DE3718531A1

DE3718531A1 - Vakuumschalter

Info

Publication number: DE3718531A1
Application number: DE19873718531
Authority: DE
Inventors: Ernst Prof Dr Techn Slamecka
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-05-29
Filing date: 1987-05-29
Publication date: 1988-08-11

Description

Gegenstand und Anwendungsbereich der Erfindung

Die Erfindung betrifft Schaltgehäuse von Vakuumschaltern gemäß dem Ober begriff des Patentanspruchs 1. Der Anwendungsbereich erstreckt sich auf das Öffnen und Schließen von Stromkreisen in Hochspannungsnetzen sowie auf die Stromführung im geschlossenen Zustand der Schaltkontakte.

Stand der Technik

Ein Schaltgehäuse mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 ist durch die Druckschrift DE-OS 30 26 344 bekannt. Der metallische Teil des Schaltgehäuses besteht aus einer Faltenhülse; sie ist mit den Stirn rändern über Flansche auf der einen Seite an dem Durchführungsisolator und auf der anderen Seite an dem bewegbaren Schaltstück befestigt. Das ist eine sehr komplizierte Konstruktion, die außerdem der Nachteil einer erheblichen Anzahl vakuumdicht zu haltender Lötverbindungen begleitet. Der aus zwei Teilen zusammengesetzte Durchführungsisolator stellt im wesentlichen einen Zylinder dar. In nachteiliger Weise erstreckt sich dieser Durchführungs isolator mit einem erheblichen Teil seiner Länge in die Schaltkammer. Daraus ergibt sich leicht nachweisbar und im Gegensatz zu der unrichtigen Behaup tung in der Druckschrift eine ungünstige Bauform erheblicher Gesamtlänge für das Schaltgehäuse. Desweiteren muß die in stark ausgesetzter und daher gefährdeter Lage angeordnete Dichtungsstelle der Evakuierungsbohrung als erheblicher Nachteil bezeichnet werden.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, die Anzahl der vakuumdicht auszuführenden Lötverbindungen, die während der gesamten, langen Betriebsdauer auch dicht bleiben sollen und immerhin ein gewisses Lekage-Risiko darstellen, drastisch zu verkleinern.

In Verbindung damit sollen die Abmessungen des Schaltgehäuses erheblich verkleinert und sein Aufbau derart vereinfacht werden, daß es zumindest in Teilen von einem Automaten produziert werden kann.

Lösung der Aufgabe

Die gestellten Aufgaben werden durch die im Patentanspruch 1 sowie in dem nebengeordneten Patentanspruch 9 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind durch die Merkmale in den jeweils zu geordneten Unteransprüchen gekennzeichnet. Die Aufgabenlösung wird an hand von zwei Ausführungsbeispielen erläutert.

Ausführungsbeispiel

Die nachstehend angeführten und dann zu erläuternden Figuren stellen folgendes dar:

Fig. 1 Längsschnitt durch ein Mittelspannungs-Schaltgehäuse in Querfalten-Metallkammer-Einfachdurchführungsbauart für ein Hochspannungsschütz, Nennspannung: 7,2 kV.

Fig. 2 Längsschnitt durch ein Mittelspannungs-Schaltgehäuse in Längsfalten-Metallkammer-Einfachdurchführungsbauart für ein Hochspannungsschütz, Nennspannung: 7,2 kV.

Zu Fig. 1: Das Schaltgehäuse A für Hochspannungsschütze, Nennspannung 7,2 kV, hat einen erwartbaren Nennstrom von mindestens 630 A und einen erwartbaren Nennausschaltstrom von mindestens 2500 A. DieSchaltkammer wird von einem Metallbecher 1 gebildet. Seine Wand 3 weist Querfalten auf, sodaß sich ihre Länge verändern und so der Becherboden 3 durch einen nicht dar gestellten Schalterantrieb axial bewegen läßt. Der komplexe Durchführungs isolator 5 stellt den Isolierstoffteil des Schaltgehäuses dar. Sein erster Bereich 11 umpreßt vakuumdicht den feststehen Stromleiterbolzen 12 entlang eines Teils seiner Länge. Der zweite Bereich 9 weitet sich bis auf den Durchmesser des Metallbechers 1, um ihn anschließend mit seinem dritten Bereich 16 zu umhüllen. Der feststehende Stromleiterbolzen ist mit einer Längsbohrung 19 versehen, die sich in den zuevakuierenden Raum verzweigt. Nach dem Evakuieren wird die Längsbohrung durch den Füllkörper 20 vakuum dicht verschlossen. An der inneren Stirnseite des feststehenden Stromlei terbolzens befindet sich der Kontaktkörper 13. In den Boden 2 des Bechers ist eine kreisflächige Vertiefung 14 eingedrückt , um die bewegbaren Teil stromleiterbolzen 7, 8 zentriert befestigen zu können. Der innere Teil stromleiterbolzen 7 trägt den Kontaktkörper 6, dessen Durchmesser etwas größer ist als der des feststehenden Kontaktkörpers 13. Der äußere Teil stromleiterbolzen 8 wird bei seiner Betätigung durch den Schalterantrieb in dem Abschlußkörper 17 geführt; er besteht aus einer Kreisringscheibe aus Isolierstoff, die den Hüllkörper 16 spannungsfest abschließt. Zur Verkleinerung seiner zu beschleunigenden und zu verzögernden Masse ist der Teilstromleiterbolzen über einen Teil seiner Länge mit einer Längs bohrung 21 versehen, also hohlzylindrisch ausgeführt. Nun zu dem ganz wesentlichen Punkt der vakuumdichten Befestigung der Querfalten-Metall kammer an dem Durchführungs- und Hüll-Isolator 5: Zu diesem Zweck ist eine Hülse vorgesehen, deren Wandstärke unter einem mm liegt. Mit ihrem - im eingebauten Zustand - inneren Stirnrand wird der Metallbecherrand vakuumdicht verbunden. Der äußere Stirnrandbereich der Hülse ist durch eine leichte Stufe etwas aufgeweitet; eine entsprechende Stufe ist auch in den Stirnrandbereich der Isolierhülle 16 eingelassen. In diese Hülle wird die Hülse 30 samt den vorher an ihr angebrachten Bauteilen einge schoben, bis die beiden Stufen aufeinander liegen und verlötet werden könnne.

Durch diese Bauweise ließ sich die Anzahl der vakuumdicht auszuführenden Lötverbindungen auf nur noch zwei verringern.

Zu Fig. 2: Das Schaltgehäuse B unterscheidet sich gegenüber dem Schaltgehäuse A der Fig. 1 durch die Faltung der Becherwand 3; dafür ist jetzt eine Längsfaltung gewählt worden, und zwar so, daß die Faltenbil dung unterhalb des bewegbaren Kontaktkörpers 6 erfolgt. Die hochgezogene Außenseite dieser einzigen Falte bildet dann die beide Kontaktkörper 6,13 umgebende Becherwand mit veränderbarer Länge. Die Längsfalte rollt mit einer Seite an der Innenwand der Hülse 30 ab und mit der anderen Seite an der Außenwand des Führungskörpers 31; der Teilstromleiterbolzen 8 trägt diesen Körper und an der Stirn beider Körper ist der Boden 2 des Bechers befestigt. Zur Abstützung des Bodens auf der Vakuumseite ist dort der Stütz körper 32 angebracht; an ihn schließt sich der Teilstromleiterbolzen 7 an und ist mit seiner Stirn und einem Teil der Stirn des Stützkörpers auf den Boden 2 aufgelötet.

Auch bei dieser Ausführungsvariante gibt es nur mehr zwei vakuumdicht auszuführende Lötverbindungen.

Claims

1. Vakuumschalter mit

a) einem Schaltgehäuse (A; B), das im wesentlichen von einer metalli schen Faltenhülse (3) und einem damit vakuumdicht verbundenen etwa zylindrischen Durchführungsisolator (5) gebildet wird;
b) zwei innerhalb des Schaltgehäuses axial fluchtend angeordneten Schaltstücken (6, 7, 8; 12, 13), von denen das bewegbare (6, 7, 8) mit der Faltenhülse indirekt verbunden ist;
c) einer Evakuierungsbohrung (19) im feststehenden Stromleiterbolzen, die an seinem sich verjüngenden Ende abgequetscht ist; gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
d) der metallische Teil des Schaltgehäuses (A; B) besteht aus einem mindestens die Kontaktkörper (6, 13) umgebenden etwa becherförmigen Körper (1), dessen Seitenwandlänge (3) sich durch Faltenbildung verändern läßt.

2. Vakuumschalter nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
die Seitenwand (3) des Bechers (1) weist eine zur Mittellinie etwa senkrecht verlaufende Faltenbildung durch Einprägen mindestens einer Welle auf.

3. Vakuumschalter nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
die Seitenwand (3) des Bechers (1) weist eine zur Mittellinie etwa parallel verlaufende Faltenbildung durch Umstülpen auf.

4. Vakuumschalter nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) an der dem Vakuum zugewandten Oberfläche des Becherbodens (2) ist der erste Teilstromleiter (7) elektrisch leitend befestigt;
b) der zweite Teilstromleiterbolzen (8) ist an der Außenoberfläche des Bodens (2) etwa gleichachsig mit dem ersten Teilstromleiter bolzen elektrisch leitend befestigt.

5. Vakuumschalter nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
der Boden (2) des Bechers (1) weist eine etwa kreisflächige Vertie fung (14) zur zentrierten Befestigung der bewegbaren Teilstromlei ter (7, 8) auf.

6. Vakuumschalter nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
der Boden (2) des Bechers (1) hat eine etwa zentrale Öffnung für die vakuumdichte Durchführung des bewegbaren ungeteilten Stromleiter bolzens (7, 8).

7. Vakuumschalter nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
der feststehende Stromleiterbolzen (12) ist mit einer sich in den Innenraum des Schaltgehäuses (A; B) verzweigenden Längsbohrung (19) versehen, die nach dem Evakuieren des Innenraums durch einen Füll körper (20) vakuumdicht verschlossen wird.

8. Vakuumschalter nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
der bewegbare Stromleiterbolzen (7, 8) weist zur Verkleinerung seiner Masse eine Längsbohrung (21) auf.

9. Vakuumschalter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
der Durchführungsisolator (5) umschließt mit seinem ersten Bereich (11) den feststehenden Stromleiterbolzen (12) vakuumdicht entlang eines Teils seiner Länge und setzt sich anschließend in einen zweiten Be reich (9) größeren Durchmessers fort.

10. Vakuumschalter nach Patentanspruch 9, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
der Randbereich der Wand (3) des Bechers (1) ist im zweiten Bereich (9) des Durchführungsisolators (5) vakuumdicht eingebettet.

11. Vakuumschalter nach Patentanspruch 9, 10, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
zur Vergleichmäßigung des elektrischen Feldes zwischen dem feststehenden Stromleiterbolzen (12) und dem Randbereich der Wand (3) des Bechers (1) ist dieser Bereich schirmartig verrundet.

12. Vakuumschalter nach Patentanspruch 9, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
zur Vergleichmäßigung des elektrischen Feldes zwischen dem Randbe reich der Wand (3) des Bechers (1) und dem feststehenden Stromlei terbolzen (12) ist dazwischen und innerhalb des zweiten Bereichs (9) des Durchführungsisolators (5) ein etwa kreisringförmiger Schirmkör per eingebettet.

13. Vakuumschalter nach Patentanspruch, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
zur Erhöhung der elektrischen Isolierfähigkeit des Durchführungsisolators (5) schließt sich an seinen den feststehenden Stromleiterbolzen um pressenden ersten Bereich (11) radial eine schirmartige Erweiterung an.

14. Vakuumschalter nach Patentanspruch 9, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
zur Ausdehnung der elektrisch isolierenden Wirkung des Durchführungsisola tors (5) auf den Außenbereich des Bechers (1) umhüllt er anschließend an seinen Bereich (9) diesen Becher zumindest teilweise.

15. Vakuumschalter nach Patentanspruch 9, 14, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
in die Umhüllung (16) ist eine Hülse (30) eingeschoben, deren innerer Stirnrand mit dem Randbereich der Wand (3) des Bechers (1) und deren äußerer Stirnrand mit dem Randbereich der Umhüllung vakuumdicht verbunden ist.

16. Vakuumschalter nach Patentanspruch 9, 14, 15, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
die Umhüllung (16) schließt ein ringscheibenförmiger Körper (17) ab.

17. Vakuumschalter nach Patentanspruch 9, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
innerhalb des feststehenden Stromleiterbolzens (12) ist im Bereich seiner vakuumdichten Umpressung durch den ersten Bereich (11) des Durchführungsisolators (5) oberflächennahe ein umlaufender Längsspalt angeordnet zum Ausgleich unterschiedlicher Wärmedehnungen im Stromleiterbolzen und im Durchführungsisolator.