DE3932159A1

DE3932159A1 - Vakuum-schaltkammer und verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE3932159A1
Application number: DE19893932159
Authority: DE
Inventors: Guenter Pilsinger
Original assignee: Calor Emag AG
Current assignee: Calor Emag AG
Priority date: 1989-09-27
Filing date: 1989-09-27
Publication date: 1991-04-04
Also published as: DE3932159C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vakuum-Schaltkammer gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.

Eine solche vorausgesetzte Schaltkammer geht aus der DE-OS 20 39 063 als bekannt hervor. Dort sollen der die Schaltkontaktstücke umgebende Kondensationsschirm sowie die den Lichtbogen ausgesetzten Schaltkontaktstücke aus einer Kupfer/Chrom-Legierung gebildet sein. Der Konden sationsschirm wird von dem den beweglichen Leiterstengel umgebenden Wellrohr (Balgen) getragen.

Bei der Vakuum-Schaltkammer der DE-PS 23 36 944 ist es bekannt, den mittleren Rohrabschnitt des Kondensations schirmes aus Kupfer und dessen äußere Abschnitte aus Edelstahl auszuführen. Dabei soll der mittlere Abschnitt und der äußere Abschnitt mit gleichem Innendurchmesser ineinander übergehen. Der Kondensationsschirm ist an ei nem Ringsteg festgemacht, der zwischen zwei zylindrische Hälften des Isoliermantels greift und mit diesen verlö tet ist.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, den Kondensations schirm montagegünstig in eine Nut des Isoliermantels zu haltern.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merk malen des Anspruches 1.

Edelstahlteile sind preiswert, gut verformbar, löt- und schweißbar, korrosionsbeständig und mit federnden Eigen schaften ausführbar, weshalb sie sich als Halteelemente vorzüglich eignen. Hingegen ist der Nichteisenwerkstoff des Kondensationsschirmes, insbesondere wenn es sich um einen Sinterkörper handelt, sehr spröde, nicht federnd und nicht schweißbar.

Mit den Lösungsmerkmalen des Anspruches 1 ist eine ein fache und sichere Montage ermöglicht. Der Kondensations schirm wird mit dem ihn umgebenden Edelstahlring unter Zusammendrückung der Federelemente in den zylindrischen Isoliermantel eingeschoben. Letztere rasten durch minde stens teilweises Entspannen in die Nut am Isoliermantel ein. Federelemente sowie Edelstahlring sind bequem und problemlos durch Punktschweißen zusammenfügbar. Die Tei le werden dabei nur geringfügig thermisch belastet, was ihren Federungseigenschaften nicht abträglich ist. Beim anschließenden Lötprozeß geht zwar ein Teil der Fede rungseigenschaften verloren, dies ist aber, nachdem der Kondensationsschirm mit dem ihn umgebenden Edelstahlring an Ort und Stelle sind, nur noch von untergeordneter Be deutung.

Besonders zweckmäßig ist es, die Kammer im sog. Direkt lötverschluß-Verfahren (DLV) zu verschließen. Zuvor wer den sog. Baugruppen (etwa Leiterstengel und Schaltkon taktstück) zusammengestellt und gelöstet und sodann in die Kammer eingesetzt. Bei der DLV-Temperatur werden dann insbesondere nur noch die Verbindungen zwischen den Deckeln und dem Isoliermantel gefügt. Der mittlere Ab schnitt des Kondensationsschirmes und der mit diesem zu verbindende Edelstahlring stellt ebenfalls eine Baugrup pe dar. Hier sieht die Erfindung vor, diese Baugruppe nicht separat vorzulöten, sondern deren Lötung erst bei der DLV-Temperatur, die niedriger als die Baugruppentem peratur gewählt ist, vorzunehmen. Dadurch werden die wärmeempfindlichen Federelemente des Edelstahlringes nur einmal, und zwar mit der niedrigen Löttemperatur bela stet. Es wird also so wenig wie möglich Federkraft ein gebüßt.

Es versteht sich, daß zwischen dem federnden Edelstahl ring und dem mittleren Abschnitt des Kondensationsschir mes vor dem Einsetzen in die Kammer entsprechendes Lot eingebracht ist.

Bei hohen abzuschaltenden Stromstärken hat es sich ge zeigt, daß es vorteilhafter ist, den mittleren Abschnitt des Schirmes aus dem gleichen Werkstoff zu fertigen wie das Lichtbogenmaterial der Schaltkontaktstücke. Bewährt hat sich hierbei ein Kupfer/Chrom-Sintermetall.

Zur Erhöhung der Spannungsfestigkeit ist es zweckmäßig, die freien Enden des Kondensationsschirmes abzurunden. Eine fertigungstechnisch günstige Lösung ist es, den Schirmen Endstücke aus Edelstahl anzusetzen, die sich leicht verformen und in Rundungen bringen lassen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfin dung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden anhand von schematischen Darstellungen nachfolgend erläutert.

Es stellen dar:

Fig. 1 einen Halbschnitt (Längsschnitt) durch eine Vakuum-Schaltkammer,

Fig. 2 ein Endstück des Kondensationsschirmes,

Fig. 3 den mittleren Abschnitt eines Kondensations schirmes,

Fig. 4 den Kondensationsschirm nach Fig. 3 mit ange setzten Endstücken,

Fig. 5 einen federnden Edelstahlring in Draufsicht (Halbschnitt) mit angeschweißten Federelemen ten für den Kondensationsschirm nach Fig. 4,

Fig. 6 den Edelstahlring gemäß Fig. 5 in Seitenan sicht,

Fig. 7 den komplettierten montagefertigen Kondensati onsschirm nach den Fig. 2 bis 6.

Die Vakuum-Schaltkammer 1 ist im wesentlichen aus dem zylindrischen Isoliermantel 2, den diesen verschließen den Deckeln 3, 4, die von den festen 5 sowie den beweg lichen Leiterstengel 6 durchgriffen werden, sowie den an den Leiterstengeln befestigten Schaltkontaktstücken 7, 8 gebildet. Ein Wellrohr 9 besorgt die vakuumdichte Durch führung des beweglichen Leiterstengels 6; es ist einer seits am Deckel 4 und andererseits am Leiterstengel 6 befestigt.

Beim Trennen der Schaltkontaktstücke unter Strom ent steht ein Lichtbogen. Um die Innenseite des Isolierman tels 2 vor den Metalldämpfen des Lichtbogens zu schüt zen, sind die Schaltkontaktstücke 7, 8 von einem Konden sationsschirm umgeben. Dieser setzt sich aus einem mitt leren zylindrischen Abschnitt 10 sowie Endstücken 11, 12 zusammen. Gehalten wird der Schirm in einer Nut 13 des Isoliermantels 2, in die Befestigungselemente des Schir mes eingreifen.

In Fig. 2 sind die Endstücke 11, 12, die vorzugsweise aus Edelstahl geformt sind, dargestellt. Sie enthalten ein zylindrisches Teilstück 14, ein zur Achse hin ge neigtes Mittelstück 15 sowie ein durch teilweises Ein rollen nach innen abgerundetes Kopfstück 16. Für den den Kontaktstücken am nächsten liegenden mittleren Abschnitt 10 des Kondensationsschirmes entsprechend Fig. 3 ist ein Lichtbogenkontaktmaterial, z. B. ein Kupfer/Chrom- Verbundwerkstoff, verwendet. Er enthält an seiner Außen seite eine Ausdrehung 17 sowie nach außen gerichtete stufenförmige Absätze durch Andrehungen 18, 19.

In Fig. 4 sind die Endstücke 11, 12 auf den mittleren Abschnitt 10 aufgesetzt. In der Regel werden diese Teile durch Lötung miteinander verbunden. Diese erfolgt entwe der vorweg in einem separaten Arbeitsgang oder dann, wenn die sog. Baugruppe gelötet bzw. wenn die Vakuum- Schaltkammer in einem Prozeßgang verschlossen wird. Im letzteren Falle werden die Endstücke durch reibschlüssi ges Ineinanderstecken gehalten oder sie sind mechanisch mit dem mittleren Abschnitt 10 verstemmt.

In die Eindrehung 17 am mittleren Schirmabschnitt 10 wird für die Montage ein federnder, mit einem Axial schlitz 21 versehener Edelstahlring 20 entsprechend Fig. 5 bzw. Fig. 6 eingesetzt. Dieser trägt Befesti gungsmittel in Form von in radialer Richtung ausge schlauften Federelementen aus Edelstahl. Die einzelnen Schlaufen 22, 23 sind an jeweils einer Schweißstelle 24 durch Punktschweißen mit dem Edelstahlring 20 fest ver bunden. Sie bilden einen Bauch 25 und liegen mit ihrem anderen, frei beweglichen Ende 26 wieder am Ring 20 an. Im Ausführungsbeispiel sind Doppelschlaufen verwandt, die jeweils nur an einer Stelle am Ring 20 festzumachen sind. Auf dem Edelstahlring sind mindestens drei Doppel- bzw. Einfachschlaufen am Umfang verteilt anzuordnen. Der Edelstahlring mit aufgepunkteten Federelementen wird er forderlich, da sich Nichteisenmetalle nicht mit Edel stählen mittels Punktschweißverfahren verbinden lassen.

Der vollständige Kondensationsschirm - einschließlich Befestigungsmittel - ist in Fig. 7 dargestellt. In die ser Form wird er in den zylindrischen Isoliermantel 2 eingesetzt. Dabei werden die Schlaufen 22, 23 - ihre Bäuche 25 verkleinernd - zusammengedrückt, um sich in der Nut 13, den Kondensationsschirm festsetzend, wieder fast vollständig entspannen zu können. Die Elemente der Vakuum-Schaltkammer werden in einem Ofenzyklus gelötet, und in dessen Verlauf wird die Kammer verschlossen. Da bei wird auch der federnde Edelstahlring 20 am zylindri schen Abschnitt 10 festgelötet und diese Teile werden mit einer zwischen sich liegenden Lötfolie montiert.

Claims

1. Vakuum-Schaltkammer mit einem hohlzylindrischen Isoliermantel, der stirnseitig mit metallischen Deckeln verschlossen ist, durch die relativ zueinander bewegli che Leiterstengel hindurchgeführt sind und Schaltkon taktstücke tragen, mit einem die Schaltkontaktstücke um gebenden metallischen Kondensationsschirm, wobei minde stens dessen mittlerer Abschnitt aus einem Schaltstück kontaktwerkstoff mit überwiegend Nichteisenmetallantei len gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der mitt lere Abschnitt (10) des Kondensationsschirmes am äußeren Umfang mit einer Eindrehung (17) versehen, in die ein offener federnder Edelstahlring (20) unter Zwischenfü gung von Lot eingesetzt ist, der, durch Schweißung auf gebrachte vom Ring (20) in radialer Richtung abstehende Federelemente aus Edelstahl trägt, mit denen er in eine Nut (13) am Isoliermantel (2) eingreift.

2. Verfahren zur Herstellung einer Vakuum-Schalt kammer nach Anspruch 1 unter Anwendung des Direktlötver schluß-Verfahrens (DLV), dadurch gekennzeichnet, daß der mit den Federelementen bestückte Edelstahlring (20) erst bei der DLV-Temperatur mit dem aus Nichteisenmetall be stehenden mittleren Abschnitt (10) des Kondensations schirmes durch Lötung fest verbunden wird, wobei die DLV-Temperatur niedriger als die Baugruppentemperatur gewählt ist.

3. Vakuum-Schaltkammer nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß Schaltkontaktstücke (7, 8) sowie min destens der mittlere Abschnitt (10) des Kondensations schirmes identisches Material aufweisen.

4. Vakuum-Schaltkammer nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß Schaltkontaktstücke (7, 8) sowie min destens der mittlere Abschnitt (10) des Kondensations schirmes aus einem Kupfer/Chrom-Werkstoff gebildet sind.

5. Vakuum-Schaltkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Schaltkontaktstücke (7, 8) sowie mindestens der mittlere Abschnitt (10) des Kondensationsschirmes aus einem Sinterwerkstoff gebildet ist.

6. Vakuum-Schaltkammer nach Anspruch 5, gekenn zeichnet durch die Verwendung eines Kupfer/Chrom-Sinter werkstoffes mit 70 bis 75% Kupfer sowie 25 bis 30% Ge wichtsanteilen Chrom.

7. Vakuum-Schaltkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensations schirm Endstücke (11, 12) aus Edelstahl trägt.

8. Vakuum-Schaltkammer nach Anspruch 7, dadurch ge kennzeichnet, daß die freien Kopfstücke (16) der End stücke (11, 12) gerundet sind.

9. Vakuum-Schaltkammer nach Anspruch 8, dadurch ge kennzeichnet, daß die freien Kopfstücke (16) der End stücke (11, 12) zum Schaltkammerinneren hin geneigt und mindestens teilweise eingerollt sind.

10. Vakuum-Schaltkammer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Endstücke (11, 12) den mittleren Abschnitt (10) an einer Eindrehung (18, 19) hintergrei fen.

11. Vakuum-Schaltkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente als Schlaufe (22, 23) ausgeführt sind, deren eines Ende mit dem Edelstahl ring (20) durch Schweißen fest verbunden und dessen an deres Ende (26) frei am Umfang des Edelstahlringes an liegt.

12. Vakuum-Schaltkammer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichmäßig am Umfang angeordne ten Federelemente jeweils als Doppelschlaufe ausgebildet sind und die Schweißstelle (24) zwischen die Schlaufen bäuche (25) gelegt sind.

13. Vakuum-Schaltkammer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Endstücke (11, 12) mit dem mitt leren Abschnitt (10) des Kondensationsschirmes mittels Preßsitz und/oder durch mechanisches Verstemmen - zumin dest für die Montage der Lötgruppe - miteinander verbun den sind.