DE2618167A1

DE2618167A1 - Kontaktanordnung fuer einen elektrischen schalter, insbesondere fuer einen vakuumschalter

Info

Publication number: DE2618167A1
Application number: DE19762618167
Authority: DE
Inventors: Joachim Dr Amsler
Original assignee: Sprecher und Schuh AG
Current assignee: Rockwell Automation Switzerland GmbH
Priority date: 1975-07-16
Filing date: 1976-04-26
Publication date: 1977-02-03
Also published as: JPS5210574A; CH582418A5; GB1521843A

Description

Die Hauptanmeldung betrifft eine Kontaktanordnung für einen elektrischen Schalter, insbesondere für einen Vakuumschalter, mit zwei in einer Richtung relativ zueinander bewegbaren Kontaktteilen, von denen jeder Kontaktteil zwei elektrisch parallelgeschaltete Kontaktelemente aufweist, von denen im geschlossenen Zustand jedes mit dem zugeordneten Kontaktelement des anderen Kontaktteils in Berührung steht, wobei für die gemeinsame Bewegung der Kontaktelemente des beweglichen Kontaktteils diese Kontaktelemente mechanisch miteinander gekoppelt sind.

original inspected

DH. G. MANITZ · DIPL.-ING. M. FINSTERWALD DIP L.-IN C. W. GRAMKOW ZENTRALKASSE BAYER. VOLKSBANKEN

β MÖNCHEN 22. ROBERT-KOCH-STRASSE 1 7 STUTTCART SO < BAD CANNSTATTl MÖNCHEN. KONTO-NUMMER 72

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Bei der Kontaktanordnung gemäss Hauptpatent 'sind die Kontaktteile im evakuierten Gehäuseinnern eingeschlossen. Das bringt Schwierigkeiten bei der Führung der beweglichen Kontaktelemente mit sich, da wegen des Vakuums keine Schmiermittel zwischen den aufeinander gleitenden Teilen und auch keine Werkstoffe mit selbstschmierenden Eigenschaften verwendet werden können. Diese Umstände haben zur Folge, dass mangels Schmierung die aufeinander gleitenden Teile anfressen.

Diese Nachteile der eingangs erwähnten Kontaktanordnung werden erfindungsgemäss dadurch vermieden, dass das eine der mindestens mit ihren Kontaktflächen im Innern eines evakuierten Gehäuses angeordneten Kontaktelemente jedes Kontaktteils hohlzylindrisch ausgebildet ist und das andere, koaxiale Kontaktelement ungibt und dass das äussere, hohlzylindrische Kontaktelenent des beweglichen Kontaktteils eine Führung für das innere Kontaktelement bildet und seinerseits auf seiner Aussenseite mittels einer ortsfesten Führung geführt ist, wobei die beiden Führungen ausserhalb des evakuier ten Gehäuseinnenraums angeordnet und von letzterem mittels Dichtungsbälgen aus einem flexiblen Werkstoff getrennt sind.

Im folgenden wird anhand der Zeichnung ein Ausführung beispiel des Erfindungsgegenstandes näher erläutert.

In der Figur ist im Längsschnitt die eine Hälfte eines Vakuumschalters dargestellt. Die Kontaktanordnung des Vakuumschalters weist einen feststehenden Kontaktteil 1 und

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.einen in Richtung des Pfeiles A bev:egbaren Kontaktteil 2 auf. Der feststehende Kontaktteil 1 ist mit dem nur teilweise gezeigten Deckel 3 eines vakuumdichten, die Kontaktanordnung umgebenden Gehäuses verbunden, das einen ebenfalls nur teilweise dargestellten Bodenteil U und einen den Deckel 3 und den Bodenteil U verbindenden, zylindrischen Mantel aufweist, der in der Figur nicht dargestellt ist. Im Innenraum 5 des Gehäuses wird e: Vakuum aufrechterhalten.

Der feststehende Kontaktteil 1 besteht aus einem ersten, äusseren, hohl.zylindrisehen Kontaktelement 6 mit einer Kontaktfläche 7 und einem zweiten, innern, ebenfalls hohlzylindrischen Kontaktelement 8, welches eine Kontaktfläche 9 aufweist und koaxial zum Kontaktelement 6 angeordnet ist. Auf der Innenseite des Kontaktelementes 8 sind radiale, sich praktisch über die ganze achsiale Länge des Kontaktelementes 8 erstreckende Elektrodenbleche 10 angebracht. Diese Elektrodenbleche 10 sind am Umfang des Kontaktelementes 8 verteilt angeordnet, wobei zwischen benachbarten Elektrcdenblechen 10 jeweils ein Spalt freigelassen ist. Die Elektrodenbleche 10 sind mittels eines Verstärkungsringes 11 zusätzlich in ihrer Stellung-fixiert.

Der bewegliche Kontaktteil 2 weist ebenfalls ein erstes, äusseres Kontaktelement 12 auf, das ein zweites, zum ersten koaxiales, hohlzylindrisches Kontaktelement 13 umgibt.

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Das äussere Kontaktelenient 12 weist einen im wesentlichen hohlzylindrischen Teil 14 auf, der am obern Ende ein elastisch deforraierbares, wulstartig ausgebildetes Kontaktstück 15 mit im wesentlichen U-förmigem Querschnitt trägt, das eine Kontaktfläche 16 aufweist.

Das innere Kontaktelement 13 weist ebenfalls eine Kontaktfläche 17 auf und trägt auf seiner Innenseite analog zum Kontaktelement 8 radiale Elektrodenbleche 18. Diese Elektrcdenbleche 18 sind am Umfang des Kontaktelementes 13 verteilt angeordnet, wobei jeweils zwischen benachbarten Elektrodenblechen 18 ein Spalt freigelassen ist. Die Elektrodenbleche sind mittels eines Verstärkungsringes 19 zusätzlich in ihrer Stellung fixiert.

Am untern Ende ist am innern Kontaktelement 13 ein Bodenteil 20 befestigt, durch den der durch das Kon takte lenient 13 gebildete Innenraum 21 vakuumdicht abgeschlossen wird. Auf seiner Aussenseite weist das innere Kontaktelement 13 am untern Ende einen Flanschteil 22 auf.

Dieser Flanschteil 22 ist über eine flexible stromleitende Verbindung 23 mit dem Teil 14 des äussern Kontaktelementes 12 elektrisch verbunden. Dieser Teil 14 weist einen untern Abschnitt 14a auf, der gegenüber dem obern Abschnitt 14b eine grössere Wandstärke aufweist und als Führung für das innere Kontaktelement 13 ausgebildet ist. Die Innenfläche 24 des Abschnittes 14a dient als Führungsfläche für das innere Kontakrelement 13.

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An der Aussenseite des innern Kontaktelementes 13 ist eine Druckfeder 25 vorhanden, die zwischen dem Abschnitt IUa des Teils 14 und einem Aussenflansch 13a des innern Kontaktelementes 13 angeordnet ist.

Sowohl an diesem Aussenflansch 13a wie auch am Abschnitt 14a des Teils 14 ist ein dehnbarer Dichtungsbalg 26 aus flexiblem Werkstoff befestigt, der den evakuierten Innenraum 5 gegen aussen vakuumdicht abschliesst und die Führung des innern Kontaktelementes 13 vom Innenraum 5 trennt. Die Führung des innern Kontaktelementes 13 liegt somit ausserhalb des evakuierten Innenraumes 5.

Die Führung des äussern Kontaktelementes 12 erfolgt mittels eines ortsfesten Führungsflansches 27, welcher am Bodenteil 4 des Gehäuses angebracht ist. Die Innenfläche 27a des Führungsflansches 27 dient als Führungsfläche für den Teil 14 des äussern Kontaktelementes 12.

Um auch die Führung 27 des äussern Kontaktelementes 12 vom evakuierten Innenraum 5 abzutrennen, ist ein zweiter dehnbarer Dichtungsbalg 2 8 aus flexiblem VJerkstoff vorhanden, der einerseits am Bodenteil 4 und andererseits an einem ringförmigen Ansatz 29, der von der Aussenseite des Teils 14 absteht, befestigt ist.

Am untern Abschnitt 14a des Teiles 14 ist ausserhalb des Gehäuses eine flexible Stromzuführung 30 befestigt. Die Stromzuführung für den feststehenden Kontaktteil list in der Figur nicht gezeigt. >

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Der Teil 3Λ des äussern Kontaktelementes 12 ist mit einer nicht gezeigten Schaltstange verbunden, mittels der der bewegliche Kontaktteil 2 betätigt wird.

In der Figur ist die Kontaktanordnung im geschlossenen Zustand dargestellt, in welchem die Kontaktflächen 7 und 16 der Kontaktelemente 6 und 12 und die Kontaktflächen 9 und 17 der Kontaktelemente 8 und 13 aufeinanderliegen.

In diesem geschlossenen Zustand wird über die nicht gezeigte Schaltstange eine Kraft auf den Teil IU des Kontaktelementes 12 ausgeübt, wodurch das Kontaktstück 15 gegen das feststehende Kontaktelement 6 gepresst wird. Dabei kann in diese:; Kontaktstück 15 eine elastische Deformation stattfinden, was. zur Folge hat, dass sich der'Kontaktdruck gleichnässig auf die Kontaktfläche 16 verteilt, so dass die Kontaktfläche 16 mit der Kontaktfläche 7 des Kontaktelementes 6 am ganzen Umfang in Berührung kommt.

Die etwas weniger massiv ausgebildeten Kontaktelemer.te 8 und 13 v/erden durch die Druckfeder 25 ebenfalls aneinandergedrückt, so dass auch über diese Kontaktelemente 8, 13.ein Strom fliesst.

Beim Abschalten des durch die Kontaktanordnung fliessenden Stromes wird das äussere Kontaktelement 12 über die nicht gezeigte Schaltstange in Richtung des Pfeiles A nach unten bewegt, wobei .das Kontaktelement 12 vom Kontaktelenent 6 getrennt wird. Unter Wirkung der Druckfeder 25 bleibt das Kontakt-

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element 13 vorerst noch In Berührung nit dem Kontakteleir.ent S. Bei» gesamte StT¹Om fliesst über diese Kontaktelemente 8 und 13, falls der gesamte 01In¹SCiIe und induktive Spannungsabfall ai diesen Kontaktele;mentejn B und 13 einen bestimmten kritischezi ifcrt Blent: überschreitet. In diesem Fall kann zwischen den ,geöffneten Xontaktelementen B und 12 kein Lichtbogen entstehen, so dass hler» kein Kontaktabbrand erfolgt.

Sobald während der Oeffnungsbewegung des äussern Kontaktelesentes 12 der Abschnitt 14a des Teiles IH auf dein Flanschte!! 22 des Innern Kontaktelementes 13 auftrifft, vas nach einigen Millisekunden der Fall 'sein wird, wird über diese mechanische Kopplung das Kontaktelement 13 ebenfalls nach unten In Richtung des Pfeiles A gegen seine Offenstel— lung bewegt» Diese Bewegung erfolgt mit grosser Geschwindigkeit, da das Kontaktelenent 12 mittlerweile eine grosse _ Geschwindigkeit erreicht hat und das Kontaktelement 13 wegen seiner verh^ltnlsmasslg kleinen Masse praktisch ohne Verzögerung mitnimmt*

Zwischen den Kontaktflächen 9 und 17 der Kontaktelemente B bzv7. 13 brennt ein Lichtbogen, der jedoch unter der Wirkung des Eigeramagneit^feldes von den Kontaktflachen 9 und auf die Sehuialflache 10a und IBa der Llektrodenbleche ID hzu. 18 kDmmuitler't oaiad dort bis zu seiner Löschung heim nächstem Stronmullduirehgang; diffus brennt.

Beim Schllessen der Kontaktanordnung schilessen

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zuerst die beiden Kontaktelemente 8 und 13_s so dass ein durch Vorzündung auftretender Lichtbogen ebenfalls auf die beschriebene \7eise auf die Elektrodenbleche 10 und 18 kommutiert. Die äussern Kontaktelenente 8 und 12 können demzufolge stromlos und ohne zu prellen schliessen, so dass auch beim Schliessen kein Abbrand erfolgt.

Da sich, wie beschrieben, die beiden Führungen für das innere und äussere Kontaktelement 13 bzw. 12 nicht im Vakuum, sondern in Luft befinden, können geeignete Vorkehrungen zur Schmierung der aufeinander gleitenden Teile getroffen werden. So kann z.B. zwischen die aufeinander gleitenden Flächen ein Schmiermittel eingebracht werden.

Falls beide Kontaktteile beweglich sein müssen, so wird der in der Figur feststehend gezeigte obere Kontaktteil 1 gleich ausgebildet wie der untere, bewegliche Kontaktteil

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Claims

•a-

Patentansprüche

1. Kontaktanordnung für einen elektrischen Schalter, insbesondere für einen Vakuumschalter, mit zwei in einer Richtung relativ zueinander bewegbaren Kontaktteilen, von denen jeder Kontaktteil zwei elektrisch parallelgeschaltete Kontaktelemente aufweist, von denen im geschlossenen Zustand jedes mit dem zugeordneten Kontaktelement des anderen Kontaktteils in Berührung steht, wobei für die gemeinsame Bewegung der Kontaktelemente des beweglichen Kontaktteils diese Kontaktelemente mechanisch miteinander gekoppelt sind, nach Patent (Patentanmeldung P 25 18 94-8.4), dadurch gekennzeichnet, daß das eine der mindestens mit ihren Kontaktflächen (7,16; 9,17) im Innern (5) eines evakuierten Gehäuses angeordneten Kontaktelemente (6,8: 12,13) jedes Kontaktteils (1,2) hohlzylindrisch ausgebildet ist und das andere, koaxiale Kontaktelement (8,13) umgibt und daß das äußere, hohlzylindrische Kontaktelement (12) des beweglichen Kontaktteils (2) eine Führung (24) für das innere Kontaktelement (13) bildet und seinerseits auf seiner Außenseite mittels einer ortsfesten Führung (27) geführt ist, wobei die beiden Führungen (24,27) außerhalb des evakuierten Gehäuseinnenraums (5) angeordnet und von letzterem mittels Dichtungsbälgen (26,28) aus einem flexiblen Werkstoff getrennt sind.

2. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Kontaktelement (12) des beweglichen Kontaktteils (2) eine Führungsfläche (24) für das innere Kontaktelement (13) aufweist und daß der eine, dehnbare Dichtungsbalg (26) zwischen innerem und äußerem Kontaktelement (13,12) angeordnet ist.

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ο. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ortsfeste Führung für das äußere Kontaktelement (12) durch einen mit dem Gehäuse (4-) verbundenen Führungskörper (27) gebildet ist, und daß der zweite, dehnbare Dichtungsbalg (28) zwischen Gehäuse (4·) und äußerem Kontaktelement (12) angeordnet ist.

4. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen äußerem und innerem Kontaktelement (12,13) des beweglichen Kontaktteils (2) eine in der gemeinsamen Bewegungsrichtung (A) der Kontaktelemente (12,13) wirkende Druckfeder (25) angeordnet ist.

5. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Kontaktelement (13) des beweglichen Kontaktteils (2) einen in die Bewegungsbahn des äußeren Kontaktelementes (12) ragenden Flanschteil (22) aufweist, der im geschlossenen Zustand der Kontaktteile (1,2), in Bewegungsrichtung des beweglichen Kontaktteils (2) gesehen, in einem Abstand vom äußeren Kontaktelement (12) angeordnet ist, wobei das äußere Kontaktelement (12) bei seiner Öffnungsbewegung auf den Flanschteil (22) auftrifft und das innere Kontaktelement (13) mitnimmt.

S. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem äußeren und inneren Kontaktelement (12,13) eine flexible Stromverbindung (23) vorhanden ist.

7. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Kontaktelement (8,13) Jedes Kontaktteiles (1,2) hohlzylindrisch ausgebildet ist und auf seiner Innenseite Elektrodenelemente (10,18) zur Aufnahme von Idchtbogenfußpunkten trägt·

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