DE2347945A1 - Vakuumschalter - Google Patents

Description

BO 5080 MdR 24. September 1973 Dr.ν.B/S

NL-PA 72.13302
AT: 2.10.1972

Hazemeijer B.V., Hengelo/Holland

Vakuumschalter

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Vakuumschalter mit einem evakuierten/ rohrförmigen Gehäuse aus Metall, zwei rohrförmigen Isolatoren, die jeweils mit einem Ende des Gehäuses vakuumdicht verbünden sind, und zwei an den freien Enden der Isolatoren vakuumdicht angebrachten und im Inneren des Gehäuses mit einem festen bzw. beweglichen Kontaktstück versehenen Kontaktstäben, von denen der das bewegliche Kontaktstück tragende Kontaktstab mit dem zugehörigen Isolator über einen Balgen verbunden ist. .

Ein Vakuumschalter dieser Art ist aus der US-PS 3 280 bekannt. Der bekannte Vakuumschalter enthält ein Gehäuse aus Edelstahl, und die Isolatoren sind mit diesem derart verbunden, daß sie sich vom Gehäuse aus nach außen und voneinander weg erstrecken.

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Der eine Isolator ist an seinem freien Ende durch einen Metallring geschlossen, an dem der Kontaktstab für das unbewegliche Kontaktstück vakuumdicht befestigt ist. Der andere Isolator ist an seinem freien Ende vakuumdicht mit einem Balgen verbunden, der zum größeren Teil im Isolator untergebracht ist und dessen freies Ende mit dem Kontaktstab für das bewegliche Kontaktstück verbunden ist. In dem von den Metallkolben und den beiden Isolatoren umschlossenen Raum herrscht ein hohes Vakuunr, in dem bei Betrieb des Schalters in einer Wechselstromanlage bei der Kontakttrennung normalerweise ein Wechselstromlichtbogen auftritt, der beim nächsten Nulldurchgang des Wechselstromes erlischt. Der Wechselstrom ist dann unterbrochen.

Das Volumen des Vakuumraumes des bekannten Vakuumschalters ist verhältnismäßig klein, so daß der Dampfdruck im Schalter während des Abschaltvorganges rasch ansteigt und

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einen gefährlichen Wert zwischen 10 und 10 Torr überschreiten kann, bei dem die mittlere freie Weglänge der Elektronen kleiner als der maximale Kontaktstückabstand wird, so daß eine selbständige Plasmaentladung entsteht, die nicht von selbst erlischt. Der Schalter ist in einem solchen Fall dann nicht mehr in der Lage, den Strom zu unterbrechen.

Bei dem bekannten Vakuumschalter sind außerdem die Kontaktstäbe verhältnismäßig lang und da sie gewöhnlich aus Weichkupfer bestehen, können sie leicht verbogen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben geschilderten Mängel zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird durch einen Vakuumschalter der eingangs genannten Art gelöst, der gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß die beiden Isolatoren von den mit dem Gehäuse verbundenen Stellen in Richtung des jeweils anderen Isolators vorspringen und sich in das Gehäuse er-

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Hierdurch wird der Vorteil erreicht, daß man den Vakuumraum im Vergleich zum Stand der Technik bei unveränderten Außenabmessungen vergrößern kann, so daß sich der Dampfdruckanstieg während eines Abschaltvorganges leichter beherrschen läßt. Bei dem Vakuumschalter gemäß der Erfindung können daher praktisch keine selbständigen Plasmaentladungen auftreten. Da die Isolatoren nach innen gerichtet sind, lassen sich außerdem wesentlich kürzere Kontaktstäbe verwenden und die Gefahr von Verformungen besteht daher praktisch nicht mehr.

Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform des Vakuumschalters gemäß der Erfindung hat jeder Isolator eine Bohrung mit einer zylindrischen Innenfläche, die mit einer Buchse aus elastischem Isoliermaterial versehen ist, in die ein Stopfen aus unelastischem Isoliermaterial, wie einem Gießharz, so eingepreßt ist, daß weder an der Berührungsfläche zwischen dem Isolator und der Buchse, noch an der zwischen der Buchse und dem Stopfen Einschlüsse oder Hohlräume verbleiben. Die Stopfen weisen jeweils einen axialen Durchgang auf, der den zum Anschluß des betreffenden Kontaktstückes dienenden Kontaktstab aufnimmt. Bei einer solchen Anordnung ist die Spannung, bei der außerhalb des Vakuumraumes ein Überschlag zwischen den Kontaktstäben auftritt, besonders hoch, und man kann die Isolatoren daher kürzer machen.

Es ist schließlich auch möglich, die Muffen integral mit einer isolierenden Hülle auszubilden, die sich über die Außenseite des Metallgehäuses erstreckt. Die Aufgabe der Hülle besteht nicht darin, eine Berührung des Metallgehäuses zu verhindern, da dieses normalerweise nicht an Spannung liegt, sondern die Überschlagspannung weiter ζμ erhöhen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.

Der in der Zeichnung als Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellte Vakuumschalter enthält ein zylindrisches Gehäuse 1 aus Metall, mit dem zwei nach innen gerichtete

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Isolatoren 2 und 3 verbunden sind. Das Gehäuse 1 und die beiden Isolatoren 2,3 sind koaxial zueinander angeordnet. Die Verbindungen zwischen den Isolatoren 2 und 3 einerseits und dem Gehäuse 1 andererseits sind vakuumdicht. Mit dem in der Zeichnung unteren Isolator 3 ist ein Kontaktstab 5 über einen Profilring 10 verbunden. Der Kontaktstab 5 trägt seinerseits ein unbewegliches Kontaktstück 7. Der andere Isolator 2 ist über einen Profilring 18 mit einem Balgen 9 vakuumdicht verbunden, das andere Ende des Balgens 9 ist an einem Kontaktstab 4 befestigt, der ein bewegliches Kontaktstück 6 trägt. Im Vakuumraum sind Abschirmungen 11, 12, 13 und 14 vorgesehen, die verhindern sollen, daß sich Kupferdampf, der während eines Abschaltvorganges an den aus Kupfer bestehenden Kontaktstticken 6 und 7 entsteht, auf den äußeren Oberflächen der Isolatoren 2 und 3 niederschlägt. Bei dem Vakuumschalter gemäß der Erfindung sind die Kontaktstäbe 4 und 5 offensichtlich sehr kurz, so daß eine Verformung nicht eintreten kann. Es ist ferner offensichtlich, daß das Volumen des Vakuumraumes 8 bei vorgegebenen axialen und radialen Außenabmessungen maximal ist.

Die innere zylindrische Oberfläche des Isolators 3 ist mit einer Hülse oder Buchse 16 aus Gummi versehen, in die ein isolierender Stopfen 20 eingepreßt ist. Der Druck zwischen dem Isolator 3 und der Hülse 16 sowie zwischen der Hülse 16 und dem isolierenden Stopfen ist so groß, daß keine Hohlräume in den Berührungsbereichen zwischen Isolator 3 und Hülse 16 einerseits sowie letzterer und dem isolierenden Stopfen 20 andererseits vorhanden sind. In dem isolierenden Stopfen 20 ist ein Verbindungsstab 22 angeordnet, d.h. der Stopfen 20 ist um den Verbindungsstab 22 gegossen oder gepreßt und der Vergibindungsstab 22 ist am Kontaktstab 5 mittels eines Schraubenbolzens 24befestigt. Der obere Isolator 2 ist in entsprechender Weise mit einer elastischen isolierenden Hülse 15 versehen, in die ein isolierender Stopfen 19 gepreßt ist. Auch hier sind keine Hohlräume oder Lufteinschlüsse in den Berührungsbereichen zwischen dem Isolator 2 und der Hülse 15

einerseits

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sowie der Hülse 15 und dem isolierenden Stopfen 19 andererseits vorhanden. Der isolierende Stopfen 19 wird hier von einem beweglichen Verbindungsstab 21 durchsetzt, der mit einem Schraubenbolzen 23 am Kontaktstab 4 befestigt ist und damit das bewegliche Kontaktstück 6 zu betätigen gestattet. Der Vakuumschalter ist in seiner geöffneten Stellung dargestellt; zum Schließen wird der Verbindungsstab 21 in Pfeilrichtung verschoben.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das aus Metall bestehende Gehäuse 1 mit einer isolierenden elastischen Hülle 17 versehen, die an die beiden Hülsen 15 und 16 angeformt bzw. mit diesen integral ausgebildet ist. Die beiden Verbindungsstäbe 21 und 22 befinden sich offensichtlich außerhalb des Vakuumraumes 8 und brauchen daher nicht aus reinem Kupfer bestehen, sondern können z.B. aus einer Kupferlegierung oder hartgezogenem Kupfer bestehen, so daß keine Verformungen der Verbindüngsstäbe zu befürchten sind.

Hinsichtlich des Fehlens von Hohlräumen oder Einschlüssen auf beiden Seiten der Hülsen 15 und 16 sei bemerkt, daß Solche Einschlüsse oder Hohlräume wegen der Art der Herstellung des Stopfens auch zwischen dem Verbindungsstab 22 und dem isolierenden Stopfen 20 nicht vorhanden sein können. Der axiale Kanal im Isolierenden Stopfen 19, in dem sich der bewegliche Verbindungsstab 21 befindet, ist andererseits metallisiert, so daß der Zwischenraum zwischen dem Verbindungsstab 21 und dem Stopfen 19 durch zwei Elektroden begrenzt ist, die sich auf dem gleichen Potential befinden, so daß in diesem Zwischenraum keine Entladung auftreten kann.

Der Vakuumschalter gemäß der Erfindung eignet sich gut für die Verwendung in vollständig isolierten Hochspannungsgeräten, die z.B. mit einem Gießharz vergossen sind.

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Claims (3)

1. 7347945

   \ 1 ./Vakuumschalter mit einem rohrförmigen Gehäuse aus Metall, zwei im wesentlichen höhlzylInderförmigen Isolatoren, die jeweils mit einem Ende des Gehäuses vakuumdicht verbunden sind, und zwei an den freien Enden der Isolatoren vakuumdicht angebrachten und im Inneren des Gehäuses mit einem festen bzw. beweglichen Kontaktstück versehenen Kontaktstäben, von denen der das bewegliche Kontaktstück tragende Kontaktstab mit dem zugehörigen Isolator über einen Balgen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Isolatoren (2, 3) von ihren mit dem Gehäuse (1) verbundenen Enden in Richtung auf den jeweils anderen Isolator vorspringen und innerhalb des Gehäuses angeordnet sind.
2. 2. Vakuumschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß jeder Isolator (2, 3) eine zylindrische Innenfläche aufweist, die mit einer Hülse (15,16) aus einem elastischen Isoliermaterial versehen ist; daß in die Hülsen jeweils ein Stopfen, (19, 20) aus einem unelastischen Isoliermaterial, wie Gießharz, so eingepreßt ist, daß an der Grenzfläche zwischen dem Isolator und der Hülse sowie an der Grenzfläche zwischen der Hülse und dem isolierenden Stopfen keine Hohlräume vorhanden sind, und daß jeder Stopfen eine axiale Durchbrechung hat, in der ein Verbindungsstab (21, 22) für das zugehörige Kontaktstück (6, 7) angeordnet ist.
3. 3. Vakuumschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Hülsen integral mit einer isolierenden Hülle (17) ausgebildet sind, die sich über die Außenseite des aus Metall bestehenden Gehäuses (1) erstreckt.

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