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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vakuumschaltröhre für
einen elektrischen Schalter mit zwei Kontaktstücken, von denen
ein erstes Kontaktstück während eines Schaltvorganges gegen
ein zweites Kontaktstück antreibbar ist, und mit einer
Vorrichtung zur Einstellung des relativen Abstandes des ersten
Kontaktstückes zum zweiten Kontaktstück.
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Eine derartige Vakuumschaltröhre ist beispielsweise aus dem
US-Patent 3,787,649 bekannt. Dort ist ein elektrischer
Schalter beschrieben, welcher drei Schaltpole aufweist. Jeder der
drei Schaltpole weist zur Unterbrechung eines elektrischen
Strompfades eine Vakuumschaltröhre auf, welche innerhalb
eines Kapselungsgehäuses angeordnet ist. Jede der
Vakuumschaltröhren weist jeweils ein feststehendes Kontaktstück sowie ein
antreibares Kontaktstück auf. Die antreibbaren Kontaktstücke
sind mittels einer Mechanik durch eine Antriebsvorrichtung
antreibbar. Zum Synchronisieren der Schaltzeitpunkte der
einzelnen Vakuumschaltkammern der Schaltpole sind an den
antreibbaren Schaltkontaktstücken Vorrichtungen zur
Einstellung des relativen Abstandes der jeweiligen Kontaktstücke
zueinander vorgesehen.
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Mittels Gewindebolzen sind die Antriebsstangen der
antreibbaren Kontaktstücke in ihrer Länge so einstellbar, dass der
Zeitpunkt des Kontaktierens der jeweiligen Kontaktstücke
einstellbar ist. Zwangsweise ergibt sich daraus auch eine
Einstellung des Abstandes der Kontaktstücke in ihrer
Aus-Position sowie daraus folgend auch der relative Abstand der
Kontaktstücke während einer Schaltbewegung. Zum Einstellen des
relativen Abstandes muss dabei aufwendig in den
Antriebsmechanismus eingegriffen werden. Zwar kann der Schaltzeitpunkt
jedes Schaltpols individuell eingestellt werden, jedoch ist
dies mit einem relativ hohen Aufwand verbunden. Aufgrund des
komplexen Aufbaus des gesamten Antriebes als auch der
Vorrichtung zum Einstellen des Abstandes sind Fehlbedienungen
oder ein unvorteilhaftes Verstellen des gesamten
Antriebsmechanismus nicht auszuschließen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Vakuumschaltröhre für einen elektrischen Schalter der
eingangs genannten Art so auszubilden, dass eine Einstellung des
relativen Abstandes der Kontaktstücke der Vakuumschaltröhre
in vereinfachter Weise ermöglicht ist.
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Die Aufgabe wird bei einer Vakuumschaltröhre der eingangs
genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zur
Einstellung des relativen Abstandes das zweite Kontaktstück bewegbar
ist.
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Durch die Bewegbarkeit des zweiten Kontaktstückes kann völlig
auf einen Eingriff in die Antriebsmechanik zur Einstellung
des relativen Kontaktabstandes verzichtet werden. Gegenüber
den bisher nur in Antriebsrichtung längenverschiebbaren
Kontaktstücken ist nunmehr auch in einfacher Weise eine Justage
in mehreren Raumachsen ermöglicht. Dazu ist es beispielsweise
notwendig, das zweite Kontaktstück bewegbar anzuordnen. Somit
ist es auch möglich, seitliche Verkippungen oder
ungleichmäßige Abbrandbilder der Kontaktstücke in einer geeigneten Art
und Weise durch eine Justage des zweiten Kontaktstückes
auszugleichen. Durch die Bewegung des zweiten Kontaktstückes ist
der Abstand der Kontakte in der Ausschaltstellung
einstellbar. Weiterhin ist auch die Anpresskraft des ersten
Kontaktstückes gegen das zweite Kontaktstück einstellbar.
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Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass bei einer
Vakuumschaltröhre deren Kontaktstücke auf einer Längsachse
axial gegenüberstehend angeordnet sind, das zweite
Kontaktstücke entlang der Längsachse bewegbar ist.
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Wird die Einstellung des Abstandes lediglich durch eine
Bewegung des zweiten Kontaktstückes entlang der Längsachse
ausgeführt, so können Vakuumschaltröhren verwendet werden, die
eine einfache Gestaltung aufweisen, da lediglich die Bewegung
des zweiten Kontaktstückes in einer Achsrichtung ermöglicht
werden muss.
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Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass das zweite
Kontaktstück mit einem Röhrenkörper der Vakuumschaltröhre
verbunden ist, wobei das zweite Kontaktstück gemeinsam mit dem
Röhrenkörper bewegbar ist.
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Durch eine derartige Ausgestaltung ist es möglich,
herkömmliche Vakuumschaltröhren, bei denen das zweite Kontaktstück
starr oder federelastisch mit dem Röhrenkörper verbunden ist,
ohne Modifikationen zu verwenden. Unabhängig von dem zur
Verwendung vorgesehenen Vakuumschaltröhren ist eine
erfindungsgemäße Einstellung des relativen Abstandes der Kontaktstücke
erzielbar. Der Röhrenkörper umfasst die Hauteile, welche die
Vakuumkammer der Vakuumschaltröhre bilden.
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Weiterhin kann bei einer Anordnung mit einer
Vakuumschaltröhre, welche innerhalb eines Kapselungsgehäuses angeordnet
ist, vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Vorrichtung
zur Einstellung des relativen Abstandes von der Außenseite
des Kapselungsgehäuses betätigbar ist.
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Durch das Kapselungsgehäuse ist die Vakuumschaltröhre vor
äußeren Einflüssen geschützt. Ist nunmehr vorgesehen, die
Einstellung des relativen Abstandes der Kontaktstücke von der
Außenseite vorzunehmen, so ist es nicht erforderlich, das
Kapselungsgehäuse zu entfernen und die Vakuumschaltröhre so
der Gefahr einer Beschädigung oder Verunreinigung
auszusetzen. Somit sind zur Einstellung keine besonderen
Vorsichtmaßnahmen zum Schutz der Vakuumschaltröhre zu ergreifen, da auch
während der Betätigung der Vorrichtung zur Einstellung des
relativen Abstandes stets das Kapselungsgehäuse um die
Vakuumschaltröhre herum angeordnet ist.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht weiterhin vor, dass die
Vorrichtung zur Einstellung des relativen Abstandes eine
Öffnung in dem Kapselungsgehäuse verschließt.
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Verschließt die Vorrichtung zur Einstellung des relativen
Abstandes eine Öffnung im Kapselungsgehäuse, so bildet die
Vorrichtung einen Teil des Kapselungsgehäuses aus. Insbesondere
bei einer Befüllung des zwischen dem Kapselungsgehäuse und
der Vakuumschaltröhre befindlichen Raumes mit einem
speziellen Medium, beispielsweise mit einem unter erhöhtem Druck
stehenden Isoliergas, ist so eine Bedienung der Vorrichtung
in einfacher Weise möglich. Auf zusätzliche Verschlussdeckel
oder Blindeinsätze zum Verschließen der Öffnung kann
verzichtet werden. Weiterhin kann die Vorrichtung zur Einstellung
des relativen Abstandes die Öffnung derartig verschließen,
dass beispielsweise im Innern des Kapselungsgehäuses
befindliches Isoliergas nicht nach außen weichen kann.
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Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die Öffnung ein
Gewinde aufweist, in welches eine Verzahnung der Vorrichtung
zur Einstellung des relativen Abstandes eingreift.
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Ein mechanisch robustes Gewinde eignet sich in besonderer
Weise aufgrund seiner Einfachheit zum Verbinden der Öffnung
mit der Vorrichtung zur Einstellung des relativen Abstandes.
Weiterhin ist durch ein derartiges Gewinde in einfacher Art
und Weise eine sehr feinstufige Einstellung des relativen
Abstandes ermöglicht.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines
Ausführungsbeispieles in einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend näher
beschrieben.
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Dabei zeigt die
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Fig. 1 schematisch eine erste Ausgestaltungsvariante
einer erfindungsgemäßen Vakuumschaltröhre,
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Fig. 2 eine schematische Ansicht einer zweiten
Ausgestaltungsvariante einer erfindungsgemäßen
Vakuumschaltröhre,
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Fig. 3 eine dritte schematische Ausgestaltungsvariante
einer erfindungsgemäßen Vakuumschaltröhre und
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Fig. 4 schematisch eine vierte Variante einer
erfindungsgemäßen Vakuumschaltröhre.
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Die in den Fig. 1 bis 4 dargestellten gleichwirkenden
Baugruppen sind mit den selben Bezugszeichen versehen.
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Die in der Fig. 1 dargestellte Vakuumschaltröhre 1 ist Teil
eines Schaltpoles eines nicht dargestellten elektrischen
Schalters. Die Vakuumschaltröhre 1 weist einen Röhrenkörper 2
auf. Der Röhrenkörper 2 ist im Wesentlichen ein Hohlzylinder,
welcher an seinen Stirnflächen mit einer ersten Deckplatte 3
sowie mit einer zweiten Deckplatte 4 verschlossen ist.
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Durch die erste Deckplatte 3 ist ein erstes Kontaktstück 5
gasdicht hindurchgeführt. Das erste Kontaktstück 5 ist
mittels eines Antriebes 7 antreibbar. Zur Abdichtung des ersten
Kontaktstückes 5 gegenüber der ersten Deckplatte 3 ist ein
Faltenbalg 8 sowohl gasdicht mit dem ersten Kontaktstück 5
als auch gasdicht mit der ersten Deckplatte 3 verbunden. Zur
Führung und Lenkung des ersten Kontaktstückes 5 ist eine
Führungsmechanik 9 vorgesehen. Das erste Kontaktstück 5 ist
mittels des Antriebes 7 entlang seiner Längsachse verschiebbar.
Im Wesentlich starr bzw. leicht elastisch federnd ist ein
zweites Kontaktstück 6 an der zweiten Deckplatte 4
angeordnet. Durch die Bewegbarkeit des ersten Kontaktstückes 5 ist
zwischen dem ersten Kontaktstück 5 und dem zweiten
Kontaktstück 6 ein elektrischer Kontakt herstellbar. Auf eine
Darstellung der elektrischen Anschlusskontakte wurde im
Interesse einer klaren Darstellung der Erfindung verzichtet.
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An dem Röhrenkörper 2 ist eine Tragvorrichtung 10a, 10b
angeordnet. Die Tragvorrichtung 10a, 10b weist mehrere Öffnungen
auf, welche mit einem Innengewinde versehen sind. In dieses
Innengewinde greifen an einem auf einer Grundfläche 12
angeordneten Kapselungsgehäuse 13 gelagerte Schrauben 11a, 11b
ein. In der Fig. 1 sind symbolisch zwei Schrauben 11a, 11b
dargestellt. Es ist jedoch auch möglich, eine größere Anzahl
von Schrauben am Umfang der Vakuumschaltröhre 1 anzuordnen.
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Durch ein Drehen der Schrauben 11a, 11b ist der Röhrenkörper
2 in seiner Position verschiebbar. Aufgrund der starren bzw.
leicht federnden Verbindung des zweiten Kontaktstückes 6 mit
dem Röhrenkörper 2 ist dadurch auch das zweite Kontaktstück 6
verschiebbar. Demgegenüber ist das erste Kontaktstück 5 nicht
einstellbar. Durch entsprechende Drehbewegungen der Schrauben
11a, 11b ist somit der relative Abstand zwischen dem ersten
Kontaktstück 5 und dem zweiten Kontaktstück 6 einstellbar. Je
nach Anzahl der vorgesehenen Schrauben 11a, 11b und der
Anzahl der Umdrehungen der einzelnen Schrauben ist sowohl eine
Verschiebung des zweiten Kontaktstückes 6 entlang seiner
Längsachse als auch ein Verkippen und/oder Verschieben des
zweiten Kontaktstückes 6 möglich. Durch das Verschieben bzw.
Verkippen ist somit der relative Abstand zwischen dem ersten
Kontaktstück 5 und dem zweiten Kontaktstück 6 in mehreren
Raumachsen einstellbar. Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass
die Schrauben 11a, 11b in Langlöchern gelagert sind, wodurch
zusätzlich eine seitliche Justage des zweiten Kontaktstückes
6 ermöglicht wird.
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In der Fig. 2 ist eine weitere erfindungsgemäße
Ausgestaltung der Vorrichtung dargestellt. Das in der Fig. 2
dargestellte zweite Kontaktstück 6 weist ein Gewinde auf, welches
in der zweiten Deckplatte 4 gelagert ist. Durch das Drehen
des zweiten Kontaktstückes 6 ist der Abstand zwischen dem
ersten Kontaktstück 5 und dem zweiten Kontaktstück 6
einstellbar. Zur Abdichtung des Gewindes ist ein weiterer
Faltenbalg 8a verwendet.
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In der Fig. 3 ist abweichend von der Beschreibung der Fig.
2 und der Fig. 1 das erste Kontaktstück 5 starr mit der
ersten Deckplatte 3 verbunden und das zweite Kontaktstück 6
beweglich durch die zweite Deckplatte 4 hindurchgeführt. Zur
Abdichtung des zweiten Kontaktstückes 6 gegenüber der zweiten
Deckplatte 4 ist der Faltenbalg 8 vorgesehen.
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Der Antrieb 7 ist an das erste Kontaktstück 5 angekoppelt.
Das erste Kontaktstück 5 ist mittels des Antriebes
antreibbar. Aufgrund der starren Verbindung des ersten
Kontaktstückes 5 mit dem Röhrenkörper 2 der Vakuumschaltröhre 1 ist
auch der Röhrenkörper 2 selbst antreibbar. Das zweite
Kontaktstück 6 weist eine Tragvorrichtung 10a, 10b auf. Die
Tragvorrichtung 10a, 10b weist Öffnungen auf, welche mit
einem Innengewinde versehen sind. Die Schrauben 11a, 11b sind
gegenüber der Grundfläche 12 winkelsteif gelagert. Wie zur
Fig. 1 bereits beschrieben, ist nunmehr durch ein Drehen der
Schrauben 11a, 11b eine Einstellung des relativen Abstandes
des zweiten Kontaktstückes 6 zum ersten Kontaktstück 5
möglich.
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Die Fig. 4 zeigt eine Detailansicht einer
Ausgestaltungsvariante in einem Ausschnitt, bei welcher der Röhrenkörper 2
der Vakuumschaltröhre 1 gemeinsam mit dem zweiten
Kontaktstück 6 zur Einstellung des relativen Abstandes zwischen dem
zweiten Kontaktstück 6 und dem ersten Kontaktstück 5 (in
Fig. 4 nicht dargestellt) bewegbar ist. Die in der Fig. 4
dargestellte Vakuumschaltröhre 1 ist innerhalb eines
Kapselungsgehäuses 13 angeordnet. Das Kapselungsgehäuse 13 ist im
Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet. Das
Kapselungsgehäuse 13 weist an seiner Stirnseite einen Armaturring 14 auf.
Der Armaturring 14 bildet einen Anschlagpunkt zur Befestigung
weiterer Bauteile einer Abschlussarmatur 15 des
Kapselungsgehäuses 13. Unter Zwischenlage eines Kontaktierungskörpers 16
wird eine Anpresshaube 17 mittels Anpressschrauben 18a, b
gegen den hohlzylindrischen Grundkörper des Kapselungsgehäuses
13 gepresst. Zur Abdichtung sind zwischen dem
hohlzylindrischen Grundkörper des Kapselungsgehäuses 13, dem
Kontaktierungskörper 16 und der Anpresshaube 17 Dichtringe 19a, 19b
eingelegt. In einer Öffnung 30 der Anpresshaube 17 ist ein
zentraler Tragkörper 20 geführt. Der Tragkörper 20 weist eine
konzentrische Bohrung auf, durch welche eine Hauptschraube 21
hindurchgeführt ist. Die Hauptschraube 21 presst die zweite
Deckplatte 4 des Röhrenkörpers 2 der Vakuumschaltröhre 1
gegen den Tragkörper 20 und haltert sowie kontaktiert somit das
zweite Kontaktstück 6 sowie den Röhrenkörper 2. Am Umfang des
Tragkörpers 20 ist ein Führungsring 22a vorgesehen, welcher
den Tragkörper 20 in der Öffnung 30 axial führt. Weiterhin
ist ein Gleitkontakt 22b am Tragkörper 20 zur elektrischen
Kontaktierung angeordnet. In der Öffnung 30 ist eine Ringnut
vorgesehen, in welcher ein weiterer Dichtring 19c eingelegt
ist. Dieser Dichtring 19c dichtet den Tragkörper 20 gegenüber
der Anpresshaube 17 ab.
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Die Öffnung 30 ist mit einem Innengewinde versehen, in
welchem ein Außengewinde des Tragkörpers 20 geführt ist. An dem
von dem zweiten Kontaktstück 6 abgewandten Ende des
Tragkörpers 20 ist ein Sicherungsring 23 auf das Gewinde des
Tragkörpers 20 aufgeschraubt. Mittels dieses Sicherungsringes 23
ist der Tragkörper 20 in seiner Lage bezüglich der
Anpresshaube 17 fixierbar. Um den Sicherungsring 23 vor einem
Verdrehen zu sichern, ist dieser mittels Sicherungsschrauben
24a, b sicherbar.
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Nach dem Entfernen der Sicherungsschrauben 24a, b ist der
Sicherungsring 23 lösbar. Nunmehr ist der Tragkörper 20 durch
entsprechende Drehbewegungen im Gewinde der Öffnung 30
verschiebbar. Dadurch ist der Röhrenkörper 2 mit der zweiten
Deckplatte 4 und dem zweiten Kontaktstück 6 bezüglich des
ersten Kontaktstückes 5 verschiebbar. Nach erfolgter Justage
des zweiten Kontaktstückes 6 ist der Tragkörper mittels des
Steuerringes 23 nach Art einer Kontermutter festlegbar. Nach
dem Hindurchführen der Sicherungsschrauben 24a, 24b durch
Öffnungen des Sicherungsringes 23 und einer Verschraubung in
der Anpresshaube 17 ist ein unbeabsichtigtes Lösen des
Sicherungsringes 23 verhindert.
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Alternativ kann weiterhin vorgesehen sein, dass der
Tragkörper 20 gleitend in die Öffnung 30 der Anpresshaube 17
eingeschoben ist. Die Einstellung des Abstandes der Kontaktstücke
erfolgt dann durch Drehen des Sicherungsringes 23.
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Der Zugang zu der Vorrichtung zur Einstellung des relativen
Abstandes des ersten Kontaktstückes 5 und des zweiten
Kontaktstückes 6 ist mittels eines Deckels 25 verschließbar. Zur
Abdichtung ist ein Dichtring 19d zwischen den Deckel 25 und
der Anpresshaube 17 eingelegt.
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Die in den Fig. 1 bis 4 dargestellten
Ausgestaltungsbeispiele sind untereinander kombinierbar, so dass weitere
Ausgestaltungsvarianten entstehen.