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Die Erfindung bezieht sich auf eine
im Wesentlichen ringförmige
Abschirmelektrode, welche mit einem elektrischen Schaltgerät durch
eine Rastverbindung verbindbar ist.
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Eine derartige Abschirmelektrode
ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster
DE 80 34 443 U1 bekannt. Zur Homogenisierung
des hochspannungsführende
Baugruppen umgebenden elektrischen Feldes ist dort eine rahmenartige
Abschirmelektrode an einem Freiluft-Hochspannungs-Leistungsschalter angeordnet.
Zur Befestigung der Abschirmelektrode sind an dieser mehrere Laschen
angebracht. Die Laschen weisen jeweils Ausnehmungen auf, mit welchen
die Abschirmelektrode an dem Freiluft-Hochspannungs-Leistungsschalter beispielsweise
mittels Schrauben oder Nieten befestigbar ist.
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Die Befestigung mittels Ausnehmungen
aufweisenden Laschen ist mit einem großen Montageaufwand verbunden.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 42 17 697 A1 ist
ein Leistungsschalter bekannt, welcher einen Abschirmkörper aufweist,
der mittels einer Rasteinrichtung mit einem Kontaktstückträger verbunden
ist. Der Abschirmkörper
sowie der Kontaktstückträger weisen
dabei jeweils eine Nut auf, in welche ein Federblechelement einlegbar
ist. Das Federblechelement verrastet den Abschirmkörper auf
dem Kontaktstückträger. Alternativ
kann auch vorgesehen sein, dass an dem Kontaktschirmträger verschiebbare
Bolzen eine Nut des Abschirmkörpers
einschiebbar sind und in dieser Weise der Abschirmkörper fixiert
ist. Die Herstellung einer derartigen Rastverbindung ist aufgrund der
speziell zu formenden Federblechelemente bzw. der verschiebbaren
Bolzen verhältnismäßig aufwändig. Eine
derartige Rastverbindung erfordert eine Vielzahl von Einzelelementen,
welche zu fertigen und zu montieren sind. Gleichzeitig ist es möglich, dass
die einzelnen die Federkraft erzeugenden Elemente während der
Montage verloren gehen bzw. durch Hilfskonstruktionen zunächst in
einer Ruheposition gehalten werden müssen. Dies führt zu einer aufwändigen Montage
einer derartigen Rastverbindung.
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Den Patentschriften
DE 21 11 121 wie
DE 101 18 960 sind jeweils Schaltröhren entnehmbar,
an deren Umfang Abschirmelektroden angeordnet sind. Weiterhin ist
aus der Patentschrift
DE 196
27 208 eine Schaltkammer entnehmbar, welche mehrteilig ausgebildet
ist, wobei die Schaltkammer durch das Zusammenrasten der einzelnen
Teile komplettiert wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Abschirmelektrode der eingangs genannten Art so auszubilden, dass
eine vereinfachte Montage der Abschirmelektrode ermöglicht ist.
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Die Aufgabe wird bei einer Abschirmelektrode
der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
die Rastverbindung eine auf einer Zunge angeordnete Rastnase aufweist,
wobei die Zunge in Umfangsrichtung parallel zu einem Abschnitt der
Abschirmelektrode angeordnet ist.
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Bei einer Anordnung der Zunge parallel
zu einem Abschnitt der Abschirmelektrode ist eine verhältnismäßig lange
Zunge verwendbar, die jedoch die Kontur der Abschirmelektrode nur
in einem geringen Umfange vergrößert. Durch
eine lange, schmale Zunge sind Relativbewegungen von der Abschirmelektrode
und dem elektrischen Gerät
gut gedämpft.
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Federnde Rastnasen verrasten in sehr
einfacher Art und Weise an einer Profilierung. Dabei kann die Profilierung
derart gewählt
sein, dass die Rastnase an mehreren Bereichen der Profilierung festlegbar ist.
Somit ist eine Anpassung der Lage der Abschirmelektrode gegenüber dem
elektrischen Gerät
während
der Montage ermöglicht.
Rastnasen sind derart gestaltbar, dass ein Aufrasten auf ein spezielles
Profil nur in einer einzigen Aufrastrichtung möglich ist. Ohne den Einsatz
von Werkzeugen ist eine Umkehr der Aufrastbewegung nicht ohne Weiteres
möglich. Somit
ist eine selbstsichernde Verbindung der Abschirmelektrode mit dem
elektrischen Gerät
gewährleistet.
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Rastverbindungen weisen den Vorteil
auf, dass sie ohne den Einsatz von zusätzlichem Werkzeug montierbar
sind. Bei einer entsprechenden Ausgestaltung der Rastverbindung
sind derartige Verbindungen hinreichend mechanisch belastbar. Durch den
Einsatz einer Rastverbindung ist das Verbinden einer Abschirmelektrode
mit einem elektrischen Gerät
in einer äußerst kurzen
Montagezeit durchführbar. Weiterhin
ermöglichen
Rastverbindungen auch ein Ausrichten der Abschirmelektrode gegenüber dem elektrischen
Gerät in
einem hinreichend großen
Umfange. Insbesondere bei elektrischen Geräten der Mittel- oder Hochspannungstechnik
ist eine vereinfachte Montage der oftmals großvolumigen Abschirmelektroden
ermöglicht.
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Das Anformen von Rastnasen an eine
Abschirmelektrode reduziert die Anzahl der zur Ausbildung einer
Rastverbindung notwendigen Baugruppen. Separate Federelemente, welche
verlustig gehen könnten,
sind so vermieden.
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Die elastisch federnden Eigenschaften
der Rastnase können
durch eine Anordnung der Rastnase auf einer Zunge zusätzlich unterstützt werden. Weiterhin
kann durch eine entsprechende, insbesondere elastische Gestaltung
der Zunge, eine Entlastung der Rastnase von äußeren auf die Abschirmelektrode
bzw. auf das elektrische Gerät
einwirkenden Kräften
geschaffen werden. Dadurch ist die Rastnase und damit auch die Rastverbindung
vor einer zu großen
mechanischen Belastung geschützt.
Weiterhin kann die Zunge auch dafür vorgesehen sein, die Rastnase
an einer speziellen Position anzuordnen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung
sieht vor, dass die Zunge eine Längsachse
und die Rastnase eine Hochachse aufweist und die Längsachse senkrecht
zur Hochachse angeordnet ist.
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Durch die senkrechte Anordnung der
beiden Achsen zueinander ist eine besonders effektive Entkopplung
der zum Verrasten der Rastnase notwendigen Bewegungen der Rastnase
selbst sowie der Bewegungen der Zunge zum Entkoppeln von äußeren Kräften ermöglicht.
Trotz dieser günstigen
Entkopplung der Bewegungen kann die Ausgestaltung von der Zunge
und der Rastnase dabei derartig gewählt sein, dass die Zunge die
Bewegung der elastisch federnden Rastnase bei einem Zusammenrasten
der Rastverbindung unterstützt.
Die Längsachse
bzw. die Hochachse können
von einer ideal gestreckten Geraden abweichen und beispielsweise
eine Krümmung aufweisen.
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Vorteilhafterweise kann weiterhin
vorgesehen sein, dass die Zunge an der Abschirmelektrode befestigt
ist.
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Die Befestigung der Rastnase und/oder
der Zunge an der Abschirmelektrode ermöglicht es, die Rastverbindung
derart an der Abschirmelektrode anzuordnen, dass sie in einem dielektrisch
abgeschirmten Bereich liegt. So sind fehlerhafte Montagen vermieden,
durch welche die Rastverbindung die feldhomogenisierende Wirkung
der Abschirmelektrode eventuell beeinträchtigt würde.
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Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen
sein, dass die Abschirmelektrode im Wesentlichen rohrförmig mit
einem die Rohrwandung durchbrechenden Schlitz ausgebildet ist.
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Eine rohrförmige Ausgestaltung und Durchbrechung
der Rohrwandung mit einem Schlitz, das heißt, eine schalenartige Gestalt
der Abschirmelektrode, bewirkt bei einer hinreichend starken Schirmwirkung
eine Verringerung der Masse der Abschirmelektrode. Der Schlitz in
der Rohrwandung der Abschirmelektrode ermöglicht ein elastisches Schwingen
der Abschirmelektrodenschale. Weiterhin sind durch derartige Ausgestaltungen
einfache Fertigungsverfahren zur Herstellung der Abschirmelektrode
einsetzbar.
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Vorteilhaft kann weiterhin vorgesehen
sein, dass die Zunge an einem der im Querschnitt der Abschirmelektrode
den Schlitz begrenzenden Randabschnitte der Abschirmelektrode befestigt
ist.
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Die den Schlitz begrenzenden Randabschnitte
der Abschirmelektrode ermöglichen in
einfacher Art und Weise eine Befestigung der Rastnase oder der Zunge
an der Abschirmelektrode. Die Randabschnitte stellen einen festen
Bezugspunkt zur Befestigung der Rastnase oder der Zunge dar. Sie
sind gegenüber
den typisch gewölbten
Oberflächenstrukturen
einer Abschirmelektrode leicht zu lokalisieren. Da die Randabschnitte
an der Abschirmelektrode Abschnitte mit einem relativ inhomogenen Äußeren darstellen,
sind diese Abschnitte in einem durch die Abschirmelektrode selbst
geschirmten Bereich angeordnet. Weil es, wie oben beschrieben, vorteilhaft
vorgesehen sein kann, auch die Rastnase oder die Zunge in einem
derartigen Abschnitt anzuordnen, ergeben sich Vorteile hinsichtlich
einer konstruktiv einfachen Gestaltung bei einer guten Abschirmwirkung
der Abschirmelektrode.
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Vorteilhaft kann weiterhin vorgesehen
sein, dass die Abschirmelektrode ein Kunststoffformteil ist.
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Gegenüber der Verwendung von metallischen
Werkstoffen ermöglicht
die Wahl eines Kunststoffes eine Gewichtseinsparung. Kunststoffformteile können beispielsweise
aus mehreren Teilelementen zusammengesetzt sowie durch Pressverfahren
oder Gießverfahren
gefertigt sein. Besondere Vorteile hinsichtlich einer einfachen
Fertigung und kurzen Montagezeit bietet die Ausgestaltung des Kunststoffformteiles
als Kunststoffgussteil, wobei die Abschirmelektrode einstöckig mit
allen notwendigen Elementen der Rastverbindung, wie beispielsweise
Rastnasen oder Zungen, gefertigt ist. Zur Erzielung einer feldbeeinflussenden
Wirkung des einzusetzenden Kunststoffes ist dieser mit Zusatzstoffen
zu versetzen oder die Oberfläche
der Abschirmelektrode mit einer Metallisierung zu versehen.
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Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen
sein, dass die Abschirmelektrode an einer Vakuumschaltröhre angeordnet
ist.
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Fertigungsbedingt weisen Vakuumschaltröhren, die
im Wesentlichen eine zylinderförmige
Außenkontur
aufweisen, an Fügestellen
Vorsprüngen und
Kanten auf. Diese Vorsprünge
und Kanten können
beispielsweise durch eine Abschirmelektrode abgeschirmt werden.
Bei einer massenweisen Fertigung von Vakuumschaltröhren sind
die Befestigung der Abschirmelektroden gemäß der Erfindung in einer besonders
kostengünstigen
und zeitminimierten Art und Weise realisiert.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand
von Ausführungsbeispielen
in einer Zeichnung schematisch gezeigt und nachfolgend näher beschrieben.
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Dabei zeigt die
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Vakuumschaltröhre mit Abschirmelektroden,
die
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2 eine
Draufsicht einer Abschirmelektrode in einer ersten Ausgestaltungsvariante,
die
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3 ein
Detail einer Rastverbindung der Abschirmelektrode der ersten Ausgestaltungsvariante,
die
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4 eine
Draufsicht einer zweiten Ausgestaltungsvariante einer Abschirmelektrode,
die
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5 ein
Detail der Rastverbindung der zweiten Ausgestaltungsvariante einer
Abschirmelektrode, die
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6-10 je einen Querschnitt durch
eine Abschirmelektrode mit zugehörigen
Rastverbindungen in ihren Einbaulagen und die
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11 ein
Ausgestaltungsbeispiel für
eine Halterung.
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Die in der 1 dargestellte Vakuumschaltröhre 1 weist
eine im Wesentlichen zylinderförmige Außenkontur
auf. Durch die erste Zylindergrundfläche ragt ein feststehendes
erstes Schaltkontaktstück 2 hindurch.
Durch die zweite Zylindergrundfläche ragt
ein bewegbares zweites Schaltkontaktstück 3 hindurch. Das
erste Schaltkontaktstück 2 sowie
das zweite Schaltkontaktstück 3 sind
koaxial auf der Zylinderachse 4 der Vakuumschaltröhre 1 gegenüberliegend
angeordnet. Im Innern der Vakuumschaltröhre 1 bilden das erste
Schaltkontaktstück 2 und
das zweite Schaltkontaktstück 3 eine
Schaltstrecke aus. Eine derartige Vakuumschaltröhre 1 kann beispielsweise
als Unterbrechereinheit eines Hochspannungs- oder Mittelspannungs-Leistungsschalters verwendet
werden. Radial um die Mantelfläche
der Vakuumschaltröhre 1 umlaufend
ist eine kreisringförmige
erste Abschirmelektrode 5 sowie eine kreisringförmige zweite
Abschirmelektrode 6 angeordnet. Die beiden Abschirmelektroden 5, 6 sind
an der Vakuumschaltröhre 1,
welche ein elektrisches Gerät
ist, abgestützt.
Neben den in der 1 gezeigten
Positionen der Anordnung der Abschirmelektroden 5, 6 sind weitere
Abschirmelektroden beispielsweise an den Endabschnitten der zylinderförmige Vakuumschaltröhre 1 anordbar.
Neben der kreisringförmigen
Kontur der Abschirmelektroden 5, 6 sind für die Ausgestaltung
der Abschirmelektroden auch weitere Formen nutzbar, wie beispielsweise
ovale Formen oder vieleckige Rahmenformen.
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In der 2 ist
eine Draufsicht der ersten Abschirmelektrode 5 dargestellt.
Die Abschirmelektrode 5 weist an ihrem Innenradius drei
Befestigungspunkte 7a,b,c auf. Die Befestigungspunkte 7a,b,c weisen
jeweils den gleichen konstruktiven Aufbau auf. Beispielhaft soll
nun anhand eines der Befestigungspunkte 7a dessen Konstruktion
erläutert
werden. Der Befestigungspunkt 7a ist in der 3 vergrößert und detailliert dargestellt.
Der in der 3 dargestellte
Abschnitt der ersten Abschirmelektrode 5 ist seinem Querschnitt
nach rohrförmig
ausgebildet, wobei längs
der Mantelfläche
des Rohres ein Schlitz 8 die Rohrwandung vollständig durchbricht. Durch
den Schlitz 8 ist im Querschnitt ein erster Randabschnitt 9 sowie
ein zweiter Randabschnitt 10 gebildet. An dem zweiten Randabschnitt 10 ist
eine erste Zunge 11 angeordnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist die Zunge 11 während
eines Gussverfahrens stoffschlüssig
mit der ersten Abschirmelektrode 5 verbunden worden. Die
Zunge 11 erstreckt sich in einem ersten Abschnitt 11a in
den Schlitz 8 hinein und erstreckt sich in einem zweiten
Abschnitt 11b radial in Richtung des Zentrums der kreisringförmigen ersten
Abschirmelektrode 5. Auf dem zweiten Abschnitt 11b sind
mehrere Rastnasen 12a,b,c,d angeordnet.
Die Rastnasen 12a,b,c,d sind
an ihrem Fußpunkt
einseitig an dem zweiten Abschnitt 11b der ersten Zunge 11 gehaltert.
Jede der Rastnasen 12a,b,c,d weist
eine Hintergreifung auf. Die Rastnasen 12a,b,c,d bilden
eine Gruppe von Rastnasen, welche beabstandet zueinander angeordnet
sind und eine kreisförmige
Umfangskontur ausbilden. Dabei sind sie derartig beabstandet, dass
jede der Rastnasen
12a,b,c,d an
ihrem freien Ende elastisch federnd verformbar ist. Die Rastnasen 12a,b,c,d sind
durch eine kreisrunde Ausnehmung einer Halterung, welche an der
Vakuumschaltröhre 1 befestigt
ist, hindurchführbar.
Während
des Hindurchführens
erfolgt eine federnde Verformung der Rastnasen, so dass sich der
durch die Rastnasen 12a,b,c,d gebildete Umfang
während
des Passierens der Öffnung
verringert. Dabei ist die Öffnung
derartig bemessen, dass mit dem Erreichen der Hintergreifung der
Rastnasen 12a,b,c,d die Rastnasen 12a,b,c,d in
ihre Ausgangsposition zurückfedern
und die Steuerelektrode festlegen.
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In der 11 ist
schematisch die Draufsicht auf die Vakuumschaltröhre 1 dargestellt.
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Die Vakuumschaltröhre 1 weist als Halterung für die erste
Abschirmelektrode 5 ein mantelseitig umlaufendes Blech 16 mit
einer kreisrunden Außenkontur
auf. Das Blech 16 weist mehrere Öffnungen 21a,b,c auf,
in welche die Rastnasen der Befestigungspunkte 7a,b,c einrastbar
sind. Um während
einer Montage weitere Abschirmelektroden über das Blech bewegen zu können, sind
in die Körperkante des
Bleches 16 schlitzartige Ausnehmungen 22a,b,c eingebracht.
Die Ausnehmungen 22a,b,c ermöglichen
ein Passieren der Befestigungspunkte 7a,b,c, ohne
diese mechanisch zu belasten.
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Die 4 zeigt
die zweite Abschirmelektrode 6 in einer Draufsicht. Die
zweite Abschirmelektrode 6 weist drei Befestigungspunkte 7d,e,f auf.
Einer der Befestigungspunkte 7d der zweiten Abschirmelektrode 6 ist
in der 5 im Detail dargestellt.
Der in der 5 dargestellte
Abschnitt der zweiten Abschirmelektrode 6 ist als massiver
Kreisring ausgestaltet. Die Befestigungspunkte 7d,e,f der
zweiten Abschirmelektrode 6 sind radial innenliegend mit
der zweiten Abschirmelektrode 6 verbunden. Jeder der Befestigungspunkte 7d,e,f der
zweiten Abschirmelektrode 6 weist eine zweite Zunge 13 auf.
Die zweite Zunge 13 verläuft parallel zu einem Abschnitt
der kreisringförmigen
zweiten Abschirmelektrode 6 und weist eine Längsachse 19 auf.
An ihrem freien Ende weist die zweite Zunge 13 eine weitere
Rastnase 14 mit einer Hochachse 20 auf. Die weitere
Rastnase 14 ist im Wesentlichen hakenförmig ausgebildet. Weiterhin weist
die zweite Zunge 13 eine Abstützfläche 15a sowie eine
zurückgesetzte
Abstützfläche 15b auf.
Die weiteren Rastnasen der Befestigungspunkte 7d,e,f der
zweiten Abschirmelektrode 6 sind auf eine starre Körperkante
aufrastbar. Aufgrund der langgestreckten Gestaltung der zweiten
Zunge 13 stützen
sich die Abstützfläche 15a auf
der starren Körperkante
ab und die zweite Zunge 13 verformt sich bei einem Aufrasten
der weiteren Rastnase 14, so dass die weitere Rastnase 14 ortsfest
federbelastet verrastbar ist. Die zurückgesetzte Abstützfläche 15b begrenzt
die Verformung der zweiten Zunge 13 während eines Rastvorganges.
Durch das Zusammenwirken der Befestigungspunkte 7d,e,f der
zweiten Abschirmelektrode 6 verrastet sich jeder der Befestigungspunkte
an einer starren Körperkante,
wobei jeder Befestigungspunkt jeweils ein Abrutschen der anderen
Befestigungspunkte von den diesen zugeordneten Körperkanten verhindert.
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Die 6 bis 10 zeigen jeweils einen Querschnitt
durch Ausführungsbeispiele
von Abschirmelektroden.
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Die 6 zeigt
die in den 2 und 3 dargestellte Rastverbindung
im montierten Zustand. In dem Mantelbereich der Vakuumschaltröhre 1 ist
eine Halterung in Form eines starren Bleches 16 um den Mantel
umlaufend angeordnet. Dieses starre Blech 16 weist Ausnehmungen
auf, in welche die Gruppen von Rastnasen 12a,b,c,d einrastbar
sind.
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Die 7 zeigt
eine Variante der in der 6 dargestellten
Rastverbindung. Zusätzlich
weist die Rastverbindung der 7 ein
Abstützelement 17 auf,
gegen welches sich die Rastnasen im montierten Zustand federelastisch
abstützen
und so federbelastet positioniert sind.
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Die 8 und 9 zeigen je eine Ausgestaltungsvariante
der in den 4 und 5 gezeigten und oben beschriebenen
Rastverbindung im montierten Zustand. Dabei zeigt die 9 eine massiv ausgestaltete
Abschirmelektrode und die 8 eine
rohrförmig
ausgeführte
Abschirmelektrode mit einem die Rohrwandung durchbrechenden Schlitz.
Die dortigen Rastnasen greifen jeweils hinter die Körperkanten des
starren Bleches 16. Durch die Verteilung von mehreren Rastnasen
am Umfang des starren Bleches 16 sichern sich die verschiedenen
Rastnasen gegenseitig vor einem Abrutschen (vgl. 4).
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Die 10 zeigt
eine alternative Ausgestaltungsmöglichkeit
einer Rastnase. Die dortige Rastnase 18 ist jeweils an
den beiden den Schlitz in der rohrförmigen Abschirmelektrode begrenzenden Randabschnitten
befestigt. Dabei ist die dortige Rastnase 18 derartig elastisch,
dass eine Ausnehmung auf die Körperkante
des starren Bleches 16 aufrastbar ist. Ebenso wie bei den
in den 4, 5 sowie 8 und 9 dargestellten
Ausgestaltungsvarianten ist bei der Ausgestaltungsvariante gemäß der 10 die Lage der Abschirmelektrode
durch das Zusammenwirken mehrerer am Umfang des starren Bleches 16 angeordneter
Rastnasen positioniert. Weiterhin kann vorgesehen sein, mehrere
Ausnehmungen an der Rastnase 18 anzuordnen, um die Lage
der Abschirmelektrode leicht auszugleichen.
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Eine einfache Justage der Lage einer
Abschirmelektrode ist ermöglicht,
wenn die Rastnasen mehrere in Aufrastrichtung
1G hintereinander
liegenden Hintergreifungen bzw. Ausnehmungen aufweisen.
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Die in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele
sind in ihren Details jeweils untereinander kombinierbar, so dass
neue Ausgestaltungsvarianten von Abschirmelektroden aus den einzelnen
Details kombinierbar sind.