DE4129008A1

DE4129008A1 - Two=part housing vacuum switch - has one part of pot-shaped conductive material and other part of insulating material and two relatively axially moving contacts

Info

Publication number: DE4129008A1
Application number: DE19914129008
Authority: DE
Inventors: Ernst Prof Dr Techn Slamecka
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-08-28
Filing date: 1991-08-28
Publication date: 1992-01-16

Abstract

A pair of current conducting stems carrying the endface contact pieces moving axially relative to each other, is arranged in the switching housing. A screen (37;41) is arranged, electrically-insulated, opposite the housing part (32) and the contacts (6,7). The screen is arranged so that a first screening section (37a,41a) at least surrounds the electrically insulated contact piece (4) and a part of the switching gap (S), opposite the housing part (32) of electrically conducting material. The first screening section, together with a second screening section, (37b, 41b) is established for the purpose of directing the emission away from the switching gap. At least one part of the surfaces of the screen, the housing part and the components (39,40) insulate the contact (6). A screen (36) is arranged in the connection at the edge surface of the contact (4) electrically insulated opposite the housing part (32) for the formation of a system of cylindrical capacitors (Ca; Ci) electrically connected in series, working in conjunction with the screen and the wall of the housing part for a capacitive control of the voltage present at the screen in the switched OFF position of the vacuum switch. ADVANTAGE - Voltage distribution can be capacitively controlled to give advantageous measurement of inner insulating distances. Interference prevented.

Description

Die Erfindung betrifft einen Vakuumschalter mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattungs merkmalen. Vakuumschalter dieser Art werden zum Öffnen und Schließen von Stromkreisen in Hochspannungsnetzen verwendet.The invention relates to a vacuum switch with the Preamble of claim 1 specified genus features. Vacuum switches of this type are used to open them and closing circuits in high voltage networks used.

State of the art

Ein Vakuumschalter der durch den Oberbegriff des Patent anspruch 1 vorausgesetzten Art ist durch die GB-PS 12 98 448 bekannt. Bei diesem Schalter sind die Kontaktkörper an den Schaltstücken von einem hohlzylindrischen Schirm umgeben, der sowohl gegenüber dem metallischen Schaltge häuseteil als auch gegenüber den Schaltstücken elektrisch isoliert angeordnet ist. Laut Beschreibung soll der Schirm die inneren Oberflächen aus elektrisch isolierendem Mate rial vor Metalldampfkondensation schützen, was jedoch zu mindest in einem entscheidenden Oberflächenbereich nicht zutreffen kann. Das elektrische Schirmpotential wird als "frei" angegeben und dieses soll ein Vorteil sein. Abge sehen davon, daß nicht ersichtlich ist, was für einen Vor teil ein "freies" Schirmpotential bringen soll, trifft auch dieser Sachverhalt nicht zu. Beide sachlich unzutreffenden Aussagen sind darauf zurückzuführen, daß folgendes nicht erkannt worden ist:A vacuum switch by the preamble of the patent Claim 1 presupposed type is by GB-PS 12 98 448 known. With this switch are the contact bodies on the contact pieces of a hollow cylindrical screen surrounded by both the metallic Schaltge housing part as well as electrically opposite the contact pieces is arranged in isolation. According to the description, the screen the inner surfaces made of electrically insulating mate rial protect against metal vapor condensation, which, however, too at least not in a crucial surface area can apply. The electrical shield potential is called stated "free" and this should be an advantage. Abge see that it is not clear what kind of an event some should bring a "free" umbrella potential also applies this fact is too. Both factually incorrect Statements are due to the fact that the following is not has been recognized:

a) The distribution of a z. B. at the fixed contact voltage applied to the distances contact body - Screen and screen - housing wall is through a capacitive Coupling of these components determined.

Mittels bekannter Formeln lassen sich die zugehörigen Kapazitätswerte näherungsweise berechnen und damit kann die auf den Schirm entfallende Teilspannung abgeschätzt werden. Somit besitzt der Schirm kein "freies" Potential, sondern ein kapazitiv festgelegtes zwischen Kontaktkörper und Gehäusewand. Vor allem wegen der relativ zum Schirm geringen axialen Erstreckung des Kontaktkörpers sind die Kapazitätswerte einerseits zwischen Kontaktkörper und Schirm und andererseits zwischen Schirm und Gehäusewand sehr ver schieden. Daher entfallen im ausgeschalteten Zustand des Schalters etwa 90% einer an dem feststehenden Schaltstück anstehenden Spannung auf den Abstand zwischen dem zugehö rigen Kontaktkörper und dem Schirm.The associated formulas can be calculated using known formulas Approximately calculate capacity values and thus can estimate the partial voltage on the screen will. So the screen has no "free" potential, but a capacitively fixed between the contact body and housing wall. Mainly because of the relative to the umbrella are the small axial extension of the contact body Capacity values on the one hand between the contact body and the screen and on the other hand between the screen and the housing wall very ver divorced. Therefore, when the Switch about 90% one on the fixed contact applied voltage to the distance between the associated contact body and the shield.

Die Spannungsfestigkeit einer Elektrodenanordnung im Vakuum nimmt bekanntlich mit wachsendem Elektrodenabstand nach ei ner Exponentialfunktion mit gebrochenem Exponenten zu. Wenn z. B. zwischen zwei Elektroden im Abstand von 2,5 mm etwa 80 kV gehalten werden, dann vermag ein Abstand von 5 mm nur etwa 130 kV zu halten. Eine sehr ungleichmäßige Spannungsvertei lung auf die Abstände Kontaktkörper - Schirm und Schirm - Gehäusewand ist also relativ zu einer hier ausgeschlossenen gleichmäßigen Spannungsverteilung mit dem Nachteil überpro portional großer Isolierabstände zwischen Kontaktkörper und Schirm verbunden. Aber auch im Bereich einer näherungsweise noch linear verlaufenden Distanzabhängigkeit der Über schlagspannung im Vakuum, wie sie für Schalter-Nennspannun gen des unteren Mittelspannungsbereiches in Frage kommt, ist eine extrem ungleichmäßige Spannungsverteilung ungünstig, wie folgende Überlegung zeigt: wenn man einen Spannungsüber schlag von Schirm zum Gehäuse wegen seiner unangenehmen Fol gen ausschließen will, muß die große Schlagweite zwischen Schirm und Kontaktkörper noch einmal vorgesehen werden zwi schen Schirm und Gehäuse. The dielectric strength of an electrode arrangement in a vacuum is known to decrease with increasing electrode spacing according to egg ner exponential function with fractional exponent. If e.g. B. between two electrodes at a distance of 2.5 mm about 80 kV a distance of 5 mm is only about To hold 130 kV. A very uneven distribution of tension distance between contact body - shield and shield - Housing wall is therefore relative to one excluded here even voltage distribution with the disadvantage overpro large isolation distances between contact body and Screen connected. But also in the area of an approximation the linear dependence of the distance Impact voltage in a vacuum as it is for nominal switch voltage in the lower medium-voltage range, an extremely uneven distribution of stress is unfavorable, as the following consideration shows: if you have a voltage over blow from screen to housing because of its unpleasant fol wants to rule out, the wide range between Screen and contact body are once again provided between shield and housing.

b) It was also not recognized that the screen in its internal shape and arrangement Surface of the insulating washer between the screen and conductor pins in the event of power interruptions in front of metal steam condensation cannot protect. In this regard corresponds to the arrangement of contact bodies and shown Shield practically only one arrangement of the contact body in a metal housing without any shielding of the housing cover made of insulating material. Therefore, already after some Interruptions of larger currents screen and fixed Switch piece electrically via a metal condensate bridge be connected. It is well known that one of them is used in production Enlargement of the surface of the final washer due to ring-shaped ribs only a delay is not achieved but a stop to metallization.

Gemäß Zeichnung umgibt der Schirm nicht nur die Kontaktkör per der Schaltstücke, sondern erstreckt sich darüber hinaus bis auf die Höhe einer Montagescheibe für den Faltenbalg. Im ausgeschalteten Zustand des Schalters, der weiterhin an Spannung liegen möge, wird die Strecke zwischen Schirm und Rand der Scheibe zunächst nur von der sehr kleinen Teil spannung von etwa 10% der Gesamtspannung beansprucht. Sobald jedoch der Schirm infolge des unter b) be schriebenen Vorganges mit dem feststehenden Schaltstück elektrisch verbunden ist, liegt die volle Betriebsspannung zwischen Schirm und Einbauteil und somit zwischen Schirm und Gehäuse aus Metall. Dann kann es an diesem dielektri schen Engpaß zu einem Überschlag kommen. Ein nachfolgender Lichtbogenstrom könnte nicht mehr unterbrochen werden, weil weder Schirm noch Gehäuse dafür weder vorgesehen noch aus gebildet sind. Somit baut sich bei einem gemäß Stand der Technik in einem metallischen Gehäuse isoliert angeordneten Schirm während des Schalterbetriebs ein Risiko auf, das für einen z. B. gemäß EP 00 29 691 A1 bereits konstruktiv mit einem Schalt stück elektrisch verbundenen Schirm von Anfang an besteht. According to the drawing, the screen not only surrounds the contact bodies per the contact pieces, but extends beyond up to the height of a mounting washer for the bellows. When the switch is off, the switch remains on May there be tension, the distance between the screen and Edge of the disc initially only from the very small part voltage of about 10% of the total voltage. However, as soon as the screen due to the under b) be written process with the fixed contact is electrically connected, the full operating voltage between screen and built-in part and thus between screen and metal housing. Then it can on this dielectri bottleneck. A subsequent one Arc current could no longer be interrupted because neither screen nor housing for it neither provided nor out are formed. Thus, according to the state of the Technology arranged insulated in a metallic housing Screen during switch operation is a risk for a z. B. according to EP 00 29 691 A1 already constructively with a switch piece of electrically connected shield from the beginning.

Es ist z. B. durch die EP 02 04 262 A1 bekannt, in einem Schaltgehäuse, das sich aus einem Metallbecher und einer anschließenden hohlzylindrischen Isolierstoff-Durchführung zusammensetzt, der inneren Oberfläche dieser Durchführung einen Schirm zum Schutz vor Metalldampfkondensation teil weise vorzulagern. Ein solcher Einzweck-Schirm ergibt jedoch zwangsläufig einen größeren Durchmesser des Schaltgehäuses, wobei sich auch die schon beschriebene Eigenart der Über schlagskennlinie im Vakuum durchmesservergrößernd auswirkt. Außerdem erfordert dieser Einzweckschirm einen weiteren Einzweckschirm an dem gegenüberliegenden Stromleiterbolzen, um eine Erhöhung der elektrischen Feldstärke durch die sonst abrupte Durchmesseränderung des Schaltstücks zu dämpfen.It is Z. B. known from EP 02 04 262 A1, in one Switch housing, which consists of a metal cup and a subsequent hollow cylindrical insulating material feedthrough composed of the inner surface of this passage a shield to protect against metal vapor condensation to store wisely. However, such a single-purpose screen results inevitably a larger diameter of the switch housing, where also the peculiarity of the above described impact characteristic in a vacuum increases the diameter. In addition, this single-purpose umbrella requires another one Single-purpose screen on the opposite conductor pin, to increase the electric field strength due to the otherwise dampen abrupt change in diameter of the contact.

Object of the invention

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, einen Vakuumschalter der vorausgesetzten Art so zu verbessern, daß folgendes erreicht wird: Bei geöffneten Kontakten soll die Verteilung einer an dem Vakuumschalter anstehenden Spannung auf die Abstände zwischen Kontaktkörper und Schirm sowie Schirm und Schalt gehäusewand zum Zweck einer vorteilhaften Bemessung der inneren Isolierabstände kapazitiv gesteuert werden können. Gleichzeitig sollen aus dem Schalterbetrieb herrührende Störeinflüsse auf eine einmal eingestellte innere Spannungs verteilung verhindert werden.The invention has for its object a vacuum switch of the kind required to improve the following is achieved: With contacts open, the distribution should a voltage applied to the vacuum switch to the Distances between contact body and shield as well as shield and switch housing wall for the purpose of an advantageous dimensioning of the inner insulation distances can be controlled capacitively. At the same time, should come from the switch operation Interferences on a once set internal tension distribution can be prevented.

Solution of the task and associated advantages

Die vorstehend gestellte Aufgabe wird bei einem Vakuum schalter der vorausgesetzten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. The above task is done in a vacuum switch of the required type by the characteristic Features of claim 1 solved.

Das physikalisch Wesentliche der Aufgabenlösung besteht in einem auf das gemeinsame Ziel der inneren Spannungssteuerung ausgerichteten Zusammenwirken des gegenüber dem metallischen Schaltgehäuseteil und einem Schaltstück isoliert angeordne ten Schirmes einerseits mit dem hohlzylindrisch erweiterten Kontaktkörper dieses Schaltstücks und andererseits mit der Metallwand des Schaltgehäuses. Dabei ist der Schirm gegen über den inneren Oberflächen des Schaltgehäuseteils aus Isolierstoff derart angeordnet, daß diese Flächen vor Metall dampfkondensation geschützt sind und somit eine einmal ge wählte innere Spannungsverteilung über die Lebensdauer des Vakuumschalters unverändert erhalten bleibt. Es handelt sich somit um die Einführung eines neuartigen Mehrzweckschirmes.The physically essential of the task solution consists of one towards the common goal of internal tension control aligned interaction of the metal Switch housing part and a contact piece arranged insulated on the one hand with the hollow cylindrical extension Contact body of this contact and on the other hand with the Metal wall of the switch box. The screen is against over the inner surfaces of the switch housing part Insulating material arranged so that these surfaces in front of metal steam condensation are protected and thus once ge chose internal stress distribution over the life of the Vacuum switch remains unchanged. It is about thus the introduction of a new multi-purpose umbrella.

Vakuumschalter mit einem Gehäuse, das aus einem metalli schen, becherförmigen Gehäuseteil und einem vakuumdicht anschließenden Durchführungsteil aus Isolierstoff besteht, weisen prinzipiell die denkbar einfachste und daher auch wirtschaftlichste Schaltgehäusebauform auf.Vacuum switch with a housing made of a metallic cup-shaped housing part and a vacuum-tight subsequent bushing consists of insulating material, basically have the simplest possible and therefore most economical switch housing design.

Das mit dieser Schaltgehäusebauform bisher noch verbundene Risiko eines elektrischen Überschlags außerhalb der Schalt strecke, etwa von einem spannungsführenden Kontaktkörper zur Gehäusewand oder von einem im Schaltgehäuse angeordneten, die geöffneten Kontaktkörper umgebenden Schirm zur Gehäusewand, wobei in beiden Fällen das Unterbrechen eines nachfolgen den Lichtbogenstroms kaum möglich sein dürfte, ist nun durch die lösungsgemäße Anordnung des Mehrzweckschirmes eliminiert. Die Verteilung der Spannung über die Abstände vom Kontaktkörper zum Schirm und vom Schirm zur Gehäusewand läßt sich kapazitiv steuern. Eine einmal eingestellte Span nungsverteilung mit sich daraus ergebender innerer Isolati onsbemessung ist durch denselben, für die Spannungssteuerung verwendeten Schirmkörper gegen innere Störeinflüsse abge schirmt. Umgekehrt schirmt das metallische Schaltgehäuse teil die innere Spannungsverteilung gegen äußere Störein flüsse ab. The previously associated with this switch housing design Risk of electrical arcing outside the switch stretch, for example from a live contact body to the housing wall or from one arranged in the switch housing, the open contact body surrounding shield to the housing wall, in both cases followed by the interruption of one the arc current should hardly be possible is now due to the arrangement of the multi-purpose umbrella eliminated. The distribution of the tension over the distances from the contact body to the screen and from the screen to the housing wall can be controlled capacitively. A once set span distribution with the resulting inner isolati ondimensioning is by the same, for voltage control used shielding body against internal interference shields. Conversely, the metallic switch housing shields part of the internal stress distribution against external interference run off.

Diese vollständige Abschirmung der gesteuerten inneren Spannungs verteilung bei offenen Schalterkontakten gegen innere und äußere Störeinflüsse bedeutet auch einen erheblichen Vorteil gegenüber Vakuumschaltern mit Isolierstoffgehäuse oder mit Metallgehäuse und Isolierstoffdurchführungen an den Stirnseiten, bei denen die Spannungsverteilung zwischen Kontaktkörpern und Schirm bzw. Me tallgehäuse durch die Einbauart in der Schaltanlage beeinflußt und daher "schwimmend" genannt wird.This complete shielding of the controlled internal tension distribution with open switch contacts against internal and external Interference also means a significant advantage over Vacuum switches with an insulating housing or with a metal housing and insulating material bushings on the end faces, in which the Voltage distribution between contact bodies and screen or Me tall housing influenced by the type of installation in the switchgear and therefore called "floating".

Für die Realisierung der Aufgabenlösung werden keine zusätzlichen Bauteile benötigt; es lassen sich bereits eingesetzte Elementar bauteile für die neuen Funktionen mit relativ wenig Aufwand adaptieren.For the implementation of the task solution, there are no additional ones Components needed; it can be used elementary Components for the new functions with relatively little effort adapt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran sprüchen beschrieben.Advantageous developments of the invention are in the Unteran sayings described.

Embodiments

Im folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen erläutert; es zeigenThe following are two embodiments of the invention explained using drawings; show it

Fig. 1 Längsschnitt durch ein Schaltgehäuse mit einseitig angeordneter hohlzylindrischer Isolierstoffdurchführung, Fig. 1 a longitudinal section through a circuit housing arranged on one side with a hollow cylindrical Isolierstoffdurchführung,

Fig. 2 Längsschnitt durch ein Schaltgehäuse mit einseitig angeordneter topfähnlicher Durchführung aus Isolierstoff. Fig. 2 longitudinal section through a switch housing with a pot-like bushing made of insulating material arranged on one side.

Das Schaltgehäuse 1 der für den Einbau in eine in der Fig. 1 nicht dargestellte, gekapselte, SF6-isolierte Schaltanlage mit entsprechend verkleinerten Abmessungen der äußeren 12,5-kV- Isolation setzt sich aus einem topfförmigen Gehäuseteil 2 aus Metall und aus einem vakuumdicht anschließenden hohl zylindrischen Gehäuseteil 3 aus Isolierstoff zusammen. Abgeschlossen wird das Gehäuse durch eine kreisscheibenför mige, am Außenrand vakuumdicht mit dem Gehäuseteil 3 ver bundene Platte 10. Bei dieser Gehäusebauform haben die Bau teile 2 und 3 nicht gleichzeitig elektrischen und plasma physikalische Bedingungen zu genügen. Daher kann bei sehr großen Betriebs- und Ausschaltströmen der Durchmesser des hohlzylindrischen Gehäuseteils aus Isoliertstoff vorteilhaft kleiner gehalten werden als der Durchmesser des topfförmigen Gehäuseteils aus Metall. An einem einwärtsgerichteten hohl zylindrischen Ansatz 22 am Innenrand der Abschlußplatte 10 ist ein Metallfaltenbalg 11 mit einer Stirnseite befestigt; dieser Faltenbalg ist zeichnerisch vereinfacht dargestellt. Mit der anderen Stirnseite ist der Faltenbalg an dem Strom leiterstab 12 vakuumdicht angelötet. Dieser Stab trägt den Kontaktkörper 4. Ihm steht der Kontaktkörper 5 gegenüber; befestigt ist er an dem Stromleiterbolzen 14, der durch den Boden 13 des topfförmigne Gehäuseteils hindurchgeführt und damit vakuumdicht verbunden ist. The switch housing 1 for the installation in an encapsulated, SF6-insulated switchgear (not shown in FIG. 1) with correspondingly reduced dimensions of the outer 12.5 kV insulation is composed of a pot-shaped housing part 2 made of metal and a vacuum-tight one hollow cylindrical housing part 3 composed of insulating material. The housing is completed by a circular disk-shaped, vacuum-tight on the outer edge with the housing part 3 connected plate 10 . With this housing design, the construction parts 2 and 3 do not have to simultaneously meet electrical and plasma physical conditions. Therefore, in the case of very large operating and switch-off currents, the diameter of the hollow cylindrical housing part made of insulating material can advantageously be kept smaller than the diameter of the cup-shaped housing part made of metal. A metal bellows 11 with an end face is fastened to an inwardly directed hollow cylindrical extension 22 on the inner edge of the end plate 10 ; this bellows is shown in a simplified drawing. With the other end face, the bellows is soldered to the current conductor rod 12 in a vacuum-tight manner. This rod carries the contact body 4 . The contact body 5 faces it; it is fastened to the current conductor bolt 14 , which passes through the bottom 13 of the cup-shaped housing part and is thus connected in a vacuum-tight manner.

Zwischen den Kontaktkörpern liegt im dargestellten ausge schalteten Zustand die Schaltstrecke S. Um die Elastizität des topfförmigen Gehäuseteils als Mittel zur Dämpfung mechanischer Stöße, die z. B. durch exzentrisches Aufeinander prallen der Kontaktkörper beim Einschalten entstehen können und dann die Verbindungsstellen des Schaltgehäuses beanspru chen, zu vergrößern, kann - wie dargestellt - im Topfboden 13 eine Ringfalte 17 eingeformt sein.Between the contact bodies in the illustrated switched-off state, the switching path S. To the elasticity of the cup-shaped housing part as a means of damping mechanical shocks, the z. B. by eccentric collision of the contact body can arise when switching on and then Chen claims the connection points of the switch housing, to enlarge, - as shown - an annular fold 17 can be formed in the pot base 13 .

Den Kontaktkörper 4 und die Schaltstrecke S umgibt ein Teil bereich 9a des Schirmkörpers 9, der bis zu einem äußeren Positionierungsansatz 16 in eine Ringkonsole 15 an der Innen seite des Hohlzylinders 23 des Gehäuseteils 3 aus Isolierstoff eingeschoben ist. Oberhalb der Ringkonsole umgibt von innen ein Teilbereich 9b des Schirmkörpers 9 die seitliche Oberflä che dieser Konsole sowie einen Teil der Oberfläche des Iso lierstoffhohlzylinders 23, so daß beide Oberflächen vor Me talldampfkondensation geschützt sind. Zur Vermeidung großer elektrischer Feldstärken des austretenden elektrischen Fel des ist der Rand des Schirmbereichs 9b toroidförmig verstärkt. An den bewegbaren Kontaktkörper 4 schließt sich schaltstrec kenabgewandt ein hohlzylindrischer Körper 19 mit demselben Außendurchmesser an; er stellt auch die Wand eines becher förmigen Körpers 20 dar, dessen Boden 21 der bewegbare Strom leiterbolzen bis zu einer eingedrehten Stufe durchdringt. Der Boden 21 bildet die Auflage für den Faltenbalg 11.The contact body 4 and the switching path S surrounds a partial area 9 a of the shield body 9 , which is inserted up to an outer positioning projection 16 in a ring bracket 15 on the inside of the hollow cylinder 23 of the housing part 3 made of insulating material. Above the ring console from the inside a portion 9 b of the screen body 9 surrounds the lateral surface of this console and part of the surface of the hollow insulating cylinder 23 so that both surfaces are protected from metal vapor condensation. To avoid large electric field strengths of the emerging electric field, the edge of the screen region 9 b is reinforced in a toroidal shape. At the movable contact body 4 , a hollow cylindrical body 19 with the same outer diameter adjoins switching-facing away; it also represents the wall of a cup-shaped body 20 , the bottom 21 of the movable current conductor pin penetrates up to a screwed-in step. The bottom 21 forms the support for the bellows 11 .

Durch die vorstehend beschriebenen konstruktiven Maßnahmen sind zwei Systeme koaxialer Zylinder geschaffen worden: ein inneres System besteht aus dem Kontaktkörper 4 mit an schließendem Hohlzylinder 19 und aus dem gegenüberliegenden Schirmkörper 9; ein äußeres System besteht aus dem Schirm körper 9 und der außen gegenüberliegenden Wand des Gehäuse teils 2. Jedes dieser Koaxialzylindersysteme stellt einen Zylinderkondensator dar und besitzt eine entsprechende Kapa- Ci bzw. Ca, die in bekannter Weise von Radius und Höhe der beteiligten Zylinder abhängt. The constructional measures described above have created two systems of coaxial cylinders: an inner system consists of the contact body 4 with a closing hollow cylinder 19 and of the opposite shield body 9 ; an outer system consists of the shield body 9 and the outer opposite wall of the housing part 2 . Each of these coaxial cylinder systems represents a cylinder capacitor and has a corresponding Kapa- Ci or Ca, which depends in a known manner on the radius and height of the cylinders involved.

Gemäß den Werten dieser Kapazitäten verteilt sich eine an dem ausgeschalteten Schalter anstehende Spannung auf die Abstände zwischen den einander zugewandten Zylinder oberflächen. Bei etwa gleich großen Werten der Kapazitäten Ca, Ci im Fall dieses Ausführungsbeispiels entfällt auf den Schirmkörper 9 etwa die Hälfte der anstehenden Klemmenspan nung. Die Kapazität C zwischen dem Rand des ersten Schirm körperbereichs 9a und der oberen Ringkante des feststehen den Kontaktkörpers 5 besitzt einen relativ sehr kleinen Wert und beeinflußt daher die kapazitive Spannungsverteilung nur sehr wenig.According to the values of these capacitances, a voltage applied to the switched-off switch is distributed over the distances between the mutually facing cylinder surfaces. With approximately equal values of the capacitances Ca, Ci in the case of this exemplary embodiment, the shield body 9 accounts for approximately half of the terminal voltage present. The capacitance C between the edge of the first screen body area 9 a and the upper ring edge of the fixed contact body 5 has a relatively very small value and therefore affects the capacitive voltage distribution very little.

Links von der Mittellinie des Schaltgehäuses 1 ist der zwei te Schirmkörperbereich 9b zu einem Schirmkörperbereich 9c mit einem relativ kleineren Durchmesser abgeändert worden. Durch dieses räumliche Heranführen des zweiten Schirmkörper bereichs an den Faltenbalg verstärkt sich die kapazitive Kopplung und somit stellt dieser ein zusätzliches Mittel dar zur kapazitiven Steuerung der Spannung an dem Schirmkörper 9.The left of the centerline of the switch housing 1, the two te screen body region 9 b c modified with a relatively smaller diameter to a screen body portion 9 have been. This spatial approach of the second shield body area to the bellows increases the capacitive coupling and thus represents an additional means for capacitive control of the voltage on the shield body 9 .

Der Abstand vom ersten Schirmkörperbereich 9a zum Kontakt körper 4 ist gleich dem V/2-fachen der Schaltstrecke S ge wählt; der Abstand zum Kontaktkörper 5 ist gleich groß oder etwas kleiner. Zwischen dem Schirmkörper 9 und der Wand des Gehäuseteils 2 ist infolge des Zusammenwirkens der Einfluß größen: größerer Abstand, Elektroden-Form, Material, und Oberfläche die Spannungsfestigkeit höher als zwischen Kon taktkörpern und Schirmkörper. Als Folge dieser kombinierten Maßnahmen ist ein Spannungsüberschlag - wenn überhaupt - nur zwischen den Kontaktkörpern möglich und ein nachfolgender Lichtbogenstrom kann unterbrochen werden. The distance from the first screen body area 9 a to the contact body 4 is equal to V / 2 times the switching distance S ge selects; the distance to the contact body 5 is the same size or slightly smaller. Between the shield body 9 and the wall of the housing part 2 , the influence is greater due to the interaction: larger distance, electrode shape, material, and surface the dielectric strength is higher than between contact bodies and shield body Kon. As a result of these combined measures, a voltage flashover - if at all - is only possible between the contact bodies and a subsequent arc current can be interrupted.

Bei dem Schaltgehäuse der Fig. 2 hat das Gehäuseteil 33 aus Isolierstoff eine topfähnliche Form; der plattenförmige Boden 40 schließt das metallische Gehäuseteil 32 vakuumdicht ab und dient mit einer zentralen Bohrung gleichzeitig als Isolierdurchführung für den bewegbaren Stromleiterbolzen 12. Zur Erhöhung der äußeren Spannungsfestigkeit schließt sich am Außenrand der Platte ein hohlzylindrischer Körper 34 ebenfalls aus Isolier stoff an. Am Rand der Plattenbohrung ist der Metallfalten balg 11 mit einer Stirnseite befestigt; mit der anderen Stirn seite lagert er auf einer Kreisscheibe 35, die mit dem Rand ihrer zentralen Bohrung an einer angedrehten Stufe des Strom leiterstabs 12 befestigt ist. Am Rand der Lagerscheibe ist ein komplexer hohlzylindrischer Körper 36 so abgestützt, daß er in schaltstreckenabgewandter Richtung einen Teil des Fal tenbalgs umgibt und in schaltstreckenzugewandter Richtung sich bis zum bewegbaren Kontaktkörper 4 erstreckt, auf dem er durch messergleich aufliegt. Der Durchmesser des feststehenden Kon taktkörpers 5 ist etwas kleiner als der Durchmesser des be wegbaren. Dadurch wird eine Abschirmung gegenüber Mikropar tikeln, die bei einer Stromunterbrechung entstehen können, in axialer Richtung erreicht. . In the switch housing of Figure 2, the housing part 33 made of insulating material has a cup-like shape; the plate-shaped base 40 closes the metallic housing part 32 in a vacuum-tight manner and, with a central bore, serves at the same time as an insulating bushing for the movable current conductor pin 12 . To increase the external dielectric strength, a hollow cylindrical body 34 is also made of insulating material on the outer edge of the plate. At the edge of the plate bore, the metal bellows 11 is attached with an end face; with the other end face, it rests on a circular disk 35 which is attached to the edge of its central bore at a turned-on step of the current conductor rod 12 . At the edge of the bearing disc, a complex hollow cylindrical body 36 is supported so that it surrounds part of the bellows in the direction away from the switching path and extends in the direction facing the switching path up to the movable contact body 4 , on which it rests by the same knife. The diameter of the fixed con tact body 5 is slightly smaller than the diameter of the be movable. As a result, shielding against microparticles, which can arise in the event of a power interruption, is achieved in the axial direction.

In einer rechts von der Mittellinie des Schaltgehäuses 31 dargestellten Konstruktionsart sind der hohlzylindrische Kör per 36, der bewegbare Kontaktkörper 4 und die Schaltstrecke S von einem Schirmkörper 37 umgeben. Dieser Schirmkörper ist bis zu einem außenseitigen Positionierungsansatz in eine Ringkonsole 39 aus Isolierstoff an der Wand des Gehäuseteils 32 eingeschoben; er weist zwei Bereiche auf: Ein erster Schirm bereich 37a ist hohlzylindrisch geformt; damit werden Mikro partikel aufgefangen, die während einer Stromunterbrechung aus der Schaltstrecke radial emittiert werden können. Zur Verstärkung der Schirmwirkung ist der gerundete Schirmrand dem im Durchmesser verkleinerten Kontaktkörper 5 nachgezogen. Damit ist der Abstand des Schirmrandes zu diesem Kontaktkör per kleiner als zum Gehäuseteil 32. In a construction shown to the right of the center line of the switch housing 31 , the hollow cylindrical body 36 , the movable contact body 4 and the switching path S are surrounded by a shield body 37 . This shield body is inserted into an annular bracket 39 made of insulating material on the wall of the housing part 32 up to an outside positioning projection; it has two areas: a first screen area 37 a has a hollow cylindrical shape; this collects micro particles that can be radially emitted from the switching path during a power interruption. In order to reinforce the shielding effect, the rounded shield edge is drawn to the contact body 5 , which has a reduced diameter. The distance between the edge of the shield and this contact body is thus smaller than that of the housing part 32 .

Mit einer solchen Ausbildung und Anordnung des Schirm bereichs 37a läßt sich auch erreichen, daß ein Spannungs überschlag von Kontaktkörper zu Kontaktkörper - wenn über haupt - im ungünstigsten Fall über den Schirmkörper erfolgt. Ein nachfolgender Lichtbogenstrom befindet sich dann noch - gleichartig wie bei Isolierstoff-Schaltgehäusen mit Innen schirm oder Schaltgehäusen mit Metallkammer und stirnseiti gen Isolierstoff-Durchführungen - im Einflußbereich eines von den Kontaktkörpern erzeugten radialen oder axialen Mag netfeldes und läßt sich unterbrechen. Mit seiner Außenseite schützt der erste Schirmbereich die schaltstreckenseitige Oberfläche der Ringkonsole 39 aus Isolierstoff.With such a design and arrangement of the screen area 37 a can also be achieved that a voltage flashover from the contact body to the contact body - if at all - in the worst case, the shield body. A subsequent arcing current is then still - similar to insulating switch housings with an inner shield or switch housings with a metal chamber and isolating bushings on the front side - in the area of influence of a radial or axial magnetic field generated by the contact bodies and can be interrupted. The outside of the first shield area protects the surface of the ring console 39 made of insulating material on the switching path side.

Ein zweiter Schirmbereich 37b folgt der Kontur des hohlzylin drischen Körpers 36. In der Zeichnung ist der Öffnungsdurch messer des zweiten Schirmbereichs etwas größer als der Außen durchmesser des hohlzylindrischen Körpers 36. Bei dieser Be messung kann eine komplett vorgefertigte erste Baugruppe mit einer ebenfalls komplett vorgefertigten zweiten Baugruppe in einem einzigen abschließenden Montagevorgang zu einem Va kuumschaltrohr zusammengesetzt werden. Durch seine Anordnung und sich einwärts krümmende Form ist der zweite Schirmbereich dem größeren Teil der inneren Oberfläche der Isolierstoff platte vorgelagert und schützt sie dadurch vor Metalldampf kondensat; davor wird auch die schaltstreckenabgewandte Seite der Ringkonsole abgeschirmt.A second screen region 37 b follows the contour of the hollow cylindrical body 36 . In the drawing, the opening diameter of the second screen area is somewhat larger than the outer diameter of the hollow cylindrical body 36 . With this measurement, a completely prefabricated first assembly can be assembled with a likewise completely prefabricated second assembly in a single final assembly process to form a vacuum switch tube. Due to its arrangement and inwardly curving shape, the second screen area is upstream of the larger part of the inner surface of the insulating material and thereby protects it from metal vapor condensate; the side of the ring console facing away from the switching path is also shielded from this.

In seiner weiteren wesentlichen Funktion bildet der Schirm 37 mit dem Kontaktkörper 4 und dem hohlzylindrischen Körper 36 auf der Innenseite und mit der Wand des metallischen Ge häuseteils 32 auf der Außenseite zwei elektrisch in Reihe ge schaltete Zylinderkondensatoren als Mittel zur kapazitiven Steuerung der Schirmspannung.In its further essential function, the screen 37 forms with the contact body 4 and the hollow cylindrical body 36 on the inside and with the wall of the metallic housing part 32 on the outside two electrically connected cylindrical capacitors as means for capacitive control of the screen voltage.

Weiter ist in Fig. 2 links von der Mittellinie des Schalt gehäuses noch eine andere Ausführung eines Zweibereichsschirmes gezeichnet. Next in Fig. 2 left of the center line of the switch housing yet another version of a two-area screen is drawn.

Dieser Schirmkörper 41 ist mit dem zweiten Schirmkörper bereich 41b in eine Ringnut in der Abschlußplatte 40 ein gelötet. Der Schirmdurchmesser liegt dort etwa in der Mitte zwischen dem Innendurchmesser der Wand des Gehäuseteils 32 und dem Außendurchmesser des Faltenbalgs 11. Dann weitet sich der Schirmdurchmesser und geht in einen ersten Schirm körperbereich 41a über. Dieser Schirmkörperbereich gleicht nach Form und Funktion dem schon beschriebenen zweiten Schirm körperbereich 37a. Der Übergangsbereich zwischen den Schirm körperbereichen 41a und 41b ist einem erheblichen Teil der inneren Oberfläche der Abschlußplatte aus Isolierstoff vor gelagert und schützt sie vor Metalldampfkondensation. An diesem Schutz beteiligt sich auch der ebenfalls vorgelagerte hohlzylindrische Körper 36, der gleichzeitig den Faltenbalg abschirmt.This screen body 41 is soldered to the second screen body area 41 b in an annular groove in the end plate 40 . The screen diameter lies approximately in the middle between the inside diameter of the wall of the housing part 32 and the outside diameter of the bellows 11 . Then the screen diameter widens and merges into a first screen body area 41 a. This umbrella body area is similar in shape and function to the second umbrella body area 37 a already described. The transition area between the screen body areas 41 a and 41 b is a significant part of the inner surface of the end plate made of insulating material stored before and protects it from metal vapor condensation. The upstream hollow cylindrical body 36 also participates in this protection and at the same time shields the bellows.

In der Gesamtform folgt der Schirmkörper 41 etwa einer 50% Potentialfläche des nicht eingezeichneten elektrischen Feldes zwischen Außenrand des Kontaktkörpers 4, Hohlzylinder 36 und Faltenbalg 11 auf der einen Seite und der Wand des Gehäuse teils 32 auf der anderen Seite. Nach dieser Konstruktionsva riante ist also der Faltenbalg mit seiner gesamten Erstreckung außerhalb des hohlzylindrischen Körpers 36 in das System der Koaxialzylinder bzw. elektrisch in Reihe geschalteten Zylin derkondensatoren zur kapazitiven Steuerung der Schirmkörper spannung miteinbezogen. Dieser Sachverhalt ergibt Kapazitäts werte Ca′, Ci′, die größer sind als die Werte der bisher dar gestellten Steuerkapazitäten Ca, Ci, was der kapazitiven Spannungssteuerung zusätzliche Steifigkeit verleiht. Dadurch, daß der Schirmkörper 41 eine etwa 50% Potentialfläche dar stellt, werden hohe Feldstärken des austretenden elektrischen am Rand des zweiten Schirmkörperbereichs vermieden, wozu auch dessen Rundung beiträgt. Überdies ist der Schirmrand in die Isolierstoffplatte eingebettet, was einen Überschlag an die ser Stelle ausschließt. In the overall form, the shield body 41 follows approximately a 50% potential area of the electric field (not shown) between the outer edge of the contact body 4 , hollow cylinder 36 and bellows 11 on one side and the wall of the housing part 32 on the other side. After this Konstruktionsva riante the bellows with its entire extent outside of the hollow cylindrical body 36 in the system of coaxial cylinders or electrically connected in series cylinder capacitors for capacitive control of the shield body voltage is included. This fact yields capacitance values Ca ', Ci' which are larger than the values of the control capacitances Ca, Ci shown so far, which gives the capacitive voltage control additional rigidity. Characterized in that the shield body 41 represents an approximately 50% potential area, high field strengths of the emerging electrical at the edge of the second shield body region are avoided, which also contributes to its rounding. In addition, the edge of the screen is embedded in the insulating material plate, which prevents a rollover at this point.

Die Kontaktkörper 4 und 5 können zur Steigerung des Stromunterbrechungsvermögens des Vakuumschalters in nicht dargestellter Weise mit einem Windungssystem zur Erzeugung eines Magnetfeldes ausgestattet sein; besonders vorteilhaft ist die Anwendung eines axialen Magnetfeldes. Für die Erzeugung des axialen Magnet feldes eignet sich mit Vorteil auch ein Windungssystem, welches das Gehäuseteil 2; 32 aus elektrisch leitendem Material außen umgibt.The contact bodies 4 and 5 can be equipped with a winding system for generating a magnetic field in a manner not shown in order to increase the current interruption capacity of the vacuum switch; The use of an axial magnetic field is particularly advantageous. For the generation of the axial magnetic field is also advantageously a winding system, which the housing part 2 ; 32 surrounds the outside of electrically conductive material.

Claims

1. Vacuum switch with

a) a switch housing ( 1 ; 31 ) consisting of a housing part made of electrically conductive material and a housing part made of non-electrically insulating material;
b) a pair of current conductor rods arranged in the switch housing and axially movable relative to one another and carrying contact bodies on the end face;
c) in the switch housing ( 1 ; 31 ) with respect to the housing part ( 2 ; 32 ) and the switching elements ( 6 ; 7 ) arranged shielded body ( 9 ; 37 ; 41 ); characterized by the following features:
d) the shield body ( 9 ; 37 ; 41 ) is arranged in the switch housing ( 1 ; 31 ) in such a way that a first shield region ( 9 a; 37 a; 41 a) is at least the one opposite the housing part ( 2 ; 32 ) made of electrically conductive material electrically insulated contact body ( 4 ) and part of the switching path S surrounds, the first shield area together with a second shield area ( 9 b; 37 b; 41 b) for the purpose of rejecting emissions from the switching path at least a part of the surfaces of the shield body ( 9 ; 37 ; 41 ), housing part ( 2 ; 32 ) and switching piece ( 6 ) isolating components ( 15 , 23 ; 39 ; 40 ) upstream;
e) following the edge surface of the seteil ( 2 ; 32 ) electrically insulated contact body ( 4 ), a shield body ( 19 ; 36 ) is arranged for the purpose of forming a system of series-connected cylindrical capacitors (Ca; Ci) in cooperation with the shield body ( 9 ; 37 ; 41 ) and the wall of the housing part ( 2 ; 32 ) for capacitive control of the voltage applied to the shield body when the vacuum switch is switched off.

2. Vacuum switch according to claim 1, characterized by the following feature: the center of the shield body ( 9 ), the inside of the contact body ( 4 ) and the shield body ( 19 ) and the outside of the wall of the housing part ( 2 ) de system exist in series switched cylinder capacitors for capacitive control of the voltage of the shield body ( 9 ) is expanded such that a metal bellows ( 11 ) adjoining the shield body ( 19 ) bellows ( 11 b) over at least part of its length, the second shield body region ( 9 b; 9 c) for electrical interaction opposite.

3. Vacuum switch according to claim 1, characterized by the following feature: the center of the shield body ( 41 ), the inside of the contact body ( 4 ) and the shield body ( 36 ) and the outside of the wall of the housing part ( 32 ) de system exist in series Switched cylinder capacitors for capacitive control of the voltage of the shield body ( 41 ) is expanded such that a metal bellows ( 11 ) connected to the shield body ( 36 ) bellows ( 11 ) at least over part of its length, both the second shield body region ( 41 b) and the wall of the Opposite housing part ( 32 ) for electrical interaction.

4. Vacuum switch according to one of claims 1 to 3, characterized by the following feature: the electric shock distance from the edge region of the first shield body region ( 9 a; 37 a; 41 a) to the edge region of the contact body electrically connected to the housing part ( 2 ; 32 ) ( 5 ) is smaller than the electric shock distance from the edge area of the first screen body area to the housing part ( 2 ; 32 ).

5. Vacuum switch according to one of claims 1 to 4, characterized by the following feature: in the switch housing 1, the housing part ( 3 ) made of electrically insulating material is at least partially formed as a hollow cylindrical body ( 23 ).

6. Vacuum switch according to claim 5, characterized by the following feature: in the switch housing ( 1 ) the shield body ( 9 ) is attached to an at least partially annular extension ( 15 ) on the hollow cylindrical body ( 23 ) made of electrically insulating material of the housing part ( 3 ) .

7. Vacuum switch according to one of claims 1 to 4, characterized by the following feature: in the switch housing ( 31 ), the housing part ( 33 ) is made of electrically insulating material at least partially as a circular plate-shaped body ( 40 ) with a central bore.

8. Vacuum switch according to claim 7, characterized by the following feature: in the switch housing ( 31 ), the shield body ( 37 ) is attached to an at least partially annular extension ( 39 ) made of electrically insulating material on the housing part ( 32 ) made of electrically conductive material.

9. Vacuum switch according to claim 7, characterized by the following feature: in the switch housing ( 31 ), the shield body ( 41 ) is arranged with its edge region facing away from the switching path on the circular plate-shaped body ( 40 ).