DE1957812A1

DE1957812A1 - Schaltkapsel fuer Vakuumschalter und -schuetze

Info

Publication number: DE1957812A1
Application number: DE19691957812
Authority: DE
Inventors: Gebauer Dipl-Ing Eckehard; Voigt Dipl-Ing Gerhard; Rolf Heydenbluth
Original assignee: Elektro Apparate Werke VEB
Current assignee: Elektro Apparate Werke VEB
Priority date: 1969-04-24
Filing date: 1969-11-18
Publication date: 1970-11-05
Also published as: FR2062108A5; CS149691B2; DE1957812B2; GB1285468A; AT310857B

Description

Schaltkapsel für Vakuunmeaalter und -schütze

Die Erfindang betrifft eine ochaltkapsel für Vakuumschalter und -schütze mit eine? zwischen der feststehenden und der über einin Metallbalg beweglichen Elektrode angeordneben Isolierstrecke in Form eines Keramikhohlkörpers, der aiit Metallteilen durch -..ötun& verbunden ist. Im Bereich der Schaltstücke ist ein Schirm zjm Auffangen des beim Ausschalten verdampften Schaltetückmaterials angeordnet,* der an tiinem mit aera Keramikhohlkörper ebenfalls durch Löten verbundenen Metallring gehalten ist. An den Elektroden sind die ochaltstücke mittels Scnraubvcrbindung befestigt.

Die Verwendung einer Schaltkapsel für Vakuumschalter bzw. -schütze erfordert eine hohe mechanische und elektrische Lebensdauer .derselben. Die mechanische Lebenedautr von mehreren 10' Scuaitspielen ist auf Grund des geringen Öffnungeweges der Schaltetücke und der damit möglichen beeeeren Anpassung des Magnetantriebee im wesentlichen von der Belastung dee Metallbalges abhängig, der bei entsprechender Auslegung diese hohe Anzahl von Wechselbelastun— gen auezuhalten vermag. Kritischer ist das Problem der

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elektrischen Lebensdauer, denn besonders bei höheren Strömen, die z.B. für Schütze das b-fache des Nennstromes beim Schalten abgebremster Kurzschlußläufermotoren betragen, kann sich der Schaltstückabbrand beträchtlich erhöhen. Praktisch liegt dadurch die elektrische Lebensdauer der Schaltkapsel unter der mechanischen Lebensdauer.

Bekannterweise muß beim elektrischen Verschleiß der Schaltkapsel, d.h. Abbrand der Schaltstücke, die gesamte Schaltkapsel ausgewechselt werden. Dieses Auswechseln der Schaltkapseln ist im Vergleich zum Auswechseln der Schaltstücke bei konventionellea Schaltern bzw. Schützen wesentlich kostspieliger, da die Schaltkapseln den Hauptteil des Preises des gesagten Vakuumschalters bzw. -Schützes ausmachen können.

Zweck der Erfindung ist die Weiterverwendung der Schaltkaps elbauteiIe nach erreichter elektrischer Lebensdauer.

iirfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst,, daß die Schaltkapsel mindestens eine Trennstelle aufweist, die eine zerstörungsfreie Öffnung derselben, ein Auswechseln der Schaltstücke und eine erneute vakuumdichte Verbindung der Schaltkapselteile zuläßt.

In Weiterbildung der Erfindung ist die Trennsteile als Lötverbindung zwischen Keramik und Metall mit einem Lot niedrigeren Schmelzpunktes als dem der anderen Lötstellen ausgeführt. Als Lote bieten sich hierfür Ou-Ag-Eutektika verschiedener Zusammensetzung an.

Die Lötung wird zweckmäßigerweise mit Hochfrequenzerwärmung in einer Lötvorrichtung durchgeführt. Hieraus ergibt sich der Vorteil, daß auftretende Toleranzen leicht in der Lötvorrichtung ausgeglichen werden können, bevor die Kapselteile an der letzten Lötstelle, die mit dem niedrigschmeIzenden Lot ausgeführt; wird, »usaaatngelötet wtrdtn.

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Die letzte Lötstelle wird besonders vorteilhaft in die Mitte der Schaltkapsel an den Metaxlring zur Schirmhalterung gelegt, c.a hier eine leichte seitliche Verschiebung der Kapselteile möglich ist, eine gute Zugänglichkeit zu den auszuwechselnden Schaltstücken vorhanden ist und auch der Schirm ausgewechselt werden kann.

Ein leichtes Auswechseln der Schaltstücke wird in Weiterbildung der Erfindung dadurch erreicht, daß sie mittels einer Schraubverbindung, die uurch Weichlöten gegen Verdrehung und Lösen gesichert, ist, an den Elektroden gehalten sind. λ

Die Befestigung der Schaltstücke an den Elektroden von Vakuum-Schaltkapseln mittels einer Schraubverbindung und anschließendem Verstiften als Verdrehungsschutz ist an sich bekannt, jedoch dient hier die Schraubverbindung nicht dem Auswechseln der Schaltstücke, sondern stellt eine Befesticungsmöglichkeit für Schaltstücke aus nicut bzw. schwer schweiß- bzw. lötbaren Materialien dar.

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Vorteilhafterweise erfolgt das Weichlöten während dec Adsheizvorganges der bis auf die Evakuierung fertig

montierten Schaltkapseln. Die Ausheiztemperatur wird j

dazu benutzt, um das Weichlot, das vorher schon an die zu benetzenden Stellen gebracht wurde, zum Fließen zu bringen.

Ein weiteres Merkmal der erfindungsgemäßen Lösung ist das Aufbringen bzw. Befestigen des Weichlotes vor dem Ausheizvorgang. Einmal kann das Lot vor der Montage durch Tauchbad, Flammenerhitzung, HF-Erhitzung oder elektrolytisch auf die zu verbindenden Gewindeteile oder Stirnseiten von Schaltstück und Elektrode aufgebracht sein· Hierbei muß aber das Gswind· so vorgearbeitet oder nachgearbeitet werden, daß in jede* Falle ein Übersug aus Lötaaterial vorhanden ist· Weiterhin kann das

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Weichlot in Ringforra oder aber in Stift-, Perlen- oder Pulverform in Rillen oaer Bohrungen der zu verbindenden Teile gegeben werden, so daß es dann durch Erhitzung zwischen die beiden Gewindeteile oder zwischen den Stirnseiten von Schaltstück und Elektrode fließt und nach der Abkühlung eine feste Verbindung bildet.

Durch konstruktive Maßnahmen, z.B. Absätze, ist dafür gesorgt, daß der Lichtbogen nicht auf das Lot aufsetzen kann.

Die Erfindung soll nachstehend an einigen Ausführungsbeispielen naher erläutert werden.

In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1: die Vakuum-Schaltkapsel mit ihren wichtigsten Teilen im Schnitt;

Fig.2-7: verschiedene Befestigungsmö^lichkeiten zwischen Elektrode und Schaltstück.

Die Vakuum-Scbaltkapsel gemäß Fig. 1 besteht aus zwei Hohlkörperteilen 1;1* aus Keramik, an dessen Stirnseiten metallische Abdeckplatten 2; 3 angelötet sind. Die Abdeckplatte 2 ist mit der feststehenden Elektrode 3% die Abdeckplatte 3 mit dem Metallbalg 4- und dieser wiederum mit der beweglichen Elektrode 6 vakuumdicht verbunden. Die bewegliche Elektrode 6 wird durch das Lager 9 geführt. Stirnseitig an den Elektroden 5?6 sind die Schaltstücke 7;8 auswechselbar befestigt. Zwischen den Hohlkö:frperteilen und 1¹ ist ein Metallring 10 aus einem dem Auedehnungskoeffizienten der Keramik angepaßten Material eingelötet, der seinerseits den Schirm 11 trägt, Der Schirm 11 ist im unmittelbaren Bereich der Schaltstück« zum Auffangen dee von den Schaltstücken freigesetzten Metalldampfes angeordnet.

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Pie Montage der Schaltkapsel geschieht am zweckmäßigsten folgendermaßen:

Die bereits gelöteten bzw. verbundenen Teile 1; 2; 5s 7; 10; 11 und 1'; 3; 4; 6; b werden durch HP- oder sonstige Erwärmung an der Übergangsstelle 1 - 10 bzw. 1* - 10 in einer Vorrichtung gelötet mit einem Lot, dessen Schmelzpunkt tiefer als der des bereits bei der Verbindung der anderen Teile verwendeten Lotes liegt. Es wäre auch möglich, die Lötstellen 1 - 10 und 1' - 10 gleichzeitig mit Lot mit tieferem Schmelzpunkt zu löten oder aber die letzte Lötstelle an aie Verbindung 2-1 oder 3-1' zu legen.

Soll uie Schaltkapsel regeneriert werden, so wird sie bis zu dem Schmelzpunkt des niedrigerschmelzenden Lotes erhitzt und kann dann an der entsprechenden Stelle, vorzugsweise am Metallring 10 geöffnet werden, um ein Auswechseln der Schaltetücke 7;ö und erforderlichenfalls des Schirmes 11 durchführen zu können.

Fig. 2 zeigt eine Möglichkeit der lösbaren Befestigung des Schaltstückes 7 an der Elektrode 5. Die Elektrode 5 ist mit einer Gewindebohrung versehen, und das Schaltstück 7 besitzt an seiner Rückseite einen Gewindebolzen Die Schraubverbindung wird durch Weichlöten gegen Verdrehung und Lösen gesichert· Das Weichlot 15 wird vor der Schraubverbindung elektrolytisch, durch Flammen- oder HP-Erhitzung oder daroh Tauchbad am Gewinde und/oder an der Stirnseite von Elektrode 5 und/oder Schaltstück 7 aufgebracht. Zur einwandfreien Evakuierung der SchaItkapsel ist der Gewindeauslaufraun 12 der Elektrode 5 alt einer Bohrung 13 versehen.

Fig. 3 zeigt eine andere Befestlgungsaö'glichkeit der Schaltstücke· In den Gewindebolzen 14 und/oder die Elektrode 5 ist mindestens eine Rille 16 an beliebiger

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Stelle eingedreht, die zur Aufnahme des Weichloter dient. Der Lotring kann vor dem Einschrauben entweder eingelegt oder durch Erwärmung auf den Gewindebolzen 14 und/oder die Elektrode 5 aufgebracht werden.

In Pig. 4 ist eine Rille 17 etirnseitig in die Elektrode und/oder das Schaltstück 7 zur Aufnahme des Weichlotes eingedreht. Statt Rillen können auch eine oder mehrere Bohrungen vorgesehen werden, in die das Lot in Stift-, Perlen- oder Pulverform vor dem Einschrauben eingelegt wird.

Die Bohrungen 18 (nach Fig. 5) bzw. 19 (nach Fig. 6) sind etirnseitig in der Elektrode 5 und/oder dem Schaltstück bzw. quer zum Gewindebolzen 14 vorgesehen.

Nach Fig. 7 wird der Gewindeauelaufraum 12 zur Auf nah»· des Weichlotes z.B. in Pulver- oder Perlenform benutzt. Das Lot kann auch durch Erwärmung, wi· bereite beschrieben, mit dem Gewindeauelaufraum 12 oder etirnseitig alt dem Gewindebolzen 14 verbunden eein.

Diese so präparierten Schaltetücke bzw· Elektroden werden wie üblich montiert und die Vakuum-Schaltkapsel wird an ihrer letzten Stelle durch Löten verbunden· Anschließend wird die Kapsel erhitzt und über einen nicht gezeichneten Abpumpstutzen evakuiert«

Während des AusheiζVorganges wird daß Weichlot zwischen den zu befestigenden Seilen 5t 7 bzw. 6t 8 flüssig. Dabei Bussen Aushelstemperatur und die gewählten Weiohlote aufeinander abgestimmt eein. Die Auehtiitemperatur kann einmal eo liegen, daß das Weichlot bit zur Beendigung dee Aueheizvorgang·· flüselg bleibt, sub anderen kann die Aueheiztemperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Weichlot·* liegen, eo daß kursseitig überhöht ausgeheist wird und während des eigentlichen AuaheiSTorgangvs aas Lot nicht mehr im flüssigen Zustand 1st·

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•Damit ist nach dem Ausheizvorgang eine sichere und später je nach Bedarf lösbare Befestigung zwischen Schaltstücken und Elektroden gegeben.

Sollen nach erreichter elektrischer Lebensdauer die Schaltstücke ausgewechselt werden, so wird die "Vakuua-Schaltkapsel, wie vorher beschrieben, geöffnet und auf. die Schmelztemperatur des Weichlotes erwärmt. In diesem Zustand können die Schaltstücke herausgeschraubt werden.

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Claims

'Schaltkapsel für Vakuumschalter und -schütze mit einer zwischen der feststehenden und der über einen Metallbalg beweglichen Elektrode angeordneten Isolierstrecke in Form eines Keramikholalkörpers, der mit Metallteilen durch Löten verbunden ist sowie einem im Bereich der Schaltstücke angeordneten Schirm, der an einem mit dem Keramikhohlkörper ebenfalls durch Löten verbundenen Metallring gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkapsel mindestens eine Trennsteile aufweist, die eine zerstörungsfreie Öffnung der iJchaltkapsel, ein Auswechseln der Schaltstücke (7;B) und eine erneute vakuumdichte Verbindung der Schaltkaps alte! Ie zuläßt.
2. Schaltr^apsel-nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennstelle (η) als Lötverbindung zwischen Keramikhohlkörperteilen (1;1·) und Metall mit einem Lot niedrigeren Schmelzpunktes als dem der anderen Lötstellen ausgeführt ist.
3. Schaltkapsel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennstelle(n) zwischen dem zur Schirmhaltung dienenden Metallring 10 und den Keramik-Hohlkörperteilen (1;V) liegt.
4. Schaltkapsel nach Anspruch 1 bis 3_t dadurch gekennzeichnet, daß die Lötung mittels HF-iürwärmung durchgeführt ist.
5. Schaltkapsel nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lötung in einer Lötvorrichtung durchgeführt ist.
6· Schaltkapsel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltstücke (7;8) mittels Schraubverbindung, die durch Weichlöten gegen Verdrehung gesichert ist, an den Elektroden (5I6) gehalten sind·
7. Schaltkapeel nach Anspruoh 1 und 6, dadurch fekenn»βlehnet, daß das Weichlöten während des Aueheisrorganges der fertig montierten Schaltkapeel erfolgt·

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8. Schaltkapsel nach Anspruch 1, fa und 7_t dadurch gekennzeichnet , daß das Weichlot elektrolytisch, durch Flammen- oder HF-Krhitzung oder durch Tauchbad auf die zu verbindenden Gewindeteile bzw. Stirnseiten von Schaltstück (7;8) und/oder Elektrode (5;6) aufgebracht ist.
9. Schaltkapsel nach Anspruch 1, 6 und 7_f dadurch gekennzeichnet, daß das Weichlot in Ringform in mindestens einer Rille (16;17) am Gewinde oder an der Stirnseite von Schaltstück und/oder Elektrode angeordnet ist«
10. Schaltkapsel nach Anspruch 1_f 6 und 7» dadurch gekennzeichnet, daß das Weichlot in Stift-, Perlen- oder Pulverform in mindestens einer Bohrung (18j19) am Gewinde oder an der Stirnseite von Schaltstück und/oder Elektrode gebracht ist.
11. Schaltkapsel nach Anspruch 1, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Weichlot in Pulver- oder Perlenform in den Gewindeauslaufraum (12) gebracht ist«

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