DE3130641A1

DE3130641A1 - Vakuumschaltroehre fuer elektrische leistungsschalter

Info

Publication number: DE3130641A1
Application number: DE19813130641
Authority: DE
Inventors: Günter 1000 Berlin Bialkowski; Frewe, (verstorben), Wolfgang; Manfred Dipl.-Phys. 1000 Berlin Rimmrott
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1981-07-30
Filing date: 1981-07-30
Publication date: 1983-02-17
Also published as: JPS5823129A

Description

Vakuumschaltröhre für elektrische Leistungsschalter
Die Erfindung betrifft eine Vakuumschaltröhre für elektrische Leistungsschalter mit einem Gehäuse und darin relativ zueinander bewegbar angeordneten Schaltstücken sowie mit einem die Schaltstücke umgebenden Schirm aus Metall mit vergrößerter wirksamer Oberfläche.
Eine Vakuumschaltröhre dieser Art ist beispielsweise durch die GB-PS 1 028 791 oder die GB-PS 1 192 897 bekannt geworden. Der Schirm der Vakuumschaltröhre nach der GB-PS 1 028 791 kann gewellt ausgeführt sein oder kann in parallelen Ebenen angeordnete Ringscheiben, konische Ringe cder.ein Drahtgitter tragen zu dem Zweck, eine Reflexion von Teilchen zu verhindern, die bei einem Schaltvorgang von den Schaltstücken bzw. dem zwischen diesen brennenden Lichtbogen ausgehen.
Die Schirmanordnung nach der GB-PS 1 192 897 umfaßt zusätzlich ein Molekularsiebmaterial in Verbindung mit einem Kühlmantel, der die von der Schirmanordnung aufgenommene Energie nach außen abführt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Schaltvermögen einer Vakuumschaltröhre für elektrische Leistung schalter durch eine verbesserte Wärmeabfuhr aus dem die Schaltstücke umgebenden Schirm zu steigern.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Vakuumschaltröhre der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Schirm wenigstens örtlich flächenhaft mit dem Mantel in Verbindung steht. Diese Art der Anbringung des Schirmes bewirkt im Unterschied zu der üblicherweise vorgesehenen Befestigung des Schirmes mittels dünner Stege einen Wärmeübergang zu dem Mantel der Vakuumschaltröhre, die somit in wesentlich stärkerem Maße als bisher an der Wärmeabgabe an die Umgebung beteiligt wird. Die üblichen Befestigungsstege haben im Vergleich hierzu einen derart geringen Querschnitt, daß der Schirm als isoliert befestigt betrachtet werden kann.
Die Anordnung des Schirmes nach der Erfindung ist besonders vorteilhaft in Verbindung mit Vakuumschaltröhren, deren Mantel aus Metall besteht. Man erzielt hierdurch eine gegenüber Mänteln aus keramischen Werkstoffen oder Glas nochmals wesentlich gesteigerte Wärmeabfuhr.
Eine günstige Ausführung eines Schirmes kann in einer mäanderförmigen Wellung bestehen. Ein solcher Schirm läßt sich in gestreckter Form leicht herstellen und kann dann kreisförmig gebogen und an den Durchmesser des Mantels angepaßt werden, Bereits durch Einpressen eines solchen Schirmes in den Mantel ist ein guter Wärmeübergang zu erzielen. Noch bessere Werte hierfür erreicht man durch eine Löt- oder Schweißverbindung.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Die Fig. 1 zeigt schematisch in einem Längsschnitt eine Vakuumschaltröhre mit einem Mantel aus keramischem Werkstoff und einer Schirmanordnung nach der Erfindung.
In der Fig. 2 ist eine andere Vakuumschaltröhre mit einem aus Metall bestehenden Mantel schematisch gezeigt.
Die Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch die Vakuumschaltröhre gemäß der Fig. 2 entlang der Linie III-III.
Die Vakuumschaltröhre 1 gemäß der Fig. 1 besitzt ein Gehäuse 2, das aus einem Mantel 3 aus keramischem Werkstoff und einer oberen Metallkappe 4 sowie einer unteren Metallkappe 5 besteht, die mit den Endflächen des Mantels 3 vakuumdicht verbunden sind. Im Inneren des Gehäuses 2 stehen sich ein feststehendes Schaltstück 7 und ein bewegliches Schaltstück 6 gegenüber. Während das feststehende Schaltstück 7 am Ende eines Stromzuführungsbolzens 8 befestigt ist, der mit der unteren Endkappe 5 vakuumdicht und fest verbunden ist, läßt sich das bewegliche Schaltstück 6 mittels eines Stromzuführungsbolzens 10 zum Ein- und Ausschalten geradlinig verschieben.
Ein Faltenbalg 11 aus Metall ist hierzu zwischen der oberen Endkappe 4 und dem Stromzuführungsbolzen 10 angeordnet und mit beiden Teilen vakuumdicht verbunden.
Die Schaltstücke 6 und 7 sind von einem Schirm 12 umschlossen, der ähnlich einem Faltenbalg gewellt ausgeführt ist. Er besitzt daher eine verhältnismäßig große Oberfläche, wodurch sich eine entsprechend große Wärmekapazität ergibt. Durch Anpassung des Außendurchmessers der Wellungen des Schirmes 12 an den Innendurchmesser des Mantels 3 besteht eine Berührung im Bereich jeder Wellung mit dem Mantel. Der gewünschte gute Wärmeübergang ist dabei bereits durch eine relative Vorspannung beider Teile gegeneinander zu erreichen. Darüber hinaus kommt auch eine Verbindung beider Teile, z. B. durch eine Metall-Keramik-Lötung, in Betracht.
In dem links von der Mittellinie 13 befindlichen Teil der Fig. 1 ist der Mantel 3 aus zwei Teilstücken 14 und 15 gebildet, die über einen dazischengef'?gten Steg 16 verbunden sind, der als Halterung des Schirmes 12 dient. Hierzu ist der Steg 16 z. B. mit der mittleren äußeren Wellung 17 des Schirmes 12 verbunden.
In dem rechts der Mittellinie 13 liegenden Teil der Fig. 1 ist der Schirm 12 im Bereich jeder äußeren Wellung 17 durch eine Lötung mit der stufenweise ringförmig metallisierten Innenfläche des Mantels 3 verbunden.
Die Lötnähte sind zur Verdeutlichung in übertriebenem Maßstab dargestellt und mit 20 bezeichnet.
Ein anderes Ausführungsbeispiel ist in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Die Vakuumschaltröhre 25 gemäß der Fig. 2 besitzt ein Gehäuse 26, das abweichend von dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel einen Mantel 27 aus Metall besitzt. An diesen schließt sich eine obere Endkappe 30 an, auf der außen ein Isolierring 31 angebracht ist. Von dlesem wird über einen Zwischenring 32 ein Lagerkörper 33 getragen, in dem der bewegliche Stromzuführungsbolzen 34 axial verschiebbar geführt ist.
Ferner ist am Zwischenring 32 ein Faltenbalg 35 befestigt. Das gegenüberliegende Ende des Faltenbalges 35 ist nahe der Rückseite des beweglichen Schaltstückes 36 mit dem Stromzuführungsbolzen 34 verbunden.
An der gegenüberliegenden Seite des Mantels 27 befindet sich eine untere Endkappe 37, in der ein Stromzuführungsbolzen 40 für ein mit dem beweglichen Schaltstück 36 zusammenwirkendes feststehendes Schaltstück 41 verbunden ist.
Wie in dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Kontaktanordnung der Vakuumschaltröhre 25 von einem Schirm 42 umgeben, der sich über die gesamte Höhe des Mantels 27 erstreckt. Der Schirm 42 ist wiederum gewellt ausgeführt, jedoch im Unterschied zu dem Schirm 12 in Fig. 1 mit in Längsrichtung der Vakuumschaltröhre 25 verlaufenden Wellungen. Dies ist deutlicher aus der Fig. 3 zu entnehmen, die einen Schnitt durch die Vakuumschaltröhre 25 entlang der Linie III-III in Fig. 2 zeigt.
Gegen axiale Verschiebung ist der Schirm 42 durch die obere Endkappe 30 und die untere Endkappe'37 gesichert, die Anlageflächen für den Schirm 42 besitzen. Ein ausreichender Wärmeübergang von dem Schirm 42 zu dem Mantel 27 ergibt sich durch eine ausreichende Vorspannung des Schirmes gegenüber dem Mantel.
Wie man erkennt, ist die Form der Wellungen des Schirmes 42 so gewählt, daß auftreffende Teilchen sowie Metalldampf und eventuell freigesetzte Gase nicht in den zwischen den geöffneten Schaltstücken befindlichen Raum reflektiert werden können, sondern zwischen den Wellungen festgehalten werden. Die Tiefe der Wellungen beträgt etwa 10 % des Durchmessers des Mantels 27. Ferner sind die Wellungen so ausgeführt, daß einander etwa radial verlaufende Flächen gegenüberstehen. Abweichend hiervon können die radiale Tiefe und die Form der Wellung anders gewählt werden, um den Schirm an die bestehenden Forderungen anzupassen. Darüber hinaus kann der Schirm mit einer Lochung oder einer aufgerauhten Oberfläche versehen sein, um Reflexionen noch weiter zu vermindern und die Wärmeaufnahme zu steigern, Es kann auch vorteilhaft sein, die äußeren Wellungen wenigstens stellenweise in besonders guten Wärmekontakt mit dem Mantel 27 zu bringen, z. B. durch Lötung, Punktschweißung oder ähnliche Maßnahmen.
Die Vakuumschaltröhre nach der Erfindung eignet sich insbesondere für Niederspannungs-Leistungsschalter, d. h. Schaltgeräte, deren Betriebsspannung 1000 V nicht überschreitet und deren Schaltvermögen z. B. 60 kA betragen kann.
3 Ansprüche 3 Figuren

Claims

Patentansprüche Vakuumschaltröhre (1) für elektrische Leistungsschalter mit einem Gehäuse (2) und darin relativ zueinander bewegbar angeordneten Schaltstücken (6, 7) sowie mit einem die Schaltstücke (6, 7) umschließenden Schirm (12) aus Metall mit vergrößerter wirksamer Oberfläche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Schirm (12) wenigstens örtlich flächenhaft mit dem Mantel (3, 27) in Verbindung steht.
2. Vakuumschaltröhre nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Mantel (27) aus Metall besteht.
3. Vakuumschaltröhre nach Anspurch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Schirm (12, 42) mäanderförmig gewellt ist.