DE102022209942A1

DE102022209942A1 - Balgschutz für eine Vakuumschaltröhre

Info

Publication number: DE102022209942A1
Application number: DE102022209942.7A
Authority: DE
Inventors: Silke Wrede; Lydia Baron; Frank Graskowski; Andreas Lawall
Original assignee: Maschinenfabrik Reinhausen GmbH; Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG; Siemens AG
Current assignee: Maschinenfabrik Reinhausen GmbH; Siemens AG; Scheubeck GmbH and Co
Priority date: 2022-09-21
Filing date: 2022-09-21
Publication date: 2024-03-21
Also published as: WO2024061638A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Balgschutz (100, 200) für eine Vakuumschaltröhre (10) mit außenliegendem Balg (20) für Nieder-, Mittel- oder Hochspannungen, wobei der Balgschutz (100, 200) zumindest aufweist:- einen ersten Bereich (110), der verjüngt ausgestaltet ist und weiter ausgestaltet ist, einen Bewegkontaktstab (30) derart aufzunehmen, dass der Bewegkontaktstab (30) von einer inneren Seite (101) des Balgschutzes (100, 200) aus dem Balgschutz (100, 200) auf eine zweite Seite (102) außerhalb des Balgschutzes hindurchführbar ist, wobei der verjüngte erste Bereich (110) des Balgschutzes (100, 200) ausgestaltet ist, am Bewegkontaktstab (30) derart anzuliegen, dass Bewegkontaktstab (30) durch den Balgschutz (100, 200) geführt ist,- einen zweiten Bereich (120), der sich an den ersten Bereich (110) anschließt, wobei der zweite Bereich (120) gegenüber dem ersten Bereich (110) derart vergrößert ist, dass der zu schützenden Balg (30) in den zweiten Bereich (120) aufnehmbar ist, und- einen Haltebereich (130), wobei der Haltebereich ausgestaltet ist den Balgschutz (100, 200) auf oder an der Vakuumschaltröhre (10) derart zu befestigen, dass der Balgschutz (100, 200) eine Führung für den Bewegkontaktstab (30) bildet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Balgschutz für eine Vakuumschaltröhre, eine Vakuumschaltröhre mit einem solchen Balgschutz, auf eine Schaltanlage mit einer Vakuumschaltröhre mit einem solchen Balgschutz, einen Stufenschalter mit einer Vakuumschaltröhre mit einem solchen Balgschutz und auf ein Herstellungsverfahren für eine Vakuumschaltröhre mit einem solchen Balgschutz.
Aus dem Stand der Technik sind Vakuumschaltröhren mit einem außenliegenden Balg bekannt. Bei solchen Vakuumschaltröhren mit einem außenliegenden Balg besteht die Gefahr, dass sowohl beim Transport, beim Handling und bei der Montage, als auch bei Schalthandlungen im verbauten Zustand, beispielsweise in einer Schaltanlage oder einem Stufenschalter, der Balg und die Vakuumschaltröhre beschädigt werden. Im verbauten Zustand erfolgen Beschädigungen am Balg beispielsweise durch Schiefstellung oder axialen Versatz des Bewegkontaktstabes gegenüber der Vakuumschaltröhrenachse.
Aufgabe der Erfindung ist es daher die Nachteile aus dem Stand der Technik zu beheben.
Gelöst wird die Aufgabe durch den unabhängigen Anspruch 1 und die von diesem abhängigen Ansprüche.
Ein Aspekt bezieht sich auf einen Balgschutz für eine Vakuumschaltröhre mit außenliegendem Balg für Nieder-, Mittel- oder Hochspannungen, wobei der Balgschutz zumindest aufweist:

- einen ersten Bereich, der verjüngt ausgestaltet ist und weiter ausgestaltet ist einen Bewegkontaktstab derart aufzunehmen, dass der Bewegkontaktstab von einer inneren Seite des Balgschutzes aus dem Balgschutz auf eine zweite Seite außerhalb des Balgschutzes hindurchführbar ist, wobei der verjüngte erste Bereich des Balgschutzes ausgestaltet ist, am Bewegkontaktstab derart anzuliegen, dass der Bewegkontaktstab durch den Balgschutz geführt ist,
- einen zweiten Bereich, der sich an den ersten Bereich anschließt, wobei der zweite Bereich gegenüber dem ersten Bereich derart vergrößert ist, dass der zu schützende Balg in den zweiten Bereich aufnehmbar ist, und
- einen Haltebereich, wobei der Haltebereich ausgestaltet ist, den Balgschutz auf oder an der Vakuumschaltröhre derart zu befestigen, dass der Balgschutz eine Führung für den Bewegkontaktstab bildet.

Unter der Führung ist im Sinne dieser Offenbarung ein Führen des Bewegkontaktes in einer Form zu verstehen, die verhindert, dass der Bewegkontaktstab gegenüber der Längsachse der Vakuumschaltröhre einen vorgegebenen Winkel überschreitet und so eine Beschädigung des Balges durch ein Verkippen des Bewegkontaktstabes verhindert. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass der verjüngte Bereich des ersten Bereichs auf zumindest einem Teilstück, das bei erfindungsgemäßer Nutzung am Bewegkontaktstab anliegt und weitgehend parallel zur Längsachse der Vakuumschaltröhre verläuft, anliegt. Der Bewegkontakt ist also durch den Balg in Richtung der Längsachse beweglich angeordnet und wird bei einer Bewegung entlang der Längsachse von der Führung geführt.
Aufnehmen oder aufnehmbar bedeutet hier insbesondere, dass der Balg des Bewegkontaktes in einem Innenbereich des Balgschutzes, also der inneren Seite, angeordnet ist.
Befestigen des Balgschutzes auf der Vakuumschaltröhre heißt hier, dass der Balgschutz gegenüber den unbeweglichen Teilen der Vakuumschaltröhre nicht mit dem Bewegkontakt bewegbar angeordnet ist, sondern sich der Bewegkontakt relativ zu dem Balgschutz bewegt. Eine mögliche Rotation des Balgschutzes um die Vakuumschaltröhre ist optional mit einem zusätzlichen Rastmittel verhinderbar, wobei das zusätzliche Rastmittel mit einem zusätzlichen Rastmittelgegenstück an der Vakuumschaltröhre zusammenwirkt.
Der Balgschutz weist im Innern optional eine zylinderförmige Geometrie auf, die an die äußere Geometrie einer Vakuumschaltröhre angepasst ist.
Weiter optional weist auch die äußere Geometrie des Balgschutzes eine zylinderförmige Geometrie auf.
Bevorzugt wird, dass der Balgschutz in dem ersten Bereich einen Führungsbereich aufweist, der als ein Gleitlager für den Bewegkontakt ausgebildet ist.
Besonders bevorzugt wird, dass der Führungsbereich so ausgestaltet ist, dass lediglich der Bewegkontaktstab durch den Führungsbereich hindurchgeführt werden kann, nicht aber ein Festkontakt der Vakuumschaltröhre. Das wird insbesondere durch eine unterschiedliche Formgebung von Bewegkontakt und Festkontakt erreicht.
Auch wird bevorzugt, dass der erste Bereich weitere Schlitzungen und/oder der zweite Bereich und/oder dritte Bereich Schlitzungen aufweisen, die eine Gaszirkulation zwischen der inneren Seite des Balgschutzes zu der zweiten Seite außerhalb des Balgschutzes erlauben. Schlitzungen in dem zweiten Bereich und dritten Bereich erlauben neben einer Gaszirkulation auch eine gezielte Flexibilisierung des zweiten Bereichs und des dritten Bereichs, die eine Montage auf einer Vakuumschaltröhre erleichtert und dennoch für einen ausreichend festen Sitz des Balgschutzes auf der Vakuumschaltröhre sorgt.
Weiter wird auch bevorzugt, dass der Balgschutz auf der inneren Seite des Balgschutzes und/oder der zweiten Seite des Balgschutzes Rippen oder Stege senkrecht und/oder parallel zur Längsachse der Vakuumschaltröhre aufweist. Diese Rippen oder Stege dienen der Erhöhung der mechanischen Stabilität des Balgschutzes und/oder der Verlängerung von elektrischen Kriechstrecken.
Bevorzugt wird auch, dass der Balgschutz einstückig ausgebildet ist und der Haltebereich ausgebildet ist, von der Bewegkontaktseite aus über einen ersten Isolator einer Vakuumschaltröhre zu reichen und auf der dem Bewegkontakt gegenüberliegenden Seite des ersten Isolators mit einem Eingriff derart am ersten Isolator oder sich an den ersten Isolator anschließenden Röhrenbestandteilen einzugreifen, dass der Balgschutz auf der Vakuumschaltröhre zu befestigen ist. Sich an den ersten Isolator anschließenden Röhrenbestandteilen sind insbesondere das Zwischenelement und/oder der weitere Isolator und/oder das Schirmelement und/oder der Festkontaktflansch und/oder der Festkontaktstab. Insbesondere wird bevorzugt, dass der Eingriff entweder

- auf der dem Bewegkontakt gegenüberliegenden Seite des ersten Isolators mit einem Eingriff am ersten Isolator eingreift und den Balgschutz so befestigt, oder
- auf der dem Bewegkontakt gegenüberliegenden Seite des ersten Isolators mit einem Eingriff am Festkontaktflansch eingreift und den Balgschutz so befestigt.

Mit anderen Worten der Eingriff greift auf der dem Bewegkontakt gegenüberliegenden Seite des ersten Isolators, auch als hinter dem ersten Isolator bezeichnet, derart an einem der Röhrenbestandteilen ein, dass der Balgschutz auf der Vakuumschaltröhre befestigt ist.
Auch wird bevorzugt, dass der Balgschutz mehrteilig, insbesondere zweiteilig, ausgebildet ist, wobei der Balgschutz zumindest ein erstes Balgschutzelement und ein weiteres Balgschutzelement aufweist, wobei das erste Balgschutzelement und das weitere Balgschutzelement miteinander verbunden oder verbindbar sind.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn das erste Balgschutzelement und das weitere Balgschutzelement dadurch miteinander verbindbar sind, dass das erste Balgschutzelement von der Seite mit dem Bewegkontakt und das weitere Balgschutzelement von der dem Bewegkontakt gegenüberliegenden Seite zusammengeführt werden, also zusammenführbar sind. Besonders bevorzugt weist das weitere Balgschutzelement auch einen verjüngten ersten Bereich auf, durch den ein Festkontaktstab führbar ist. Alternativ kann anstelle des Festkontaktstabes auch ein weiterer Bewegkontaktstab durch den verjüngten Bereich des weiteren Balgschutzelements führbar sein, dadurch wird der Balgschutz auch für eine Vakuumschaltröhre mit zwei Bewegkontakten verwendbar.
Bevorzugt wird auch, dass die Verbindung zwischen dem ersten Balgschutzelement und dem weiteren Balgschutzelement durch einen Formschluss oder einen Kraftschluss hergestellt wird. Insbesondere wird der Formschluss durch eine Rastverbindung mit einer oder mehreren Rasten, also Eingriffsmitteln, und einer oder mehreren Rastvertiefungen gebildet. Alternativ kann auch eine Schraubverbindung oder eine anderweitige Verbindung vorgesehen sein.
Weiter wird bevorzugt, dass der Balgschutz aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet ist und ausgestaltet ist, elektrische Entladungen oder Teilentladungen zu reduzieren oder zu verhindern. Insbesondere werden Entladungen oder Teilentladungen zwischen weiteren Bauteilen einer Schaltanlage und metallischen Teilen der Vakuumschaltröhre mit entsprechendem Balgschutz reduziert oder verhindert.
Der Balgschutz ist dabei bevorzugt aus einem Kunstsoff gebildet und wird bevorzugt in einem Spritzgussverfahren hergestellt.
Ein weiterer Aspekt bezieht sich auf eine Vakuumschaltröhre, wobei die Vakuumschaltröhre einen Balgschutz nach einer der vorstehenden Ausführungen aufweist.
Dabei ist besonders vorteilhaft, dass der Balgschutz neben dem Schutz des Balges und der Führung des Bewegkontaktstabes auch gleichzeitig einen Transportschutz darstellt, der die Vakuumschaltröhre als Ganzes zusätzlich schützt. Die Führung des Bewegkontaktstabes dient dabei der Vermeidung von einer Schiefstellung oder eines axialen Versatzes des Bewegkontaktstabes gegenüber der Längsachse der Vakuumschaltröhre.
Weiter wird bevorzugt, dass der Festkontakt der Vakuumschaltröhre eine erste Rastvertiefung zur Aufnahme eines weiteren Eingriffs aufweist. Diese erste Rastvertiefung dient also der Befestigung eines weiteren Balgschutzelements bei einem mehrteiligen, insbesondere einem zweiteiligen, Balgschutzes mittels eines Eingriffs auf der Vakuumschaltröhre. Die erste Rastvertiefung weist dabei bevorzugt eine inverse Struktur zum weiteren Eingriff auf.
Besonders bevorzugt ist dabei, dass es sich um eine Vakuumschaltröhre für eine Niederspannungs-, Mittelspannungs- oder Hochspannungsschaltanlage handelt.
Auch besonders bevorzugt ist dabei, dass es sich um eine Vakuumschaltröhre für einen Stufenschalter, insbesondere einen Laststufenschalter handelt.
Auch bezieht sich ein Aspekt auf eine Schaltanlage mit einer Vakuumschaltröhre oder mehreren Vakuumschaltröhren nach einer der vorstehenden Ausführungen mit einem Balgschutz nach einer der vorstehenden Ausführungen.
Ein weiterer Aspekt bezieht sich auf einen Stufenschalter mit einer oder mehr Vakuumschaltröhren, wobei eine oder mehr der Vakuumschaltröhren einen Balgschutz nach einer der vorstehenden Ausführungen aufweisen.
Ein anderer Aspekt bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Vakuumschaltröhre mit einem Balgschutz, wobei ein Balgschutz nach einer der vorstehenden Ausführungen auf einer Vakuumschaltröhre befestigt wird. Insbesondere wird bevorzugt, dass der Balgschutz durch Aufschieben auf die Vakuumschaltröhre auf der Vakuumschaltröhre befestigt wird, insbesondere durch Einrasten auf der Vakuumschaltröhre befestigt wird.
Befestigen des Balgschutzes auf der Vakuumschaltröhre heißt hier, dass sich der Balgschutz gegenüber den unbeweglichen Teilen der Vakuumschaltröhre nicht bewegt, sondern sich der Bewegkontakt relativ zu dem Balgschutz und relativ zu den unbewegten Teilen der Vakuumschaltröhre bewegt. Unbewegte Teile der Vakuumschaltröhre sind zum Beispiel ein erster Isolator, ein weiterer Isolator, ein Zwischenelement oder ein Festkontakt.
Hinsichtlich der erfindungsgemäßen Einrichtung gelten alle zu dem erfindungsgemäßen Verfahren voranstehend und nachfolgend gemachten Ausführungen und umgekehrt in entsprechender Weise. Auch hinsichtlich der Vorteile der erfindungsgemäßen Einrichtung wird auf die zu dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Vorteile verwiesen und umgekehrt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die spezifische Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels ist für die allgemeine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Einrichtung in keiner Weise einschränkend zu verstehen; vielmehr können einzelne Ausgestaltungsmerkmale des Ausführungsbeispiels in beliebiger Weise frei untereinander und mit den voranstehend beschriebenen Merkmalen kombiniert werden.

1: Schematische Darstellung einer Schaltanlage;
2: Schematische Darstellung einer Vakuumschaltröhre aus dem Stand der Technik;
3: Schematische Darstellung einer Vakuumschaltröhre mit einem einteiligen Balgschutz;
4: Schematische Darstellung einer Vakuumschaltröhre mit einem zweiteiligen Balgschutz.

Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Schaltanlage 1, beispielhaft ist hier eine Mittelspannungsschaltanlage gezeigt, möglich ist aber auch eine Schaltanlage für Nieder- oder Hochspannungen, die zum An- oder Abschalten eines elektrischen Stroms und/oder einer elektrischen Spannung eine Vakuumschaltröhre aufweisen. Die Schaltanlage kann insbesondere eine oder mehr Vakuumschaltröhren als Schaltelement enthalten, insbesondere Vakuumschaltröhren, die als Lastschalter oder Leistungsschalter ausgebildet sind. Die Schaltanlage weist Anzeigeelemente 4 auf, die Anzeigen wie eine Druckanzeige, Schaltstellungsanzeige oder andere Statusanzeigen beinhalten können. Weiter weist die Schaltanlage ein Bedienfeld 6 auf, über das beispielsweise Schalthandlungen vorgenommen werden können.
Die 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Vakuumschaltröhre 10' aus dem Stand der Technik. Die Vakuumschaltröhre 10` weist dabei eine zylindrische Grundform mit einer Längsachse 90 auf. Entlang oder parallel der Längsachse 90 erstreckt sich eine Festkontaktstab 34, der durch einen Festkontaktflansch 38 in das Innere der Vakuumschaltröhre 10' geführt ist. An den Festkontaktstab 34 schließt sich eine Festkontaktscheibe 36 an. An die Festkontaktscheibe 36 schließt sich eine Bewegkontaktscheibe 32 an einem Bewegkontaktstab 30 an. Der Bewegkontaktstab 30 ist mit der Bewegkontaktscheibe 32 über einen Bewegkontaktflansch 31 mit einem außenliegenden Balg 20 und einem Balgschirmelement 43 beweglich an einem ersten Isolator 40 angeordnet, insbesondere angelötet. In dem gezeigten Beispiel der 2 schließt sich an den ersten Isolator 40, hier ein Isolator aus einem Keramikwerkstoff, also ein Keramikisolator, ein Zwischenelement 42, hier ein metallisches Zwischenelement 42, an, das im Inneren der Vakuumschaltröhre 10' hier gleichzeitig ein weiteres Schirmelement 42' bildet, das zumindest in Position, in der sich die Festkontaktscheibe 36 und die Bewegkontaktscheibe 32 berühren und die Vakuumschaltröhre 10' in einem geschlossenen, also stromleitenden, Zustand ist, mit einem Abstand, radial umfasst. Das durch das Zwischenelement 42 gebildete weitere Schirmelement ist besonders geeignet, eine Bedampfung oder Materialablagerung auf dem ersten Isolator 40 und/oder auf dem weiteren Isolator 50 im Falle eines Schaltlichtbogens zu verhindern oder zu minimieren.
An das Zwischenelement 42 schließt sich hier ein weiterer Isolator 50 an.
An den weiteren Isolator 50 schließt sich hier ein Schirmelement 39 an. Das Schirmelement 39 dient hier auch als Verbindung zum Festkontaktflansch 38. Alternativ kann auch auf das Schirmelement 39 und einen weiteren Isolator 50 verzichtet werden und sich der Festkontaktflansch 38 direkt an das Zwischenelement 42 anschließen.
Die 3 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vakuumschaltröhre 10 mit einem erfindungsgemäßen einteiligen Balgschutz 100.
Der Aufbau der Vakuumschaltröhre 10 ist dabei analog zu dem der Vakuumschaltröhre 10' aus dem Stand der Technik und der 2. Die Vakuumschaltröhre 10 weist dabei eine zylindrische Grundform mit einer Längsachse 90 auf. Entlang oder parallel der Längsachse 90 erstreckt sich ein Festkontaktstab 34, der durch einen Festkontaktflansch 38 in das Innere der Vakuumschaltröhre 10 geführt ist. An den Festkontaktstab 34 schließt sich eine Festkontaktscheibe 36 an. An die Festkontaktscheibe 36 schließt sich eine Bewegkontaktscheibe 32 an einem Bewegkontaktstab 30 an. Der Bewegkontaktstab 30 ist mit der Bewegkontaktscheibe 32 über einen Bewegkontaktflansch 31 mit einem außenliegenden Balg 20 beweglich an einem ersten Isolator 40 angeordnet, insbesondere angelötet. Ein Balgschirmelement 43 ist zwischen dem Balg 20 und dem ersten Isolator 40 angeordnet. In dem gezeigten Beispiel der 3 schließt sich an den ersten Isolator 40, hier ein Isolator aus einem Keramikwerkstoff, also ein Keramikisolator, ein Zwischenelement 42, hier ein metallisches Zwischenelement 42, an. Im Inneren der Vakuumschaltröhre 10 bildet das Zwischenelement 42 hier gleichzeitig ein weiteres Schirmelement 42` oder es sind ein oder mehr weitere Schirmelemente 42` am Zwischenelement angeordnet. Die Anordnung der weiteren Schirmelemente 42` ist derart ausgestaltet, dass zumindest in einer Position - in der sich die Festkontaktscheibe 36 und die Bewegkontaktscheibe 32 berühren und sich die Vakuumschaltröhre 10 so in einem geschlossenen, also stromleitenden, Zustand befindet - die Festkontaktscheibe 36 und die Bewegkontaktscheibe 32 mit einem Abstand radial umfasst sind. Das durch das Zwischenelement 42 gebildete weitere Schirmelement ist besonders geeignet, eine Bedampfung oder Materialablagerung auf dem ersten Isolator 40 und/oder auf dem weiteren Isolator 50 im Falle eines Schaltlichtbogens zu verhindern oder zu minimieren.
An das Zwischenelement 42 schließt sich hier ein weiterer Isolator 50 an.
An den weiteren Isolator 50 schließt sich hier ein Schirmelement 39 an. Das Schirmelement 39 dient hier auch als Verbindung zum Festkontaktflansch 38. Alternativ kann auch auf das Schirmelement 39 und einen weiteren Isolator 50 verzichtet werden und sich der Festkontaktflansch 38 direkt an das Zwischenelement 42 anschließen.
Weiter zeigt die 3 den erfindungsgemäßen Balgschutz 100. Dieser Balgschutz 100 ist hier einteilig ausgebildet und ist in drei Bereiche unterteilt. Dabei befindet sich ein Teil der Vakuumschaltröhre 10 auf der inneren Seite 101 des Balgschutzes 100, während der Bewegkontaktstab 30 von der inneren Seite 101 des Balgschutzes 100 durch den Balgschutz 100 auf die zweite Seite 102 außerhalb des Balgschutzes 100 geführt ist.
Der erste Bereich 110 des Balgschutzes 100 weist eine Verjüngung auf, wobei sich der Durchmesser des Balgschutzes 100 im ersten Bereich 110 von einem den Balg 20 aufnehmenden Durchmesser auf einen den Bewegkontaktstab 30 führenden Durchmesser verringert. Somit wird eine Führung, ein Lager 112 für den Bewegkontaktstab 30, gebildet. Optional können im ersten Bereich 110 weitere Schlitzungen 155 zur Gasdurchströmung im Balgschutz 100 vorgesehen sein. Optional können diese weiteren Schlitzungen 155 im ersten Bereich 110 auch der Flexibilisierung des Balgschutzes 100 zur Führung des Bewegkontaktstabes 30 dienen.
In dem zweiten Bereich 120 des Balgschutzes 100 erstreckt sich der Balgschutz hier weitgehend parallel zur Längsachse 90 der Vakuumschaltröhre.
Der Haltebereich 130 weist hier auf der der Längsachse 90 der Vakuumschaltröhre 10 zugewandten Seite einen Eingriff 140 auf, der von der Seite mit dem Bewegkontaktstab 30 und dem Balg 20 kommend über den ersten Isolator 40 geführt ist und hinter dem ersten Isolator 40 eingerastet ist und so den Balgschutz 100 an und auf der Vakuumschaltröhre 10 befestigt. Um das über den ersten Isolator 40 Führen des Haltebereichs 130 zu ermöglichen, weist der Balgschutz 100 Schlitzungen 150 auf, die sich hier vom Beginn 125 der Schlitzung 150 bis zu einem Ende des Balgschutzes 100 mit dem oder den Eingriffen 140 erstrecken. Insbesondere sind hier eine Vielzahl von Schlitzungen 150 vorhanden, insbesondere 4, 5, 6, 7 oder mehr Schlitzungen 150. So wird ein Kranz aus flexiblen Halteelementen 130 mit jeweils einem Eingriff 140 gebildet, der einen festen Sitz auf der Vakuumschaltröhre 10 und gleichzeitig eine unkomplizierte Montage realisiert.
Die 4 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vakuumschaltröhre 10 mit einem erfindungsgemäßen zweiteiligen Balgschutz 200.
Der Aufbau der Vakuumschaltröhre 10 ist dabei weitgehend analog zu der aus dem Stand der Technik bekannten Vakuumschaltröhre 10' der 2 und der Vakuumschaltröhre 10 aus der 3. Abweichend zu den zuvor beschriebenen Figuren weist der Festkontaktstab 34 allerdings eine erste Rastvertiefung 35 zur Aufnahme eines weiteren Eingriff 275 und zur Befestigung eines weiteren Balgschutzelements 270 bei einem mehrteiligen, hier zweiteiligen, Balgschutzes auf.
Die Vakuumschaltröhre 10 weist dabei eine zylindrische Grundform mit einer Längsachse 90 auf. Entlang oder parallel der Längsachse 90 erstreckt sich ein Festkontaktstab 34, der durch einen Festkontaktflansch 38 in das Innere der Vakuumschaltröhre 10 geführt ist. An den Festkontaktstab 34 schließt sich eine Festkontaktscheibe 36 an. An die Festkontaktscheibe 36 schließt sich eine Bewegkontaktscheibe 32 an einem Bewegkontaktstab 30 an. Der Bewegkontaktstab 30 ist mit der Bewegkontaktscheibe 32 über einen Bewegkontaktflansch 31 mit einem außenliegenden Balg 20 beweglich an einem ersten Isolator 40 angeordnet, insbesondere angelötet. Ein Balgschirmelement 43 ist zwischen dem Balg 20 und dem ersten Isolator 40 angeordnet. In dem gezeigten Beispiel der 4 schließt sich an den erster Isolator 40, hier ein Isolator aus einem Keramikwerkstoff, also ein Keramikisolator, ein Zwischenelement 42, hier ein metallisches Zwischenelement 42, an. Im Inneren der Vakuumschaltröhre 10 bildet das Zwischenelement 42 hier gleichzeitig ein weiteres Schirmelement 42` oder es sind ein oder mehr weitere Schirmelemente 42` am Zwischenelement angeordnet. Die Anordnung der weiteren Schirmelemente 42' ist derart ausgestaltet, dass zumindest in einer Position - in der sich die Festkontaktscheibe 36 und die Bewegkontaktscheibe 32 berühren und sich die Vakuumschaltröhre 10 so in einem geschlossenen, also stromleitenden, Zustand befindet - die Festkontaktscheibe 36 und die Bewegkontaktscheibe 32 mit einem Abstand, radial umfasst sind. Das durch das Zwischenelement 42 gebildete weitere Schirmelement 42` ist besonders geeignet, eine Bedampfung oder Materialablagerung auf dem ersten Isolator 40 und/oder auf dem weiteren Isolator 50 im Falle eines Schaltlichtbogens zu verhindern oder zu minimieren.
An das Zwischenelement 42 schließt sich hier ein weiterer Isolator 50 an.
An den weiteren Isolator 50 schließt sich hier ein Schirmelement 39 an. Das Schirmelement 39 dient hier auch als Verbindung zum Festkontaktflansch 38. Alternativ kann auch auf das Schirmelement 39 und den weiteren Isolator 50 verzichtet werden und sich der Festkontaktflansch 38 direkt an das Zwischenelement 42 anschließen.
Weiter zeigt die 4 den erfindungsgemäßen zweiteiligen Balgschutz 200 als Beispiel für einen mehrteiligen Balgschutz. Dieser Balgschutz 200 ist hier aus dem ersten Balgschutzelement 260 und dem weiteren Balgschutzelement 270 gebildet. Das erste Balgschutzelement 260 ist in drei Bereiche unterteilt. Dabei befindet sich ein Teil der Vakuumschaltröhre 10 auf der inneren Seite 201 des Balgschutzes 200, während der Bewegkontaktstab 30 und der Festkontaktstab 34 von der inneren Seite 201 des Balgschutzes 200 durch den Balgschutz 200 auf die zweite Seite 202 außerhalb des Balgschutzes 200 geführt sind.
Der erste Bereich 210 des Balgschutzes 200 weist eine Verjüngung auf, wobei sich der Durchmesser des Balgschutzes 200 im ersten Bereich 210 von einem den Balg 20 aufnehmenden Durchmesser auf einen den Bewegkontaktstab 30 führenden Durchmesser verringert. Somit wird eine Führung, ein Lager 212, für den Bewegkontaktstab 30 gebildet. Optional können im ersten Bereich 210 weitere Schlitzung 255 zur Gasdurchströmung im Balgschutz 200 vorgesehen sein. Optional können diese weiteren Schlitzungen 255 im ersten Bereich 210 auch der Flexibilisierung des Balgschutzes 200 zur Führung des Bewegkontaktstabes 30 dienen.
In dem zweiten Bereich 220 des Balgschutzes 200 erstreckt sich der Balgschutz hier weitgehend parallel zu Längsachse 90 der Vakuumschaltröhre.
Der Haltebereich 230 weist hier auf der der Längsachse 90 der Vakuumschaltröhre 10 zugewandten Seite einen Eingriff 140 auf, der von der Seite mit dem Bewegkontaktstab 30 und dem Balg 20 kommend zumindest teilweise über den ersten Isolator 40 geführt ist und in eine zweite Rastvertiefung 141 des weiteren Balgschutzelementes eingerastet ist und so das erste Balgschutzelement 260 des mehrteiligen Balgschutzes 200 an und auf dem weiteren Balgschutzelement 270 und damit an und auf Vakuumschaltröhre 10 befestigt. Das weitere Balgschutzelement 270 ist mit dem weiteren Eingriff 275 in der ersten Rastvertiefung 35 an dem Festkontaktstab 34 befestigt und erweitert sich in Richtung des Bewegkontaktflansches 31, um einen Teil der Vakuumschaltröhre 10 aufzunehmen. Weiter weist das weitere Balgschutzelement 270 bevorzugt eine weitere Ausnehmung 142 auf, so dass im Bereich der weiteren Ausnehmung 142 - hier am zum Bewegkontaktflansch 31 weisenden Ende - die zweite Rastvertiefung angeordnet ist. Weiter bevorzugt weist das erste Balgschutzelement 260 eine erste Ausnehmung 262 auf, wobei der Eingriff 140 in dieser ersten Ausnehmung 262 angeordnet ist. Eine derartige Ausgestaltung ermöglicht es, dass das erste Balgschutzelement 260 zur Befestigung auf der Vakuumschaltröhre 10 mit dem weiteren Balgschutzelement 270 verrastbar und hier verrastet ist. Alternativ sind in der ersten Ausnehmung 262 und der weiteren Ausnehmung 142 komplementäre Gewinde vorhanden, so dass das erste Balgschutzelement 260 mit dem weiteren Balgschutzelement 270 mittels Verschrauben zu verbinden ist.
Um das über den ersten Isolator 40 Führen des Haltebereichs 230 und das Verrasten des ersten Balgschutzelementes 260 mit dem weiteren Balgschutzelement 270 zu ermöglichen, weist das erste Balgschutzelement 260 Schlitzungen 250 auf, die sich hier vom Beginn 125 der Schlitzung 250 bis zu einem Ende des ersten Balgschutzelementes 260 mit dem oder den Eingriffen 140 erstrecken. Insbesondere sind hier eine Vielzahl von Schlitzungen 250 vorhanden, insbesondere 4, 5, 6, 7 oder mehr Schlitzungen 250. So wird ein Kranz auf flexiblen Halteelementen 230 mit jeweils einem Eingriff 140 gebildet, der einen festen Sitz auf der Vakuumschaltröhre 10 und gleichzeitig eine unkomplizierte Montage realisiert.
Bezugszeichenliste

1: Schaltanlage;
4: Anzeigeelemente;
6: Bedienfeld;
10: Vakuumschaltröhre;
10': Vakuumschaltröhre aus dem Stand der Technik;
20: Balg, außenliegender Balg der Vakuumschaltröhre 10, 10';
30: Bewegkontaktstab;
31: Bewegkontaktflansch;
32: Bewegkontaktscheibe;
34: Festkontaktstab;
35: erste Rastvertiefung im Festkontaktstab 34;
36: Festkontaktscheibe;
38: Festkontaktflansch;
39: Schirmelement;
40: erster Isolator, insbesondere aus einem Keramikwerkstoff, der Vakuumschaltröhre 10, 10';
42: Zwischenelement, insbesondere metallisches Zwischenelement;
42': weiteres Schirmelement am Zwischenelement 42;
43: Balgschirmelement zwischen Balg 20 und erstem Isolator 40;
50: weiterer Isolator, insbesondere aus einem Keramikwerkstoff, der Vakuumschaltröhre 10, 10';
90: Längsachse der Vakuumschaltröhre 10, 10';
100: Balgschutz;
101: innere Seite des Balgschutzes 100;
102: zweite Seite außerhalb des Balgschutzes 100;
110: erster Bereich des Balgschutzes 100;
112: Lager für einen Bewegkontaktstab 30;
120: zweiter Bereich des Balgschutzes 100;
125: Beginn einer Schlitzung 150;
130: Haltebereich des Balgschutzes 100;
140: Eingriff am Haltebereich 130 oder 230;
141: zweite Rastvertiefung, im weiteren Balgschutzelement 270;
142: weitere Ausnehmung, im weiteren Balgschutzelement 270;
150: Schlitzung, insbesondere zur Gasdurchströmung im Balgschutz 100;
155: weitere Schlitzung insbesondere zur Gasdurchströmung im Balgschutz 100;
200: Balgschutz in einer mehrteiligen Ausführung für eine Vakuumschaltröhre 10;
201: innere Seite des Balgschutzes 200;
202: zweite Seite außerhalb des Balgschutzes 200;
210: erster Bereich des Balgschutzes 200;
212: Lager für einen Bewegkontaktstab 30;
220: zweiter Bereich des Balgschutzes 200;
230: Haltebereich des Balgschutzes 200;
240: Eingriff am Haltebereich 230;
250: Schlitzung zur Gasdurchströmung im ersetn Balgschutzelement 260;
255: weitere Schlitzung zur Gasdurchströmung im ersten Balgschutzelement 260;
260: erstes Balgschutzelement des mehrteiligen Balgschutzes 200;
262: erste Ausnehmung, im ersten Balgschutzelement 260;
270: weiteres Balgschutzelement, des mehrteiligen Balgschutzes 200;
275: weiterer Eingriff zum Einrasten in die erste Rastvertiefung 35 des Festkontaktstabes 34;
278: zweite weitere Schlitzung insbesondere zur Gasdurchströmung im weiteren Balgschutzelement 270.

Claims

Balgschutz (100, 200) für eine Vakuumschaltröhre (10) mit außenliegendem Balg (20) für Nieder-, Mittel- oder Hochspannungen, dadurch gekennzeichnet, dass der Balgschutz (100, 200) zumindest aufweist: - einen ersten Bereich (110), der verjüngt ausgestaltet ist und weiter ausgestaltet ist, einen Bewegkontaktstab (30) derart aufzunehmen, dass der Bewegkontaktstab (30) von einer inneren Seite (101) des Balgschutzes (100, 200) aus dem Balgschutz (100, 200) auf eine zweite Seite (102) außerhalb des Balgschutzes hindurchführbar ist, wobei der verjüngte erste Bereich (110) des Balgschutzes (100, 200) ausgestaltet ist, am Bewegkontaktstab (30) derart anzuliegen, dass der Bewegkontaktstab (30) durch den Balgschutz (100, 200) geführt ist, - einen zweiten Bereich (120), der sich an den ersten Bereich (110) anschließt, wobei der zweite Bereich (120) gegenüber dem ersten Bereich (110) derart vergrößert ist, dass der zu schützende Balg (30) in den zweiten Bereich (120) aufnehmbar ist, und - einen Haltebereich (130), wobei der Haltebereich ausgestaltet ist den Balgschutz (100, 200) auf oder an der Vakuumschaltröhre (10) derart zu befestigen, dass der Balgschutz (100, 200) eine Führung für den Bewegkontaktstab (30) bildet.
Balgschutz (100, 200) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Balgschutz (100, 200) in dem ersten Bereich (110) einen Führungsbereich (112) aufweist, der als ein Gleitlager für den Bewegkontakt (30) ausgebildet ist.
Balgschutz (100, 200) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (110) weitere Schlitzungen (155) und/oder der zweite Bereich (120) und oder dritte Bereich (130) Schlitzungen (150) aufweist, die eine Gaszirkulation zwischen der inneren Seite (101) des Balgschutzes (100) zu der zweiten Seite (102) außerhalb des Balgschutzes (100, 200) erlauben.
Balgschutz (100, 200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Balgschutz auf der inneren Seite (101) des Balgschutzes (100, 200) und/oder der zweiten Seite (102) des Balgschutzes (100, 200) Rippen senkrecht und/oder parallel zur Längsachse (90) der Vakuumschaltröhre (100) aufweist.
Balgschutz (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Balgschutz (100) einstückig ausgebildet ist und der Haltebereich (130) ausgebildet ist, von der Bewegkontaktseite aus über einen ersten Isolator (40) zu reichen und auf der dem Bewegkontakt gegenüberliegenden Seite des ersten Isolators (40) mit einem Eingriff (140) derart am ersten Isolator (40) oder sich an den ersten Isolator (40) anschließenden Röhrenbestandteilen einzugreifen, dass der Balgschutz auf der Vakuumschaltröhre zu befestigen ist.
Balgschutz (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Balgschutz (200) mehrteilig ausgebildet ist, wobei der Balgschutz (200) zumindest ein erstes Balgschutzelement (260) und ein weiteres Balgschutzelement (270) aufweist, wobei das erste Balgschutzelement (260) und das weitere Balgschutzelement (270) miteinander verbunden oder verbindbar sind.
Balgschutz (100, 200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Balgschutz (100, 200) aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet ist und ausgestaltet ist, elektrische Entladungen oder Teilentladungen zu reduzieren oder zu verhindern.
Vakuumschaltröhre (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumschaltröhre einen Balgschutz (100, 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 aufweist.
Schaltanlage (1) mit einer Vakuumschaltröhre (10) nach Anspruch 8 mit einem Balgschutz (100, 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Stufenschalter (1) mit einer oder mehr Vakuumschaltröhren (10) nach Anspruch 8, wobei eine oder mehrere der Vakuumschaltröhren einen Balgschutz (100, 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 aufweist.
Verfahren zum Herstellen einer Vakuumschaltröhre mit einem Balgschutz, dadurch gekennzeichnet, dass ein Balgschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auf einer Vakuumschaltröhre befestigt wird.