DE2807810A1

DE2807810A1 - Niederspannungsvakuumschalter

Info

Publication number: DE2807810A1
Application number: DE19782807810
Authority: DE
Inventors: Robert M Hruda
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1977-02-23
Filing date: 1978-02-23
Publication date: 1978-08-24
Also published as: US4088859A; FR2382086B1; ZA78734B; GB1595721A; JPS53106471A; FR2382086A1; IN149442B; CA1101473A

Description

Niederspannungs vakuumschalter

Die Erfindung betrifft einen Niederspannungs Vakuums ehalt er mit auf Kontakthaltern angeordneten und durch eine axial einwirkende Kraft schließbaren ebenen Kontaktscheiben sowie an den Kontakthaltern vakuumdicht befestigten,gewellten und nachgiebigen Ringscheiben, die am äußeren Umfang mit einem Keramikring ebenfalls vakuumdicht verbunden sind, wobei die Ebene der Ringscheiben senkrecht zur Achse des Keramikringes verläuft, und mit parallel in einem Abstand zueinander sowie senkrecht zu den Kontakthaltern verlaufenden Anschlußplatten, welche die Kontakthalter in entsprechenden Ausnehmungen aufnehmen.

Derartige Niederspannungs vakuumschalter werden in der elektrochemischen Industrie verwendet, z. B. bei der Chlorherstellung, und sind zwischen den hohe Ströme führenden Leiterschienen der Stromversorgung und den chemischen Bädern angeordnet. Über die Leiterschienen können Ströme von einigen 1000 Ampere fließen. Die einzelnen chemischen Zellen bzw. elektrolythischen Zellen sind dabei in Serie geschaltet, so daß ein zuverlässiger

Über-

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Überbrückungsschalter notwendig wird, um eine oder mehrere Zellen für die routinemäßige Wartung ohne Unterbrechung des Gesamtprozesses außer Betrieb nehmen zu können.

In der Umgebung solcher chemisch ablaufender Prozesse mit der sich dabei ergebenden korrodierenden Atmosphäre ist die Verwendung von Vakuumschaltern besonders vorteilhaft. Die Kontaktscheiben dieser Vakuumschalter sind innerhalb der Vakuumkammer untergebracht und daher gegen Korrosion geschützt, was eine verhältnismäßig lange Lebensdauer sicherstellt. Ein derartiger Vakuumschalter mit einem Faltenbalg ist in der US-PS 3 950 628 beschrieben. Es wurde auch bereits ein verbesserter Vakuumschalter durch die deutsche Offenlegungsschrift 27 02 103 vorgeschlagen. In diesem Vorschlag ist der eingangs erwähnte Niederspannungsvakuumschalter verwirklicht und versucht, mit einer nachgiebigen isolierenden Hülse den Schalteraufbau gegen die korrodierenden Einflüsse zu schützen.

Ein weiterer Vakuumschalter ist durch die DE-PS 1 218 583 bekannt, bei welchem die Kontakte auf flexiblen Endstücken befestigt sind, welche zum Öffnen und Schließen relativ zueinander verbogen werden. Diese flexiblen Endstücke sind an der äußeren Oberfläche mit einer Siliconkunstharzschicht als Schutzschicht überzogen.

Für gewisse Anwendungsfälle bei der Installation chemischer bzw. elektrolythischer Zellen wurde durch die Sicherheitsvorschriften festgelegt, daß der Vakuumschalter ausfallsicher im Ruhebetrieb eine geöffnete Stellung einnehmen muß. Da derartige Niederspannungs vakuumschalter sehr stark evakuiert sind, besteht die Gefahr, daß die Kontakte durch die Einwirkung des atmosphärischen Druckes geschlossen werden können. Aus diesem Grund sind Vorspannfedern vorgesehen worden, um den Vakuumschalter im Ruhebetrieb in Offenstellung zu halten. Jedoch ist

auch

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auch die Verwendung derartiger Federn nicht ausreichend zuverlässig, da sie nicht ganz frei von dem Einfluß der korrodierenden Atmosphäre gehalten werden können.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Niederspannungs· vakuumschalter zu schaffen, bei dem mit korrosionsbeständigen Mitteln dafür gesorgt wird, daß im Ruhebetrieb die Kontakte in Offenstellung gehalten werden und eine korrodierende Beeinflussung der einzelnen Schalterteile möglichst weitgehend ausgeschaltet werden kann.

Diese Aufgabe wird ausgehend von dem eingangs erwähnten Niederspannungsvakuumschalter erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein nachgiebiger Isolierring zwischen die Anschlußplatten eingespannt ist und den Keramikring umfaßt, und daß die Breite des Isolierringes im entspannten Zustand größer als der Abstand der Anschlußplatten ist, so daß die Rückstellkraft des gepreßten Isolierringes beim Fehlen einer Schließkraft die Kontaktscheiben als Arbeitskontakte in Offenstellung hält.

Weitere Ausgestaltungen "der Erfindung sind Gegenstand von weiteren Ansprüchen.

Durch die Verwendung des nachgiebigen Isolierringes, insbesondere aus Siliconkunstharz, der mit den Anschlußplatten korrosionsdicht verbunden ist, wird erreicht, daß der Vakuumschalter einen zusätzlichen Korrosionsschutz erhält. Durch die Dimensionierung des Isolierringes kann erreicht werden, daß dieser nach dem Einspannen zwischen die Anschlußplatten mit einer ausreichendgroßen Rückstellkraft diese auseinanderdrückt, so daß im Ruhebetrieb der Arbeitskontakt des

Vakuumschalters

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Vakuumschalters zuverlässig in Offenstellung gehalten werden kann. Zum Schließen des Arbeitskontaktes muß die Rückstellkraft durch eine an den Schalter angelegte Schließkraft überwunden werden.

Die Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Ansprüchen und der aus einer Figur bestehenden Zeichnung,, welche einen teilweise geschnittenen Vakuumschalter in teilweise geschnittener Seitenansicht darstellt.

Der in der Zeichnung dargestellte Vakuumschalter 10 für niedere Gleichspannung besteht aus einem isolierenden Keramikring 12, der als Teil der Begrenzung der Vakuumkammer und zur elektrischen Isolierung der einander gegenüberliegenden Enden des Schalters dient. Die beiden Stirnflächen 13 des Keramikringes sind metallisiert und mit einer dünnen flexiblen sowie gewellten Ringscheibe längs dem äußeren Umfang 18 dieser Ringscheibe verlötet. Die Ringscheibe 14 besteht vorzugsweise aus einem etwa 0, 3 mm dicken Ni-Cu-Material, das unter der Bezeichnung "Monel" bekannt ist. Diese Ringscheibe ist mit einer Vielzahl von Wellen 16 versehen, um eine axiale Flexibilität und eine Quersteifigkeit zu gewährleisten. Der innere Umfang 20 der Ringscheibe 14 ist mit zylindrischen Kontakthaltern 22 verlötet, die achsenzentrisch angeordnet sind. Durch die hermetisch dichte Verlötung der Ringscheiben 14 mit den Kontakthaltern 22 und dem Keramikring 12 erhält man den vakuumdichten Schalter. Bei der Montage des Schalters wird zwischen die Lötflächen Lotmaterial eingelegt und anschließend der Schalter in einem Glühofen erhitzt. Während des Erhitzens wird der Schalter evakuiert und, sobald der Schmelzpunkt erreicht ist, die Temperatur unter dem Vakuumeinfluß langsam gesenkt,

bis

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bis die dichte Verlötung gewährleistet ist.

An den Kontakthaltern 22 sind im Innern des Vakuumschalters Kontaktscheiben 24 angeordnet. Diese Kontaktscheiben haben eine hohe Leitfähigkeit und sind beständig gegen Verschweißen.

Die Kontakthalter 22 sind in entsprechende Bohrungen von Anschlußplatten 26 eingelötet. Zwischen die Anschlußplatten 26 ist ein elastisch nachgiebiger Isolierring 28 eingelegt, wobei dieser Isolierring den Keramikring 12 umgibt. Es wird als vorteilhaft angesehen, wenn der Isolierring sowohl mit dem Keramikring 12 als auch mit den Anschlußplatten 26 hermetisch dicht verbunden ist. Für den Isolierring 28 findet vorzugsweise ein Siliconkunstharz Verwendung. Der Isolierring ist vorzugsweise derart ausgestaltet, daß er im offenen Zustand des Schalters den Zwischenraum zwischen den einander parallel gegenüberliegenden Anschlußplatten voll ausfüllt, d. h. die Breite des Ringes ist geringfügig größer als der Abstand zwischen den beiden Anschlußplatten. In der Regel reicht der atmosphärische Druck aus, um den Vakuumschalter geschlossen zu halten. Der Isolierring 28 besteht, wie bereits erwähnt, aus einem Siliconkunstharz und hat eine Breite von etwa 28 mm. UmdieKontaktscheiben 24 voneinander abzuheben, muß an den Anschlußplatten 26 eine Kraft wirksam sein, wobei die Anschlußplatten etwa auf einen Abstand von 26 mm auseinandergeschoben werden. Zum Einlegen des Isolierringes müssen die Anschlußplatten durch eine zusätzliche Kraft weiter auseinanderverschoben werden. Zum dichten Verbinden des Isolier ringes mit den Anschlußplatten wird beim Einlegen des Isolierringes an den Auflageflächen vorzugsweise ein noch nicht ausgehärtetes Kunstharz eingebracht und dieses Kunstharz im eingebauten Zustand des Isolierringes zur Aushärtung gebracht. Ein derart montierter Isolierring 28 ist mit dem Keramikring 12, dem äußeren Umfang der Ringscheiben 14 und den Anschlußplatten 26

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fest verbunden. Nach dem Aushärten des Kunstharzes wird die Kraft, mit welcher die beiden Anschlußplatten auseinandergehalten werden, entfernt, so daß nunmehr der Isolierring 28 zwischen die Anschlußplatten eingespannt wird und durch die Verringerung des Abstands der Anschlußplatten auf 26 mm eine Pressung erfährt. In diesem Zustand ist immer noch sichergestellt, daß die Kontaktscheiben 24 getrennt sind und der Vakuumschalter die Offenstellung ausfallsicher einnimmt. Zum Schließen des Schalters wird eine weitere Krafteinwirkung benötigt, die den Isolierring 28 zusammendrückt. Diese Kraft muß kontinuierlich einwirken, um den Schalter geschlossen zu halten. Wenn daher z. B. ein Druckluftzylinder als Schließ zylinder verwendet wird, öffnet sich der Schalter aufgrund der Rückstellkraft durch den zusammengepreßten Isolierring 28, sobald der Druck abfällt.

Die Tatsache, daß der nachgiebige Isolierring zwischen die Anschluß platten 26 ebenfalls dicht eingefügt ist und die gewellten Ringscheiben sowie den Keramikring umgibt, wird vermieden, daß die gewellten

Ringscheiben der korrodierenden Atmosphäre ausgesetzt sind, welche normalerweise in der Umgebung von chemischen bzw. elektrolythischen Zellen wirksam ist, mit welchen die Schalter zusammenarbeiten. Die verlöteten Bereiche an dem inneren und äußeren Umfang der Ringscheiben 14 würden ohne den Iso„lierring aus dem nachgiebigen Siliciumkunstharz leicht beeinträchtigt und beschädigt werden. Da der Isolierring aus dem nicht reagierenden Siliconkunstharz zwischen die Anschlußplatten eingespannt und außerdem noch mit diesen dicht verbunden ist, schützt er nicht nur gegen korrodierende Beeinträchtigungen des Vakuum schalters, sondern hilft auch, diesen sicher zwischen den Anschlußplatten festzuhalten.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

l.^Niederspannungsvakuumschalter mit auf Kontakthaltern angeordneten und durch eine axial einwirkende Kraft schließbaren ebenen Kontaktscheiben sowie an den Kontakthaltern vakuumdicht befestigten,gewellten und nachgiebigen Ringscheiben, die am äußeren Umfang mit einem Keramikring ebenfalls vakuumdicht verbunden sind, wobei die Ebene der Ringscheiben senkrecht zur Achse des Keramikringes verläuft, und mit parallel in einem Abstand zueinander sowie senkrecht, zu den Kontakthaltern verlaufenden Anschlußplatten, welche die Kontakthalter in entsprechenden Ausnehmungen aufnehmen, dadurch gekennzeichnet, daß ein nachgiebiger Isolierring (28) zwischen die Anschlußplatten (26) eingespannt ist und den Keramikring (12) umfaßt und daß die Breite des Isolierringes (28) im entspannten Zustand größer als der Abstand der Anschlußplatten ist, so daß die Rückstellkraft des gepreßten Isolierringes beim Fehlen einer Schließkraft die Kontaktscheiben als Arbeitskontakte in Offenstellung hält.
2. Niederspannungsvakuumschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierring mit den Anschlußplatten und dem Keramikring dicht verbunden ist.

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3. Niederspannungsvakuumschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierring den Keramikring und den äußeren Umfang der Ringscheiben (14) umfaßt und mit diesen dicht verbunden ist.
4. Niederspannungsvakuumschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierring aus Silicon-Kunstharz besteht.
5. Niederspannungsvakuumschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierring aus einem vorgeformten Teil hergestellt ist, der zwischen die Anschlußplatten eingesetzt und mit den zugeordneten Teilen vakuumdicht verbunden wird, während die Anschlußplatten auf einen der Breite des Isolierringes entsprechenden Abstand gehalten sind.

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