DE29717616U1 - Gas-insulated vacuum switch - Google Patents
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Description
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AEG Sachsenwerk GmbHAEG-Sachsenwerk GmbH
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Allgemeine Vollmacht: 4.3.5.-Nr.294/97AVGeneral power of attorney: 4.3.5.-No.294/97AV
0123257 01.10.19970123257 01.10.1997
Die Erfindung betrifft einen gasisolierten, gekapselten Vakuumschalter gemäß dem Oberbegriff das Anspruchs 1.The invention relates to a gas-insulated, encapsulated vacuum switch according to the preamble of claim 1.
Vakuumschalter sind allgemein bekannt und bestehen im wesentlichen aus einer gasdichten Vakuumschaltkammer, in der zwei Schaltkontakte angeordnet sind, wobei einer der Schaltkontakte von einer Kontaktstellung in eine Trennstellung verschoben werden kann. Hierzu ist ein axial beweglicher Schaltstift vorgesehen, der mit dem beweglichen Schaltkontakt verbunden ist und durch einen Durchbruch in der Wandung der Vakuumsehaltkammer herausgeführt ist, um eine externe Schaltbetätigung, beispielsweise durch ein elektromagnetische Stellglied, zu ermöglichen, wobei der Durchbruch in der Wandung der Vakuumschaltkammer durch einen MetallfaltenbalgVacuum switches are generally known and essentially consist of a gas-tight vacuum switching chamber in which two switching contacts are arranged, whereby one of the switching contacts can be moved from a contact position to a disconnected position. For this purpose, an axially movable switching pin is provided, which is connected to the movable switching contact and is led out through an opening in the wall of the vacuum switching chamber in order to enable external switching actuation, for example by an electromagnetic actuator, whereby the opening in the wall of the vacuum switching chamber is closed by a metal bellows.
abgedichtet ist, um ein Eindringen von Umgebungsluft in die Vakuumschaltkammer zu verhindern und das Vakuum in der VakuumschaItkammer aufrechtzuerhalten.is sealed to prevent ambient air from entering the vacuum switching chamber and to maintain the vacuum in the vacuum switching chamber.
Es ist weiterhin eine gekapselte, gasisolierte Ausführung eines derartigen Vakuumschalters bekannt, bei der die Vakuumschaltkammer in einem Gasbehälter angeordnet ist, der mit einem Isoliergas gefüllt ist, wobei als Isoliergas vorzugsweise Schwefelhexafluorid SF5 Verwendung findet, das sich hierfür wegen seiner guten dielektrischen Eigenschaften und seiner großen elektrischen Durchschlagsfestigkeit besonders eignet. Um eine externe Betätigung der Schaltkontakte zu ermöglichen weist die Wandung des Gasbehälters ebenfalls einen oder mehrere Durchbrüche auf, durch den der oder die Schaltstifte mittels Stellgliedern bewegt werden können, wobei der Durchbruch in dem Gasbehälter durch eine bewegte Dichtung gasdicht abgeschlossen ist, um Leckverluste des Isoliergases weitestgehend zu vermeiden, da derartige Leckverluste ein regelmäßiges Nachfüllen des Isoliergases erfordern.An encapsulated, gas-insulated version of such a vacuum switch is also known, in which the vacuum switching chamber is arranged in a gas container that is filled with an insulating gas, with sulfur hexafluoride SF 5 preferably being used as the insulating gas, which is particularly suitable for this purpose due to its good dielectric properties and its high dielectric strength. In order to enable external actuation of the switching contacts, the wall of the gas container also has one or more openings through which the switching pin(s) can be moved by means of actuators, with the opening in the gas container being sealed gas-tight by a moving seal in order to prevent leakage of the insulating gas as far as possible, since such leakages require regular refilling of the insulating gas.
Nachteilig bei derartigen gekapselten Vakuumschaltern ist zum einen, daß der den Durchbruch in der Wandung der Vakuumschaltkammer abdichtende Metallfaltenbalg von dem erhöhten Druck des Isoliergases beaufschlagt wird, was dessen Lebensdauer und damit auch die Lebensdauer des gesamten Vakuumschalters herabsetzt.A disadvantage of such encapsulated vacuum switches is that the metal bellows sealing the opening in the wall of the vacuum switching chamber is subjected to the increased pressure of the insulating gas, which reduces its service life and thus also the service life of the entire vacuum switch.
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Zum anderen ist bei dieser Ausführungsform aufgrund der Durchführung des Schaltstifts durch den Gasbehälter eine bewegte Dichtung erforderlich, die gegenüber einer statischen Dichtung eine erhöhte Leckrate aufweist und darüber hinaus auch eine geringere Lebensdauer hat. Die hierdurch entstehenden Gasverluste erfordern insbesondere bei kleinen Gasbehältern relativ kurze Wartungsintervalle zum Nachfüllen von Isoliergas.On the other hand, this design requires a moving seal due to the switching pin passing through the gas container, which has a higher leak rate than a static seal and also has a shorter service life. The resulting gas losses require relatively short maintenance intervals for refilling insulating gas, especially in small gas containers.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen gasisolierten gekapselten Vakuumschalter zu schaffen, der gegenüber den vorstehend beschriebenen bekannten Ausführungsformen eine verringerte Leckrate und eine erhöhte Lebensdauer aufweist.The invention is therefore based on the object of creating a gas-insulated encapsulated vacuum switch which has a reduced leakage rate and an increased service life compared to the known embodiments described above.
Die Aufgabe wird, ausgehend von einem bekannten gasisolierten Vakuumschalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The object is achieved by the characterizing features of claim 1, starting from a known gas-insulated vacuum switch according to the preamble of claim 1.
Gemäß der Erfindung befindet sich die Vakuumschaltkammer nicht vollständig innerhalb des Gasbehälters, sondern wird derart angeordnet, daß sich der Durchbruch in der Wandung der Vakuumschaltkammer außerhalb des Gasbehälters befindet.According to the invention, the vacuum switching chamber is not located completely within the gas container, but is arranged such that the opening in the wall of the vacuum switching chamber is located outside the gas container.
Zum einen wird hierdurch verhindert, daß der den Durchbruch in der Wandung der Vakuumschaltkammer abdichtende Metallfaltenbalg von dem in dem Gasbehälter herrschenden DruckOn the one hand, this prevents the metal bellows sealing the opening in the wall of the vacuum interrupter chamber from being affected by the pressure prevailing in the gas container.
beaufschlagt wird, wodurch die Lebensdauer dieses Dichtungselements verlängert wird.is applied, thereby extending the service life of this sealing element.
Zum anderen läßt sich der Durchbruch in der Wandung des Gasbehälters hierbei vorteilhaft mit einer statischen Dichtung abdichten, da die Vakuumschaltkammer und der Gasbehälter relativ zueinander fixiert sind. Dies führt wegen der geringeren Verschleißanfälligkeit statischer Dichtungen zu einer erhöhten Lebensdauer und ermöglicht aufgrund der kleineren Leckrate gegenüber bewegten Dichtungen längere Wartungsintervalle für das Nachfüllen von Isoliergas.On the other hand, the opening in the wall of the gas tank can be advantageously sealed with a static seal, since the vacuum interrupter chamber and the gas tank are fixed relative to each other. This leads to an increased service life due to the lower susceptibility to wear of static seals and enables longer maintenance intervals for refilling insulating gas due to the lower leak rate compared to moving seals.
In einer Variante der Erfindung weist die Vakuumschaltkammer an ihrer Außenseite eine umlaufende Dichtfläche auf, in welche die Dichtung in dem Durchbruch des Gasbehälters eingreift. Hierbei füllt die Vakuumschaltkammer also den Durchbruch in der Wandung des Gasbehälters selbst aus.In a variant of the invention, the vacuum switching chamber has a circumferential sealing surface on its outside, into which the seal engages in the opening in the gas container. In this case, the vacuum switching chamber therefore fills the opening in the wall of the gas container itself.
In einer anderen Variante der Erfindung ist dagegen auf den Durchbruch in der Wandung der Vakuumschaltkammer ein Flansch aufgesetzt und gasdicht mit der Vakuumschaltkammer verbunden. Dieser Flansch dient zur Durchführung des Schaltstiftes aus dem Gasbehälter und füllt mit seinem freien Ende den Durchbruch in der Wandung des Gasbehälters aus. Vorzugsweise ist dieser Flansch als topfförmiges Bauteil ausgebildet, das mit seiner Bodenfläche auf der Stirnfläche der hohlzylindrisch ausgeführten Vakuumschaltkammer gasdicht befestigt wird, wobeiIn another variant of the invention, however, a flange is placed on the opening in the wall of the vacuum switching chamber and connected to the vacuum switching chamber in a gas-tight manner. This flange serves to lead the switching pin out of the gas container and fills the opening in the wall of the gas container with its free end. Preferably, this flange is designed as a pot-shaped component, which is attached in a gas-tight manner with its base surface to the front surface of the hollow cylindrical vacuum switching chamber, whereby
die Bodenfläche zentrisch eine Aussparung zur Durchführung des Schaltstifts aufweist, während außen auf der Mantelfläche des topfförmigen Bauteils eine Dichtfläche angebracht ist.the base surface has a central recess for the passage of the switching pin, while a sealing surface is attached to the outside of the lateral surface of the pot-shaped component.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:Other advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims or are described in more detail below together with the description of the preferred embodiment of the invention using the figures. They show:
Figur 1 einen Ausschnitt eines gekapselten SF6-isolierten Vakuumschalters als bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung im Querschnitt; sowieFigure 1 shows a section of an encapsulated SF 6 -insulated vacuum switch as a preferred embodiment of the invention in cross section; and
Figur 2 einen Ausschnitt eines alternativen Ausführungsbeispiels eines derartigen Vakuumschalters ebenfalls im Querschnitt.Figure 2 shows a section of an alternative embodiment of such a vacuum switch, also in cross section.
Der in Figur 1 dargestellte Ausschnitt zeigt einen Teil eines gekapselten SF6-isolierten Vakuumschalters im Bereich seines beweglichen Schaltkontakts 1, der innerhalb einer im wesentlichen hohlzylindrischen Vakuumschaltkammer 2 angeordnet ist und über einen zylindrischen Schaltstift 3 in senkrechter Richtung von einer Kontaktstellung in eine Trennstellung verschoben werden kann. Der Schaltstift 3 ist hierbei an der Oberseite der Vakuumschaltkammer 2 durch einen Durchbruch in der Wandung 4 der Vakuumschaltkammer 2 herausgeführt, um eine externe Schaltungsbetätigung zu ermöglichen, dieThe detail shown in Figure 1 shows a part of an encapsulated SF 6 -insulated vacuum switch in the area of its movable switching contact 1, which is arranged within a substantially hollow cylindrical vacuum switching chamber 2 and can be moved vertically from a contact position to a disconnected position via a cylindrical switching pin 3. The switching pin 3 is led out at the top of the vacuum switching chamber 2 through an opening in the wall 4 of the vacuum switching chamber 2 in order to enable external switching operation, which
beispielsweise durch ein elektromagnetisches Stellglied erfolgen kann. Der Durchbruch in der Wandung 4 der Vakuumschaltkammer 2 ist hierbei vorzugsweise hohlzylindrisch geformt und bildet somit eine Laufbuchse 5 für den Schaltstift 3, um eine sichere mechanische Führung des Schaltstiftes 3 bei der vertikalen Schaltbewegung zu erreichen.for example, by an electromagnetic actuator. The opening in the wall 4 of the vacuum switching chamber 2 is preferably shaped like a hollow cylinder and thus forms a bushing 5 for the switching pin 3 in order to achieve a secure mechanical guidance of the switching pin 3 during the vertical switching movement.
Darüber hinaus ist der Durchbruch in der Wandung 4 der Vakuumschaltkammer 2 durch einen Metallfaltenbalg 6 abgedichtet, um die Vakuumschaltkammer 2 in jeder Stellung des Schaltstiftes 3 zuverlässig abzudichten und das Vakuum in der Vakuumschaltkammer 2 aufrechtzuerhalten.In addition, the opening in the wall 4 of the vacuum switching chamber 2 is sealed by a metal bellows 6 in order to reliably seal the vacuum switching chamber 2 in every position of the switching pin 3 and to maintain the vacuum in the vacuum switching chamber 2.
Weiterhin ist die Wandung 7 eines Gasbehälters dargestellt, der ein Isoliergas enthält und die Vakuumschaltkammer 2 umgibt. An seiner oberen Stirnfläche weist der Gasbehälter einen vorzugsweise kreisförmigen Durchbruch auf, an dessen Umfangsrändern die Wandung 7 des Gasbehälters rechtwinkelig nach oben gezogen ist und somit eine Buchse bildet, in deren Mantelfläche sich innen eine umlaufende Nut befindet, in die eine Dichtung 8 aus Gummi eingelegt ist, um ein Austreten des Isoliergases aus dem Gasbehälter zu verhindern.Furthermore, the wall 7 of a gas container is shown, which contains an insulating gas and surrounds the vacuum switching chamber 2. On its upper end face, the gas container has a preferably circular opening, on the peripheral edges of which the wall 7 of the gas container is pulled upwards at a right angle, thus forming a bushing, in the outer surface of which there is a circumferential groove on the inside, into which a seal 8 made of rubber is inserted in order to prevent the insulating gas from escaping from the gas container.
Die VakuumschaItkammer 2 befindet sich nicht vollständig innerhalb des Gasbehälters, sondern ragt mit ihrer Stirnseite an der Oberseite des Gasbehälters heraus, wobei die Vakuumschaltkammer 2 den Durchbruch in der Wandung 7 desThe vacuum switching chamber 2 is not located completely inside the gas container, but protrudes with its front side at the top of the gas container, whereby the vacuum switching chamber 2 covers the opening in the wall 7 of the
Gasbehälters vollständig ausfüllt. Die umlaufende Dichtung liegt hierbei auf einer ebenfalls umlaufenden Dichtfläche auf, die außen auf der Wandung 4 der Vakuumschaltkammer 2 angeordnet ist.gas container completely. The circumferential seal rests on a circumferential sealing surface, which is arranged on the outside of the wall 4 of the vacuum switching chamber 2.
Das teilweise Herausragen der Vakuumschaltkammer 2 aus dem Gasbehälter bietet gegenüber den eingangs beschriebenen bekannten Anordnungen den Vorteil, daß zur Abdichtung des Durchbruchs in der Wandung 7 des Gasbehälters keine bewegte Dichtung erforderlich ist, sondern, eine statische Dichtung verwendet werden kann, da der Gasbehälter und die Vakuumschaltkammer 2 relativ zueinander fixiert sind. Hierdurch wird die Leckrate verringert, was längere Wartungsintervalle zwischen den Nachfüllungen von Isoliergas ermöglicht. Ein weiterer Vorteil einer derartigen statischen Dichtung 8 ist in der größeren Lebensdauer gegenüber einer bewegten Dichtung zu sehen.The partial protrusion of the vacuum switching chamber 2 from the gas container offers the advantage over the known arrangements described at the beginning that no moving seal is required to seal the opening in the wall 7 of the gas container, but rather a static seal can be used, since the gas container and the vacuum switching chamber 2 are fixed relative to one another. This reduces the leak rate, which enables longer maintenance intervals between refills of insulating gas. A further advantage of such a static seal 8 is the longer service life compared to a moving seal.
Darüber hinaus bietet die dargestellte erfindungsgemäße Anordnung den Vorteil, daß der Metallfaltenbalg 6 nur von dem normalen Atmosphärendruck und nicht von dem erhöhtenIn addition, the arrangement according to the invention shown offers the advantage that the metal bellows 6 is only affected by the normal atmospheric pressure and not by the increased
Druck in dem Gasbehälter beaufschlagt wird, wodurch die Lebensdauer des Metallfaltenbalgs 6 und damit die Lebensdauer der gesamten Anordnung wesentlich erhöht wird.Pressure is applied in the gas container, whereby the service life of the metal bellows 6 and thus the service life of the entire arrangement is significantly increased.
Figur 2 zeigt ebenfalls einen Ausschnitt eines gekapselten SF6-Figure 2 also shows a section of an encapsulated SF 6 -
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isolierten Vakuumschalters mit einer Vakuumschaltkammer 9, in der übereinander zwei Schaltkontakte angeordnet sind, wobei der dargestellte obere Schaltkontakt 10 in vertikaler Richtung zwischen einer Kontaktstellung und einer Trennstellung verschiebbar ist. Hierzu ist der Schaltkontakt 10 mit einem Schaltstift 11 verbunden, der durch einen an der Oberseite der Vakuumschaltkammer 9 in deren Wandung 12 angeordneten Durchbruch nach oben aus der Vakuumschaltkammer 9 herausgeführt ist, um eine externe Schaltbetätigung zu ermöglichen, die beispielsweise durch ein elektromagnetisches Stellglied erfolgen kann. Der Durchbruch in der Wandung 12 der Vakuumschaltkammer 9 ist hierbei wiederum vorzugsweise hohlzylindrisch ausgeführt und bildet eine Laufbuchse 13, um eine exakte mechanische Führung des zylindrischen Schaltstifts 11 zu erreichen. Zur Abdichtung dieses Durchbruchs ist ein Metallfaltenbalg 14 vorgesehen, der eine vertikale Bewegung des Schaltstiftes 11 ermöglicht und die Vakuumschaltkammer 9 in jeder Stellung des Schaltstiftes 11 hermetisch abdichtet, um ein Eindringen von Isoliergas oder Umgebungsluft in die Vakuumschaltkammer 9 zu verhindern und das Vakuum in der Vakuumschaltkammer 9 aufrechtzuerhalten.insulated vacuum switch with a vacuum switching chamber 9, in which two switching contacts are arranged one above the other, the upper switching contact 10 shown being movable in the vertical direction between a contact position and a disconnected position. For this purpose, the switching contact 10 is connected to a switching pin 11, which is led upwards out of the vacuum switching chamber 9 through an opening arranged on the top of the vacuum switching chamber 9 in its wall 12, in order to enable external switching actuation, which can be carried out, for example, by an electromagnetic actuator. The opening in the wall 12 of the vacuum switching chamber 9 is again preferably designed as a hollow cylinder and forms a bushing 13 in order to achieve precise mechanical guidance of the cylindrical switching pin 11. To seal this opening, a metal bellows 14 is provided, which enables vertical movement of the switching pin 11 and hermetically seals the vacuum switching chamber 9 in every position of the switching pin 11 in order to prevent the penetration of insulating gas or ambient air into the vacuum switching chamber 9 and to maintain the vacuum in the vacuum switching chamber 9.
Die Vakuumschaltkammer 9 ist im Inneren eines hier nur ansatzweise dargestellten Gasbehälters angeordnet, der als Isoliergas z.B. mit Schwefelhexafluorid SF6 gefüllt ist, das sich aufgrund seiner guten dielektrischen Eigenschaften und seiner großen elektrischen Durchschlagfestigkeit besonders gutThe vacuum interrupter chamber 9 is arranged inside a gas container, which is only partially shown here and which is filled with sulphur hexafluoride SF 6 as an insulating gas, for example, which is particularly suitable due to its good dielectric properties and its high electrical breakdown strength.
als Isoliergas eignet.suitable as an insulating gas.
An seiner Oberfläche weist der Gasbehälter einen Durchbruch auf, an dessen Umfangsrändern die Wandung 15 des Gasbehälters rechtwinklig nach oben gezogen ist und somit eine Buchse 16 bildet, in deren Innenseite eine umlaufende Nut angeordnet ist, in die eine ringförmige Dichtung 17 eingelegt ist. Die VakuumschaItkammer 9 weist ein topfförmiges Bauteil 18 auf, das mit der Wandung 12 der Vakuumsehaltkammer 9 gasdicht verbunden ist und eine zentrisch angeordnete Öffnung hat, durch die der Schaltstift 11 aus der Vakuumsehaltkammer 9 herausgeführt ist, um eine Schalterbetätigung zu ermöglichen.The gas container has an opening on its surface, on the peripheral edges of which the wall 15 of the gas container is pulled upwards at a right angle, thus forming a bushing 16, in the inside of which a circumferential groove is arranged, into which an annular seal 17 is inserted. The vacuum switching chamber 9 has a pot-shaped component 18, which is connected in a gas-tight manner to the wall 12 of the vacuum switching chamber 9 and has a centrally arranged opening through which the switching pin 11 is led out of the vacuum switching chamber 9 in order to enable a switch to be actuated.
Die Vakuumschaltkammer 9 ist mit ihrem Bauteil 18 in den Durchbruch der Wandung 15 des Gasbehälters eingesetzt. Das Bauteil 18 weist außen eine umlaufende Dichtfläche auf, auf welcher die ringförmige Dichtung 17 aufliegt und den Durchbruch in der Wandung 15 des Gasbehälters abdichtet, um ein Austreten von Isoliergas aus dem Gasbehälter zu verhindern. Der Gasbehälter wird in dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform also durch eine statische Dichtung 17 abgedichtet, die gegenüber bewegten Dichtungen eine geringere Leckrate aufweist, was verlängerte Wartungsintervalle zwischen den Nachfüllungen von Isoliergas ermöglicht.The vacuum switching chamber 9 is inserted with its component 18 into the opening in the wall 15 of the gas container. The component 18 has a circumferential sealing surface on the outside, on which the annular seal 17 rests and seals the opening in the wall 15 of the gas container in order to prevent insulating gas from escaping from the gas container. In this embodiment according to the invention, the gas container is therefore sealed by a static seal 17, which has a lower leak rate than moving seals, which enables extended maintenance intervals between refills of insulating gas.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele.The invention is not limited in its implementation to the preferred embodiments given above.
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Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.Rather, a number of variants are conceivable which make use of the solution presented even in fundamentally different designs.
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Legal Events
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