltstellung, in der sich die Schaltkontaktelemente 27, 29 berühren, und einer in der Figur gezeigten zweiten Schaltstellung, in der die Schaltkontaktelemente 27, 29 voneinander beabstandet sind, bewegbar. Ein Endabschnitt 31 des zweiten Schaltkontaktelements 29 ist durch eine Öffnung in dem zweiten Vakuumröhrenendbereich 21 aus der Vakuumschaltröhre 7 herausgeführt.
- Die Sockelelemente 3, 5 sind jeweils aus einem Metall, beispielsweise aus Aluminium, oder einer Legierung gefertigt. Das zweite Sockelelement 5 ist als ein Hohlkörper mit einer zylindrischen Innenwandung 33 ausgebildet, in den der aus der Vakuumschaltröhre 7 herausgeführte Endabschnitt 31 des zweiten Schaltkontaktelements 29 hineinragt.
- Der Vakuumschalter 1 umfasst ferner ein elektrisch leitfähiges Führungskontaktelement 35, zwei Führungsringe 37, 39, ein elektrisch leitfähiges Stromübertragungselement 41 und ein Kraftübertragungselement 43. Das Führungskontaktelement 35, die Führungsringe 37, 39 und das Stromübertragungselement 41 dienen zum Lagern und Führen des zweiten Schaltkontaktelements 29 sowie zum elektrischen Verbinden des zweiten Schaltkontaktelements 29 mit dem zweiten Sockelelement 5. Das Kraftübertragungselement 43 dient dazu, eine Kraft eines (nicht dargestellten) Antriebs auf das zweite Schaltkontaktelement 29 zu übertragen, um das zweite Schaltkontaktelement 29 und das Führungskontaktelement 35 zu bewegen.
- Das Führungskontaktelement 35 umfasst einen der Vakuumschaltröhre 7 zugewandten Bereich, der fest mit dem Endabschnitt 31 des zweiten Schaltkontaktelements 29 verbunden ist, und einen sich von der Vakuumschaltröhre 7 weg und um das Kraftübertragungselement 43 herum erstreckenden Bereich. Das Führungskontaktelement 35 weist eine im Wesentlichen zylindrische Außenwandung 45 mit einem der Vakuumschaltröhre 7 zugewandten ersten Endbereich, an dem ein erster Führungsring 37 angeordnet ist, und einem von der Vakuumschaltröhre 7 abgewandten zweiten Endbereich, an dem der zweite Führungsring 39 angeordnet ist, auf. Das Stromübertragungselement 41 ist zwischen den beiden Führungsringen 37, 39 an der Außenwandung 45 des Führungskontaktelements 35 angeordnet. Die Führungsringe 37, 39 und das Stromübertragungselement 41 verlaufen jeweils ringförmig um das Führungskontaktelement 35 herum in ringförmigen Nuten 47 bis 49 in der Außenwandung 45 des Führungskontaktelements 35 und liegen an der Innenwandung 33 des zweiten Sockelelements 5 an. Das Führungskontaktelement 35 ist beispielsweise aus Aluminium, Kupfer, einer Aluminiumlegierung oder einer Kupferlegierung gefertigt. Die Führungsringe 37, 39 sind beispielsweise aus Polytetrafluorethylen gefertigt. Das Stromübertragungselement 41 weist beispielsweise eine aus federnd gelagerten Kontaktlamellen aufgebaute Struktur auf und ist beispielsweise aus versilbertem Kupfer-Chrom-Zirkon gefertigt.
- Das Kraftübertragungselement 43 ist durch einen Gewindebolzen 51 mit dem Endabschnitt 31 des zweiten Schaltkontaktelements 29 verbunden. Die Verbindung des Kraftübertragungselements 43 mit dem zweiten Schaltkontaktelements 29 ist ferner durch ein Keilsicherungsscheibenpaar 53 gesichert, das zwischen dem Endabschnitt 31 des zweiten Schaltkontaktelements 29 und dem Kraftübertragungselement 43 angeordnet ist und durch dessen Keilsicherungsscheiben der Gewindebolzen 51 geführt ist. Das Kraftübertragungselement 43 ist als ein Gehäuse für ein Federpaket ausgebildet, mit dem eine Federkraft auf das Kraftübertragungselement 43, das Führungskontaktelement 35 und das zweite Schaltkontaktelement 29 ausübbar ist.
- Obwohl die Erfindung im Detail durch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch das offenbarte Beispiel eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Claims (10)
- Vakuumschalter (1), umfassend - eine Vakuumschaltröhre (7) mit einem bewegbaren Schaltkontaktelement (29), - ein als ein elektrisch leitfähiger Hohlkörper mit einer zylindrischen Innenwandung (33) ausgebildetes Sockelelement (5), in das ein aus der Vakuumschaltröhre (7) herausgeführter Endabschnitt (31) des bewegbaren Schaltkontaktelements (29) hineinragt, - ein elektrisch leitfähiges Führungskontaktelement (35), das fest mit dem Endabschnitt (31) des bewegbaren Schaltkontaktelements (29) verbunden ist, - wenigstens zwei an dem Führungskontaktelement (35) voneinander beabstandet angeordnete Führungsringe (37, 39) und ein an dem Führungskontaktelement (35) angeordnetes elektrisch leitfähiges Stromübertragungselement (41), - wobei die Führungsringe (37, 39) und das Stromübertragungselement (41) jeweils ringförmig um das Führungskontaktelement (35) herum verlaufen und an der Innenwandung (33) des Sockelelements (5) anliegen.
- Vakuumschalter (1) nach
Anspruch 1 , wobei die Führungsringe (37, 39) aus Polytetrafluorethylen gefertigt sind. - Vakuumschalter (1) nach
Anspruch 1 oder2 , wobei das Stromübertragungselement (41) eine aus federnd gelagerten Kontaktlamellen aufgebaute Struktur aufweist. - Vakuumschalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Führungskontaktelement (35) aus Aluminium, Kupfer, einer Aluminiumlegierung oder einer Kupferlegierung gefertigt ist.
- Vakuumschalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Führungskontaktelement (35) eine im Wesentlichen zylindrische Außenwandung (45) mit einem der Vakuumschaltröhre (7) zugewandten ersten Endbereich, an dem ein erster Führungsring (37) angeordnet ist, und einem von der Vakuumschaltröhre (7) abgewandten zweiten Endbereich, an dem ein zweiter Führungsring (39) angeordnet ist, aufweist.
- Vakuumschalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Kraftübertragungselement (43), das mit dem Endabschnitt (31) des bewegbaren Schaltkontaktelements (29) verbunden ist.
- Vakuumschalter (1) nach den
Ansprüchen 5 und6 , wobei die Außenwandung (45) des Führungskontaktelements (35) um den Endabschnitt (31) des bewegbaren Schaltkontaktelements (29) und zumindest einen Teilabschnitt des Kraftübertragungselements (43) herum verläuft. - Vakuumschalter (1) nach
Anspruch 6 oder7 , wobei das Kraftübertragungselement (43) durch einen Gewindebolzen (51) mit dem Endabschnitt (31) des bewegbaren Schaltkontaktelements (29) verbunden ist. - Vakuumschalter (1) nach
Anspruch 8 mit einem Keilsicherungsscheibenpaar (53), das zwischen dem Endabschnitt (31) des bewegbaren Schaltkontaktelements (29) und dem Kraftübertragungselement (43) angeordnet ist und durch dessen Keilsicherungsscheiben der Gewindebolzen (51) geführt ist. - Vakuumschalter (1) nach einem der
Ansprüche 6 bis9 , wobei das Kraftübertragungselement als ein Gehäuse für ein Federpaket ausgebildet ist.
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