DE2347945C3 - Vakuumschalter - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Vakuumschaker gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs t.

Ein Vakuumschalter dieser Art ist aus der US-PS 80 286 bekannt. Er enthält ein auf Hochvakuum evakuiertes Edelstahlgehäuse, an dem die Isolatoren so angebracht sind, daß sie sich von ihm nach außen und voneinander weg erstrecken. 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 am freien Ende mit dem Kontaktstab für das bewegliche Kontaktstück verbunden ist.

Weitere Schalter dieser Art sind auch aus Fi g. 6 der US-PS 30 82 307 sowie aus F i g. 3 cer FR-PS 15 02 480 bekannt

Der vorliegenden Erfindung liegt ausgehend von diesem Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, einen Vakuumschalter der eingangs genannten Art anzugeben, der bei vorgegebenen axialen Abmessungen einen möglichst großen Vakuumraum hat. Je größer der Vakuumraum eines Vakuumschalters ist, umso geringer ist nämlich die Gefahr, daß der Dampfdruck im 5>chalter durch das von einem Abschaltlichtbogen verdampfte Kontaktmaterial auf Werte ansteigt, bei denen das Isolationsvenmögen der Trennstrecke zwischen den Kontaktstücken nicht mehr mh Sicherheit gewährleistet ist

S Diese Aufgabe wird bei einem Schalter der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung durch dje im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst
Es ist zwar aus Fig.4 der US-PS 3082 307 ein

ίο Vakuumschalter bekannt, bei dem das eine, feste Kontaktstück durch einen hohlzylinderförmigen Isolator mit einem Metallgehäuse derart verbunden ist daß sich der Isolator von seinem mit dem Gehäuse verbundenen Ende in Richtung auf den anderen Isolator

IS in das Gehäuse hinein erstreckt Diese Maßnahme dient dort jedoch lediglich dazu, einen von außen zugänglichen Hohlraum zur Aufnahme eines Permanentmagneten zu schaffen, mit dem ein Magnetfeld zum Bewegen eines beim Abschalten zwischen den Kontaktstücken

ίο auftretenden Lichtbogens erzeugt wird. Das bewegliche Kontaktstück des bekannten Schalters ist über einen Metallbalgen mechanisch und elektrisch direkt mit dem Metallgehäuse verbunden. Bei einem aus F i g. 6 bekannten Schalter dieser Art, dessen Metallgehäuse durch jeweils einen isolator gegen beide Kontaktstücke isoliert ist, springen die Isolatoren, wie bei den eingangs genannten Vakuumschaltern von den mit dem Gehäuse verbundenen Enden nach außen, also vom Gehäuse weg. vor. Diese Veröffentlichung gibt also keinen Hinweis auf das der Erfindung zugrunde liegende Problem und dessen Lösung.

Der Vakuumschalter gemäß der Erfindung hat den Vorteil, daß man den Vakuumraum in Vergleich zum Stand de· Technik bei unverändtiicn 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 K.ontaktstäbe verwenden und die Gefahr von Verformungen besteht daher praktisch nicht mehr.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform 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 eine axiale Bohrung 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, ein·; Berührung des Metallgehäuses zu verhindern, da dieses normalerweise nicht an Spannung liegt, sondern die Überschlagspannung weiter zu erhöhen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Der in der Zeichnung als Alisführungsbeispiel der

Erfindung dargestellte Vakuumschalter enthält ein zylindrisches Gehäuse 1 aus Metall, mit dem zwei nach innen gerichtete isolatoren 2 und 3 verbunden sind. Das Gehäuse 1 und die beiden Isolatoren 2, 3 sind koaxial zueinander angeordnet Die Verbindungen zwischen s den Isolatoren 2 und 3 einersc^:ts 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 Kontakutab 5 tngt 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 Kontaktstücken 6 und 7 entsteht, auf den äußeren Oberflächen der Isolatoren 2 und ? 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 ^topfen ist so groß, daß keine Hohlräume in den Berührungsbereichen zwischen Isolator 3 und Hülse 16 einerseits sowie letzterer und dem isolierenden Stopfen 20 änderetseits 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 Verbindungsstab 22 ist am Kontaktstab 5 mittels eines Schraubenbolzens 24 befestigt. 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 Lufteinschjüsse in den Berühningsbereichen zwischen dem Isolator 2 und der Hülse 15 einerseits 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 2! in Pfeilrichtung verschoben.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten bevorzugten AusführungsbeKpiel 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 Verbindungsstäbe 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vakuumschalter mit einem Gehäuse aus Metall zwei Koataktstücken, die im Gehäuse angeordnet und an einem bezüglich des Gehäuses beweglichen

* bzw. festen Kontaktstab gehaltert sind, und zwei das ',. Gehäuse elektrisch von den Kontaktstäben isolierenden, im wesentlichen hohlzylinderförmigen Isolatoren, die einerseits mit entgegengesetzten Enden des Gehäuses und andererseits mit dem festen Kontaktstab bzw. einem aro beweglichem Kontaktstab angebrachten Balgen vakuumdicht verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß sich beide Isolatoren (2,3) von ihrem mit dem Gehäuse (1) verbundenen, einander abgewandten Enden in Richtung auf den jeweils anderen Isolator zu ihren mit den Kentaktstäben (4,5) verbundenen, einander zugewandten Enden in das Gehäuse hinein erstrekken.

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 Bohrung hat. in der ein Verbindungsstab (21, 22) für das zugehörige Kontaktstück (6,7) angeordnet ist.

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.