-
Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Vakuum-Leistungsschalter, insbesondere einen Vakuum-Leistungsschalter der mit einem Balg ausgerüstet ist.
-
Stand der Technik
-
Bei einem Vakuum-Leistungsschalter ist ein beweglicher Leiter mit einem Balg versehen, und die Luftdichtigkeit eines Vakuumbehälters wird aufrechterhalten, während ein Expandieren bzw. Kontrahieren des Balgs bei Betätigung des beweglichen Leiters erfolgt. Der Balg ist im allgemeinen aus einem Metall, beispielsweise rostfreiem Stahl geformt.
-
Im Inneren des Balgs ist Luft der Atmosphäre oder druckbeaufschlagtes Isoliergas enthalten. Andererseits wird ein Vakuum bzw. Unterdruck an die Außenseite des Balgs angelegt, da seine Außenseite sich im Innenraum des Vakuum-Leistungsschalters befindet. Da somit der Innendruck des Balgs höher ist als der Außendruck des Balgs und da beide Enden des Balgs eingespannt sind, kann ein Verziehen oder Knicken des Balgs auftreten, bei dem der Balg deformiert wird, wenn ein Schalter-Öffnungsbetrieb des beweglichen Leiters durchgeführt wird.
-
Als Gegenmaßnahme zur Überwindung des Problems kann man den Außendurchmesser des Balgs vergrößern, so dass es nicht ohne weiteres möglich ist, dass ein Verziehen oder Einknicken des Balgs stattfindet.
-
Als weitere Gegenmaßnahme kann auch ein Vakuum-Leistungsschalter derart ausgebildet sein, dass ein Balg außerhalb des Vakuumbehälters angeordnet ist, wie es im Patentdokument 1 angegeben ist, und das eine Ende des Balgs ist an einer beweglichen Endplatte befestigt, während das andere Ende mit einem beweglichen Kontakt verbunden ist. Da bei einer derartigen Konstruktion die Innenseite des Balgs sich in einem Vakuumzustand befindet und die Außenseite des Balgs sich in der Luft der Atmosphäre oder einem unter Druck stehenden Isoliergas befindet, kann ein Verziehen oder ein Knicken nur schwer stattfinden.
-
Dokumente zum Stand der Technik
-
Patentdokumente
-
Patentdokument 1
-
- Japanische Offenlegungsschrift JP-A-2003-187 679 (Seite 2, 6)
-
Erläuterung der Erfindung
-
Mit der Erfindung zu lösende Probleme
-
Wenn bei dem herkömmlichen Vakuum-Leistungsschalter der oben beschriebenen Art jedoch der Außendurchmesser des Balgs vergrößert wird oder der Balg außerhalb des Vakuumbehälters angeordnet wird, kann insofern ein Problem auftreten, dass der Vakuum-Leistungsschalter insgesamt größere Abmessungen bekommt.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die vorstehend genannten Probleme zu lösen und dabei zu verhindern, dass die Abmessungen des Vakuum-Leistungsschalters größer werden und dass ein Verziehen bzw. Knicken des Balgs stattfindet.
-
Mittel zum Lösen des Problems
-
Bei dem erfindungsgemäßen Vakuum-Leistungsschalter ist ein Balg im Innenraum eines Vakuumbehälters angeordnet, und eine Balgabstützung mit einer zylindrischen Gestalt ist an dem Vakuumbehälter derart befestigt, dass ein akkordeonförmiger Bereich des darin befindlichen Balgs mit der Balgabstützung in Kontakt steht.
-
Vorteilhafter Effekt der Erfindung
-
Mit dem erfindungsgemäßen Vakuum-Leistungsschalter wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass eine Vergrößerung der Abmessungen des Vakuumleistungsschalters verhindert wird sowie zugleich ein Verziehen oder Knicken des Balgs verhindert wird.
-
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
Die Zeichnungen zeigen in
-
1 einen vertikalen Längsschnitt zur Erläuterung eines Vakuum-Leistungsschalters gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung; und in
-
2 einen vertikalen Längsschnitt zur Erläuterung eines Vakuum-Leistungsschalters gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
-
Ausführungsformen der Erfindung
-
Erste Ausführungsform
-
1 zeigt einen Längsschnitt zur Erläuterung eines Vakuum-Leistungsschalters gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Im folgenden wird eine Konfiguration des Vakuum-Leistungsschalters gemäß der ersten Ausführung der Erfindung unter Bezugnahme der 1 näher erläutert. Ein Isolator 1 hat eine zylindrische Gestalt und ist aus einem Material, wie z. B. Aluminiumoxidkeramik hergestellt. Eine feste Endplatte 2 und eine bewegliche Endplatte 3 sind an den beiden jeweiligen Enden des Isolators 1 durch Löten oder Hartlöten befestigt und bilden somit einen Vakuumbehälter. Für derartige Lötverbindungen wird hauptsächlich ein Silber-Lötmaterial verwendet.
-
Ein feststehender Leiter 4 durchsetzt die feste Endplatte 2 und ist mit dieser durch Löten verbunden. Das eine Ende des Balgs 6 ist durch Löten mit der beweglichen Endplatte 3 verbunden, während das andere Ende durch Löten mit einem beweglichen Leiter 5 verbunden ist, der den inneren Bereich des Balgs 6 und die bewegliche Endplatte 3 durchdringt. Die Seitenwand des Balgs 6 hat einen akkordeonförmigen oder zickzackförmigen Bereich, bei dem Berge und Täler abwechselnd ausgebildet sind. Auf diese Weise ist der Balg derart ausgebildet, dass er in einer Aufwärts-Abwärts-Richtung in der Zeichnung ausdehnbar und zusammenziehbar ausgebildet ist.
-
Als Material für den Balg kann ein Metall, beispielsweise rostfreier Stahl verwendet werden. In dem Vakuumbehälter ist ein feststehender Kontakt 7 durch Löten mit einem Ende des festen Leiters 4 verbunden, während ein beweglicher Leiter 8 durch Löten mit einem Ende des beweglichen Leiters 5 verbunden ist. Der feststehende Kontakt 7 und der bewegliche Kontakt 8 sind einander gegenüberliegend angeordnet.
-
Der bewegliche Leiter 5 ist derart ausgebildet, dass er in einer Aufwärts-Abwärts-Richtung in der Zeichnung linear beweglich ist. Wenn der feststehende Kontakt 7 und der bewegliche Kontakt 8 miteinander in Kontakt stehen, so befindet sich der Balg 6 in dem maximal ausgedehnten Zustand. Wenn der feststehende Kontakt 7 und der bewegliche Kontakt 8 ihre Positionen in der maximalen Distanz voneinander innerhalb des beweglichen Bereiches des beweglichen Leiters 5 einnehmen, so ist der Balg 6 in dem maximal kontrahierten Zustand.
-
Eine Lichtbogenabschirmung 9 mit einer zylindrischen Gestalt besitzt einen Radius, der etwas kleiner ist als der Radius des Isolators 1. Die Lichtbogenabschirmung 9 ist an der Innenseite des Isolators 1 durch Löten in der Weise befestigt, dass die Mittelachse der Lichtbogenabschirmung 9 mit der des Isolators 1 zusammenfällt; die Lichtbogenabschirmung 9 umgibt den feststehenden Kontakt 7 und den beweglichen Kontakt 8. Die Lichtbogenabschirmung 9 verhindert, dass die Innenseite des Isolators durch Metalldämpfe verunreinigt und beeinträchtigt wird, wenn derartige Metalldämpfe von dem feststehenden Kontakt und dem beweglichen Kontakt 8 erzeugt werden, wenn ein durch sie fließender Strom unterbrochen wird.
-
Wenn die Herstellung des Vakuum-Leistungsschalters durch Löten beendet worden ist, so wird eine Führung 10 zum Führen der linearen Bewegung des beweglichen Leiters 5 an der beweglichen Endplatte 3 befestigt, beispielsweise durch Schrauben oder dergleichen (nicht dargestellt). Die Führung 10 begrenzt die Bewegung des beweglichen Leiters 5 in anderen Richtungen als der Aufwärts-Abwärts-Richtung in der Zeichnung.
-
An einem Endbereich des Balgs 6 auf der Seite des beweglichen Kontaktes 8 ist eine Balgabschirmung 11 durch Löten mit dem beweglichen Leiter 5 verbunden, um den Balg gegenüber dem feststehenden Kontakt 7 und dem beweglichen Kontakt 8 abzuschirmen. Die Balgabschirmung 11 verhindert es, dass die Oberfläche des Balgs 6 durch Metalldämpfe verunreinigt und beeinträchtigt wird, wobei derartige Metalldämpfe von dem feststehenden Kontakt 7 und dem beweglichen Kontakt 8 erzeugt werden, wenn ein durch sie fließender Strom unterbrochen wird.
-
Eine Balgabstützung 12 ist als zylindrisch geformtes Element vorgesehen, um ein Verziehen oder Einknicken des Balgs 6 zu verhindern. Die Mittelachse der Balgabstützung 12 fällt mit der des Balgs 6 zusammen. Die Balgabstützung 12 hat eine Länge in der axialen Richtung, die ausreichend ist, um den gesamten akkordeonförmigen Bereich des Balgs in einem Zustand abzudecken, in welchem der Balg 6 maximal expandiert ist, und das eine Ende davon ist durch Löten mit der beweglichen Endplatte 3 verbunden. Als Material zum Herstellen der Balgabstützung 12 kann ein Metall, wie z. B. rostfreier Stahl, verwendet werden.
-
Der Radius der Balgabstützung 12 ist auch mit dem gleichen Wert vorgegeben wie der Abstand von der Mittelachse zu den „Bergen” des akkordeonförmigen Bereiches des Balges 6 in seinem maximal kontrahierten Zustand. Auf diese Weise stehen die Außenseiten der Berge des akkordeonförmigen Bereiches des Balges 6 gerade mit der Innenseite der Balgabstützung 12 in dem maximal kontrahierten Zustand des Balgs 6 in Kontakt.
-
Da Luft der Atmosphäre oder druckbeaufschlagtes Isoliergas im Inneren des Balgs 6 enthalten ist, tritt hierbei in einem Zustand, in welchem ein Unterdruck oder Vakuum an die Außenseite des Balgs 6 angelegt wird, eine Druckdifferenz zwischen der Innenseite und der Außenseite des Balgs 6.
-
Als nächstes wird der Betrieb des Vakuum-Leistungsschalters gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung näher erläutert. In einem Schließzustand des Schalters stehen der feststehende Kontakt 7 und der bewegliche Kontakt 8 miteinander in Kontakt. Wenn ein übermäßig hoher Strom in diesem Zustand fließt, so beginnt der Vakuum-Leistungsschalter einen Schalter-Öffnungsbetrieb, und dadurch dass der bewegliche Leiter 5 in der Richtung nach unten in 1 linear bewegt wird, werden der feststehende Kontakt 7 und der bewegliche Kontakt 8 voneinander getrennt, so dass der Schalter auf diese Weise geöffnet wird.
-
Zu diesem Zeitpunkt wird eine nach unten gerichtete Beanspruchung gemäß 1 auch auf den Balg 6 ausgeübt, und mit der linearen Bewegung des beweglichen Leiters 5 wird der Balg 6 in der Richtung nach unten in 1 kontrahiert, und auf diese Weise fungiert der Vakuum-Leistungsschalter in der Weise, dass die Luftdichtigkeit des Vakuumbehälters aufrechterhalten wird.
-
Hierbei kann wegen der Druckdifferenz zwischen der Innenseite und der Außenseite des Balgs 6 aufgrund der oben beschriebenen Beanspruchung, ein Verziehen oder Knicken des Balgs 6 auftreten, wobei der Balg 6 nach außen verformt wird. Bei dem Vakuum-Leistungsschalter gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung steht jedoch die Balgabstützung 12 mit dem akkordeonförmigen Bereich des Balgs 6 in Kontakt und hält den Balg 6 in abstützender Weise, so dass dieser nicht nach außen verformt wird, so dass ein Verziehen oder Knicken des Balgs verhindert wird.
-
Wenn der bewegliche Leiter 5 rasch beschleunigt oder abgebremst wird, so tritt in dem Balg 6 eine Vibration auf. Diese Vibrationsenergie, die sich durch den Balg 6 ausbreitet, wird jedoch durch die Reibung zwischen der Balgabstützung 12 und dem Balg 6 verbraucht, so dass die Vibration in dem Balg 6 gedämpft wird.
-
Bei dem oben beschriebenen Vakuum-Leistungsschalter gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung kann somit durch das Anordnen der Balgabstützung 12 in Kontakt mit dem akkordeonförmigen Bereich des Balgs 6 sowohl eine Zunahme der Abmessungen des Vakuum-Leistungsschalters verhindert als auch das Auftreten von einem Verziehen oder Knicken des Balgs 6 verhindert werden.
-
Wenn ein Vakuum-Leistungsschalter mit hoher Geschwindigkeit geöffnet bzw. geschlossen wird, so wirkt in einem ersten Schritt, in welchem eine rasche Beschleunigung durchgeführt wird, und in einem letzten Schritt, in welchem eine rasche Abbremsung erfolgt, während der Öffnungs-/Schließbetrieb durchgeführt wird, eine Stoßkraft auf den Balg, so dass dann eine Vibration in dem Balg auftritt.
-
Da jedoch bei dem Vakuum-Leistungsschalter gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung die Balgabstützung 12 derart angeordnet ist, dass sie mit dem gesamten akkordeonförmigen Bereich des Balgs 6 in Kontakt steht, wird die Vibrationsenergie, die sich durch den Balg 6 ausbreitet, durch die Reibung mit der Balgabstützung 12 verbraucht. Auf diese Weise wird die Vibration in dem Balg 6 gedämpft. Da auf diese Weise die auf den Balg 6 wirkende Beanspruchung reduziert ist, kann die Lebensdauer des Balgs 6 verlängert werden.
-
Zwischen einem Zustand, in welchem der Balg 6 kontrahiert wird, und einem Zustand, in dem der Balg 6 expandiert wird, erfolgt eine geringfügige Änderung des Abstandes zwischen der Mittelachse und den Bergen bzw. Ausbuchtungen des akkordeonförmigen Bereiches des Balges 6. Dementsprechend wird die Konfiguration in der Weise gewählt, dass die Balgabstützung 12 in radialer Richtung eine gewisse Elastizität besitzt, indem man ein Elastomer, wie zum Beispiel Gummi, als Material für die Balgabstützung 12 verwendet, so dass der Balg 6 festgelegt wird. Infolgedessen sind auch dann, wenn der Balg 6 nicht in seinem maximal kontrahierten Zustand ist, der Balg 6 und die Balgabstützung 12 in Kontakt miteinander, so dass ein Verziehen oder Knicken des Balgs zuverlässig verhindert werden kann.
-
Zweite Ausführungsform 2 zeigt einen vertikalen Längsschnitt zur Erläuterung eines Vakuum-Leistungsschalters gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Dabei werden die gleichen Bezugszeichen wie bei der ersten Ausführungsform gemäß 1 für entsprechende Komponenten verwendet, so dass deren Erläuterung nicht wiederholt wird. Der Vakuum-Leistungsschalter gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung hat im wesentlichen die gleiche Basiskonfiguration wie die erste Ausführungsform.
-
Der Unterschied zwischen den Vakuum-Leistungsschaltern gemäß der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform besteht darin, dass die Balgabschirmung 11 gemäß der ersten Ausführungsform des Vakuum-Leistungsschalters entfernt ist. Stattdessen ist ein Abschirmungsbereich 12a integral an einem Ende der Balgabstützung 12 an der Seite des beweglichen Kontaktes 8 ausgebildet.
-
Der Abschirmungsbereich 12 ist in einer Position angeordnet, die zwischen dem kontaktseitigen Rand des Balgs 6 und dem beweglichen Kontakt 8 liegt, wobei der Abschirmungsbereich 12a während des Öffnungs/Schließ-Betriebs mit dem beweglichen Kontakt 8 nicht in Kontakt steht. Der Abschirmungsbereich 12a bietet eine Abschirmung zwischen dem beweglichen Kontakt 8 und dem Seitenrand des beweglichen Kontaktes 8 für den Balg 6.
-
Da der Abschirmungsbereich 12a in ähnlicher Weise funktioniert wie die Balgabschirmung 11, kann verhindert werden, dass der Balg durch Metalldampf verunreinigt oder beeinträchtigt wird, welcher von dem feststehenden Kontakt 7 und dem beweglichen Kontakt 8 erzeugt wird, wenn der durch die Kontakte fließende Strom unterbrochen wird.
-
Aus der vorstehenden Beschreibung des Vakuum-Leistungsschalters gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung ist ersichtlich, dass aufgrund des Umstandes, dass der Abschirmungsbereich 12a integral mit der Balgabstützung 12 ausgebildet ist, der Vorgang der Befestigung der Balgabschirmung 11 nicht erforderlich ist. Auf diese Weise kann die Anzahl der Bauteile reduziert und die Montage der Anordnung insgesamt erleichtert werden.
-
Bezugszeichenliste
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Isolator
- 2
- feste Endplatte
- 3
- bewegliche Endplatte
- 4
- feststehender Leiter
- 5
- beweglicher Leiter
- 6
- Balg
- 7
- feststehender Kontakt
- 8
- beweglicher Kontakt
- 9
- Lichtbogenabschirmung
- 10
- Führung
- 11
- Balgabschirmung
- 12
- Balgabstützung
- 12a
- Abschirmungsbereich
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
