DE1957812B2

DE1957812B2 - Schaltkapsel fuer vakuumschalter und -schuetze

Info

Publication number: DE1957812B2
Application number: DE19691957812
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl.-Ing. DDR 1633 Blankenfelde; Gebauer Eckehard Dipl.-Ing. DDR 1195 Berlin; Heydenbluth Rolf DDR 1193 Berlin Voigt
Original assignee: VEB Elektro-Apparate-Werke Berlin Treptow, DDR 1193 Berlin-Treptow
Priority date: 1969-04-24
Filing date: 1969-11-18
Publication date: 1976-11-18
Also published as: DE1957812A1; CS149691B2; FR2062108A5; GB1285468A; AT310857B

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltkapsel für Vakuumschalter und -schütze mit einer zwischen der feststehenden und der über einen Metallbalg beweglichen Elektrode angeordneten Isolierstrecke in Form eines Keramikhohlkörpcrs, der mit Metallteilen durch Lötung uprhiinrlen ist. Im Bereich der Schaltstücke ist ein

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An Hen Elektroden dieser Vakuumschaltkapseln sind die Schahstü kein bekannter Weise mittels Schraubverb,. An« befestigt, wobei die Schraubverbindung uurch Verftiften ode Löten gegen Verdrehen gesichert ist

,o f DT AS 10 48 625. DT-PS 9 48 728, US-PS 30 36 180). ⁽ SfVerwendung einer Schaltkapsel für Vakuumschalter bzw. -schütze erfordert eine hohe mechanische und elektrische Lebensdauer derselben. Die mechanische Lebensdauer von mehreren 107 Schaltspielen ist

auf Grund des geringen Öffnungsweges der Schaltstukke und der damit möglichen besseren Anpassung des Magnetantriebes im wesentlichen von der Belastung des Mciubalges abhängig, der be. entsprechender Auslegung diele hohe Anzahl von Wechselbelastung.·:,

«, auszuhalten vermag. Kritischer ist das Prob em der elektrischen Lebensdauer, denn besonders bei höheren Strömen, "die z.B. für Schütze das 8fache des Nennstromes beim Schalten abgebremster ^r/schlußläufermotoren betragen, kann sich der Schalisiuckab-

2s brand beträchtlich erhöhen. Praktisch hegt dadurch d,c elektrische Lebensdauer der Schaltkapsel unter der mechanischen Lebensdauer.

Bekannterweise muß beim elektrischen Verschleiß der Schaltkapsel. d.h. Abbrand der Schahstücke, die

gesamte Schaltkapsel ausgewechselt werden. D.eses Auswechseln der Schaltkapseln ist im Vergleich /um Auswechseln der Schaltstücke bei konvent.onellen Schaltern bzw. Schützen wesentlich kostspieliger, da die Schaltkapseln den Hauptteil des Preises des gesamten

Vakuumschalters bzw. -schülzes ausmachen können.

Aufgabe der Erfindung ist die Weiterverwendung der Schaltkapselbauieile nach erreichter elektrischer Lebensdauer. , , I , ,

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelost.

daß die Schaltkapsel mindestens eine Trennstelle

aufweist die eine zerstörungsfreie Öffnung derselben.

ein Auswechseln der Schaltstücke und eine erneute

vakuumdichte Verbindung der Schaltkapselteilc zulaßt.

In Weiterbildung der Erfindung ist die Trennstelle als

L ötverbindung zwischen Keramik und Metall mit einem

Lot niedrigeren Schmelzpunktes als dem der anderen

Lötstellen ausgeführt. Als Lote bieten sich hierfür

Cu-Ag-Eutektika verschiedener Zusammensetzung an.

Die Lötung wird zweckmäßigerweise mit Hochfre-

quenzerwärmung in einer Lötvorrichtung durchgeführt. Hieraus ergibt sich der Vorteil, daß auftretende Toleranzen leicht in der Lötvorrichtung ausgeglichen werden können, bevor die Kapselleile an der letzten Lötstelle, die mit dem niedrigschmelzenden Lot

ausgeführt wird, zusammengelötet werden.

Die letzte Lötstelle wird besonders vorteilhaft in die Mitte der Schaltkapsel an den Metallring zur Schirmhalterung gelegt, da hier eine leichte seitliche Verschiebung der Kapselteile möglich ist, eine gute Zugänghchkeit 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 durch Weichlöten gegen Verdrehung und Lösen gesichert ist, an den Elektroden gehalten sind.

Vorteilhafterweise erfolgt das Weichlöten während des Ausheizvorganges der bis auf die Evakuierung fertig

montierten Schaltkapseln. Die Ausheiztemperatur wird iazu benutzt, um das Weichlot, das vorher schon an die zu benetzenden Stellen gebracht wurde, zum Fließen zu bringen.

Ein weheres Merkmal der enmdungsgemäßen 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 Gewinde so vorgearbeitet oder nachgearbeitet wet den, daß in jedem Falle ein Überzug aus Löimaterial vorhanden ist. Weiterhin kann das Weichlot in Ringform oder aber in Stift-. Perlen- oder Pulverform in Rillen oder Bohrungen der /u verbindenden Teile gegeben werden, so daß es dann durch Erhitzung zwischen die beiden Gewinoeteile oder zwischen den Stirnseiten von Schaltstück und Elektrode fließt und nach der Abkühlung eine teste Verbindung bildet.

Durch konstruktive Maßnahmen. /. B. Absiit/e, ist dafür gesorgt, daß der Lichtbogen nicht au! das Lot aufsetzen kann.

Die Erfindung soll nachstehend an einigen Ausfüh- 2s rungsbeispielen naher erläuten werden.

In der Zeichnung zeigt

F 1 g. 1 die Vakuum-Schalikapsel mit ihren wichiigs,ten Teilen im Schnitt.

F i g. 2 bis 7 verschiedene Befesiigungsmöglichkeiten /wischen Elektrode und Schallstück.

Die Vakuum-Schalikapsel 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 5. die Abdeckplatte j mit dem Metallbalg 4 und dieser wiederum mit der beweglichen E'ektrode h vakuumdicht verbunden. Die bewegliche Elektrode b wird durch das Lager 9 geführt. Stirnseitig an den Elektroden 5; 6 sind die Schaltstücke 7; 8 auswechselbar befestigt. Zwischen den Hohlkörperteilen 1 und 1' ist ein Metallring 10 aus einem dem Ausdehnungskoeffizienten der Keramik angepaßten Material eingelötet, der seinerseits den Schirm 11 trägt. Der Schirm 11 ist im unmittelbaren Bereich der Schaltstücke zum Auflangen des von den Schaltstücken freigesetzten Metalldampfes angeordnet.

Die Montage der Schaltkapsel geschieht am zweckmäßigsten folgendermaßen:

Die bereits gelöteten bzw. verbundenen Teile 1; 2; 5; 7; 10; 11 und Γ; 3; 4; 6; 8 werden durch Hl- oder sonstige Erwärmung an der Übergangsstelle 1 bis 10 bzw. Γ bis 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 bis 10 und Γ bis 10 gleichzeitig mit Lot mit tieferem Schmelzpunkt zu löten oder aber die letzte Lötstelle an die Verbindung 2 bis 1 oder 3 bis 1' zu legen.

Soll die Schaltkapsel regeneriert werden, so wird sie bis zu dem Schmelzpunkt des nicdrigerschmelzenden Lotes erhitzt und kann dann an der entsprechenden Stelle, vorzugsweise am Metdllring 10 geöffnet werden, um ein Auswechseln der Schaltstücke 7; 8 und erforderlichenfalls des Schirmes !1 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 14. Die Schraubverbindung wird durch Weichlöten gegen Verdrehung und Lösen gesichert. Das Weichlot 15 wird vor der Schraubverbindung elektrolytisch, durch Flammen-oder HF-Erhitzung oder durch Tauchbad am Gewinde und/oder an der Stirnseite von Elektrode 5 und/oder Schaltstück 7 aufgebracht. Zur einwandfreien Evakuierung der Schaltkapsel ist der Gewindeauslaufraum 12 der Elektrode 5 mit einer Bohrung 13 versehen.

F i g. 3 zeigt eine andere Befestigungsmöglichkeil der Schaltstücke. In den Gewindebolzen 14 und/oder die Elektrode 5 ist mindestens eine Rille 16 an beliebiger Stelle eingedreht, die zur Auf- hme des Weichloies dient. Der Lotring kann \ur den; Einschrauben entweder eingelegt oder durch Erwärmung auf den Gewindebolzen 14 und-'uder die Elektrode 5 aiilge· bracht werden.

In Fi g. ; ist eine Rille 17 stirnseing in die Kiek trink- 5 und'oder das Schaltstück 7 zur Au! nähme des Weichlotes eingedreht. Stan Rille:¹ kirnen auch eine oder mehrere Bohrungen vorgesehen w ei-den. in die das Lot in Stift-, Perlen- oder Pul\eri<>rm \< >r dem Einschrauben eingelegt wird.

Die Bohrungen 18 (nach I 1 g. >) bzw. 14 (nach Γ ι g. 0) sind stirnscitig in der Elektrode 5 und ode: dem S.halistück 7 bzw. quer zum Gewindebolzen 14 vorgesehen.

Nach I'ig. 7 \\u\\ der Gewindeauslautraum 12 zur Aufnahme des Weichioies /.B. in PuK er- oder Perlenlorm benutzt. Das Lot kann auch durch Erwärmung, wie bereits beschrieben, mit dem Gewindeauslaufraum 12 oder stirnseitig mit dem Gewindebolzen 14 verbunden sein.

Diese so präparierten Schaltstücke bzw. Elektroden werden wie üblich montiert und die Vakuum-Schaltkap· sei wird an ihrer letzten Stelle durch Löten \erbunden. Anschließend wird die Kapsel erhitzt und über einen nicht gezeichneten Abpumpstulz.en evakuiert.

Während des Ausheizvorganges wird das Weichlot zwischen den zu befestigenden Teilen 5: 7 bzw. 6; 8 flüssig. Dabei müssen Ausheiztemperatur und die gewählten Weichlote aufeinander abgestimmt scm. Die Ausheiztemperatur kann einmal so liegen, daß das Weichlot bis zur Beendigung des Aushei/.vorganges flüssig bleibt, zum anderen kann die Aushciztemperaiur unterhalb des Schmelzpunktes des Weichlotes liegen, so daß kurzzeitig überhöht ausgeheizt wird und während des eigentlichen Aushei/.vorganges das Lot nicht mehr im flüssigen Zustand ist.

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

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

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltkapsel für Vakuumschalter und -schütze mit einer zwischen der feststehenden und der über einen Metallbalg beweglichen Elektrode angeordneten Isolierstrecke in Form eines Keramikhohlkörpers, der mit Metallteilen durch Löten verbunden ist sowie einem im Bereich der Schaltstücke angeordneten Schirm, der an einem mit dem Keramikhohikörper ebenfalls durch Löten verbundenen Metallring gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkapsel mindestens eine Trennstelle aufweist, die eine zerstörungsfreie Öffnung der Schaltkapsel, ein Auswechseln der Schaltstücke (7; 8) und eine erneute vakuumdichte Verbindung der Schaltkapselteile zuläßt.

2. Schaltkapsel nach Anspruch !.dadurch gekennzeichnet, daß die Trennsteile(n) als Lötverbindung zwischen Keramikhohlkörperteilen (1; Γ) und Metall mit einem Lot niedrigeren Schmelzpunktes als dem der anderen Lötstellen ausgeführt ist.

3. Schaltkapsel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennstelle(n) zwischen dem zur Schirmhaltung dienenden Metallring (10) und den Keramik-Hohlkörperteilen (1; Γ) liegt.

4. Schaltkapsel nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Lotung mittels HF-Erwärmung in einer Lötvorrichtung durchgeführt ist.

5. Schaltkapsel nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltstücke (7; 8) mittels Schraubverbindung, die durch Weichlöten gegen Verdrehung gesichert ist, an den Elektroden (5; 6) gehalten sind.

6. Schaltkapsel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Weichlöten während des Ausheizvorganges der fertig montierten Sehaltkapsel erfolgt.

7. Schaltkapsel nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Weichlot elektrolytisch, durch Flammen- oder HF-Erhitzung oder durch Tauchbad auf die zu verbindenden Gewindeteile bzw. Stirnseiten von Schaltstück (7; 8) und/oder Elektrode (5; 6) aufgebracht ist.

8. Schaltkapsel nach Anspruch 5 oder 6, 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.

9. Schaltkapsel nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Weichlot in Stift-, Perlenoder Pulverform in mindestens einer Bohrung (18; 19) am Gewinde oder an der Stirnseite von Schaltstück und/oder Elektrode gebracht ist.

10. Schaltkapsel nach Anspruch 5 oder b, dadurch gekennzeichnet, daß das Weichlot in Pulver- oder Perlenform in den Gewindeauslaufraum (12) gebracht ist.

Schirm zum Auffangen des beim Ausschalten verdampl-ϊη Schaltstückmaterials angeordnet, der an. einem mit dem Keramikhohlkörper ebenfalls durch Loten verbun-