DE560044C

DE560044C - Vakuumschalter, insbesondere fuer grosse Leistungen

Info

Publication number: DE560044C
Application number: DE1930560044D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1929-12-26
Filing date: 1930-08-31
Publication date: 1932-09-28
Also published as: US1905751A

Description

Bei elektrischen Schaltern, deren Kontakte in einem Vakuumgefäß angeordnet sind, besteht die Schwierigkeit, den Strom zu den Kontakten von außen in das Gefäßinnere zuzuführen. Namentlich bei Schaltern großer Leistung, bei denen die Stromzuleitungen einen entsprechend großen Querschnitt aufweisen müssen und dadurch eine erhebliche Masse besitzen, werden die Einschmelzstellen in den Einführungen durch die Gewichte der Zuleitungen und durch die beim Schalten auftretenden mechanischen Stöße stark beansprucht. Diese Beanspruchungen können leicht zu Undichtigkeiten führen, die das Vakuum im Innern des Gefäßes herabsetzen und dadurch die Abschaltleistung vermindern, unter Umstanden sogar den Schalter unbrauchbar machen.

Um diese Nachteile zu vermeiden, hat

ao man bereits die feststehende Zuleitung über ein Wellrohr elastisch gegenüber dem Vakuumgefäß abgestützt. Dadurch, daß aber sowohl für die Abstützung als auch für die Dichtung eine gemeinsame Vorrichtung vorgesehen ist, wird die Einschmelzstelle sowohl durch das Gewicht der Zuführungsstange als auch durch die Schaltstöße bei der Schalt-' bewegung dauernd hoch beansprucht. Namentlich bei Schaltern für große Leistungen, bei denen infolge der hohen zu bewegenden Massen und der großen Gewichte der Zuführungen starke Beanspruchungen auftreten, werden bei der bekannten Ausführung die Dichtungstellen leicht beschädigt und der Schalter damit betriebsunfähig gemacht.

Diese Verhältnisse werden auch dadurch nicht verbessert, daß man eine für Metalldampfgleichrichter bekannte Elektrodendurchführung bei Vakuumschaltern anwendet. Bei dieser Anordnung wird die Elektrode über eine Feder an eine Porzellandurchführung gepreßt, welche mit dem Gleichrichtergefäß vakuumdicht verbunden ist. ' Würden nun auf eine derartige Vorrichtung Schaltstöße auftreffen, dann würden diese unmittelbar auf den Isolator der Durchführung übertragen werden und dadurch Undichtigkeiten bei der Einschmelzstelle herbeiführen können.

Diese Undichtigkeiten lassen sich nach der Erfindung bei einem Vakuumschalter insbesondere für große Leistungen dadurch vermeiden, daß die feststehende Stromeinführung in das Vakuumgefäß mit dem feststehenden Kontakt durch zwei besondere voneinander unabhängige elastische Vorrichtungen mit dem Vakuumgefäß verbunden wird, von denen die eine nur zur Abdichtung dient, während die andere die Zuleitung gegen das

Vakuumgefäß derart abstützt, daß diese mit dem Kontakt beim Auftreten von Schaltstößen zurückfedern kann.

In der Abbildung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. In der Schaltkammer ι eines Vakuumschalters ist der beweglicheKontakt2 und der feststehende Kontakt 3 angeordnet. Der feststehende Kontakt 3 bildet den Abschluß einer hohlen Zuleitung 4. Der bewegliche Kontakt 2 kann entweder durch elektromagnetische Einrichtungen betätigt werden oder, wie dargestellt, durch eine Betätigungsstange 5 nach außen geführt sein. Die Betätigungsstange 5 durchdringt vakuumdicht eine Membran 6, die an ihren Enden durch eine Schraubenverbindung 7 mit der Schaltkammer 1 vakuumdicht verbunden ist. Die Bewegung wird auf die Schaltstange 5 durch einen Hebel 8 übertragen. Der Kontakt 2 steht über eine flexible Litze 9 mit der Klemme 10 in leitender Verbindung. Die Klemme 10 ist auf der Schaltkammer 1, die aus Metall wie Stahl oder Kupfer besteht, angeordnet. Zum Evakuieren der Schaltkammer ist ein Anschlußrohr ΐϊ vorgesehen. Eine metallene Kappe 12, die in einer ringförmigen Nut 13 sitzt, bildet nach dem Evakuieren durch das Erkalten eines in der Nut 13 befindlichen Schmelzlotes 14 von niedrigem Schmelzpunkt einen vakuumdichten Abschluß.

In der Zuleitung 4 ist ein Ring oder ein Flansch 15 angeschweißt, in den eine Anzahl am Umfang verteilter Bolzen 16 eingelassen sind. Die Bolzen 16 sind frei beweglich durch eine Abschlußkappe 17 geführt, welche in ihrer Mitte eine öffnung 17' zur Durchführung für die Zuleitung 4 besitzt und an ihren Kanten 18 auf dem einen Ende eines Zylinders aus Isoliermaterial 19 vakuumdicht aufsitzt. Der Zylinder 19 sitzt abgedichtet an seinem unteren Ende auf einem Tragstück 21 auf, das gleichzeitig zur Aufnahme eines Kühlungssystems dient. Die Zuleitungsstange 4 ist an ihrem unteren Ende mit einem Gewinde 22 versehen, in das eine Tragplatte 23 eingeschraubt ist. Außer der Tragplatte 23 trägt das Gewinde zwei Muttern 24, zwischen denen ein Schild 25 eingepreßt ist. Die Tragplatte 23 ist auf ein ringförmiges Distanzstück aus Isoliermaterial 26 aufgestützt, das mit seinem anderen Ende durch eine Dichtung 27 mit der Abschlußplatte 28 der Schaltkammer 1 vakuumdicht verbunden ist. Die Abschlußplatte 28 ist dabei durch eine abgedichtete Schraubenverbindung 29 an der Schaltkammer 1 befestigt.

Um das Distanzstück 26 von Metallniederschlägen zu schützen, ist der Schild 25 tassenförmig ausgebildet, so daß er das Distanzstück 26 umhüllt. Wenn nämlich das Distanzstück 26 nicht abgeschirmt wäre, dann könnten sich Metallteile, die durch das Freiwerden von Molekülen beim Schalten entstehen, auf seiner Oberfläche niederschlagen und dadurch einen Kriechweg von dem Kontakt 3 über die Tragplatte 23 zu den metallenen Wandungen der Schaltkammer 1 bilden. Zur elastischen Befestigung der Feder 4 sind die Bolzen 16 mit einer Schraube 30 versehen, zwischen deren unterem Ende und der Abschlußkappe 17 eine Feder 31 angeordnet ist. Die Schraube 30 ist so eingestellt, daß die Feder 31 unter einer Anfangsspannung steht und dabei die Zuleitung 4 mit ihrer Tragplatte 23 fest gegen das Distanzstück 26 anpreßt. Durch diese Anordnung können sich Stoß- und thermische Beanspruchungen, die in Richtung der Langsach.se auftreten, leicht ausgleichen. Auch Beanspruchungen in Richtung der Querachse der Zuleitung 4, die z. B. infolge Längenänderungen der angeschlossenenLeitungsschiene entstehen können, können sich bis zu einem. gewissen Grade ausgleichen.

Als elastische Dichtung zwischen der Zuleitung 4 und der Schaltkammer 1 ist eine Hülle 32 aus Isoliermaterial, wie z. B. Glas, vorgesehen, welche an ihren beiden Enden mit elastischen Membranen, wie Kupfergeflechten oder gestanzten Kupferblechen 33 und 34, versehen ist. Die Kupfergeflechte 33 und 34 sind dabei in nutenähnlichen Vertiefungen, welche in die oberen und unteren Kanten des Zylinders 32 eingelassen sind, vakuumdicht versenkt. Mit seinem anderen Ende ist das Kupfergeflecht 33 in die Rille 35 eines Flansches 36 eingelassen und durch Schmelzlot vakuumdicht verbunden. Das Kupfergeflecht 34 ist mit seinem freien Ende in eine entsprechende Rille 37 der Tragplatte 28 eingelassen. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß die Zuleitung 4 in gewissem Maße Längs- und Querbewegungen ausführen kann, ohne die Schmelzstellen der Abdichtungsvorrichtung zu beanspruchen. Dadurch bleiben die Stöße, die bei der Schaltbewegung auftreten, sowie die Längenausdehnung, die die Zuleitung 4 infolge der thermischen Beanspruchung während des Stromdurchganges erfährt, ohne Schaden für die Abdichtungsstelle.

Da die Zuleitung 4 beim Durchgang großer Ströme eine große Wärmemenge erzeugt, sind besondere Kühleinrichtungen zum Abführen der Wärme vorgesehen. Das Tragstück 21 ist als ein ringförmiges Rohr 39 ausgebildet, an das ein Zuleitungsrohr 38 angeschlossen ist. Durch besondere öffnungen steht das Rohr 39 in Verbindung mit dem durch die Hülle 19 und den Zylinder 32 gebildeten Raum 41. Von dem Raum 41 gelangt

das Kühlmittel durch Öffnungen 41' in den Hohlraum der Zuleitung 4. Zur Führung des Kühlmittels ist im Innern der Zuleitung 4 eine besondere, bei 43 mit den inneren Wandüngen der Zuleitung 4 dicht verbundene Hülle 42 vorgesehen, welche bewirkt, daß das Kühlmittel von der Öffnung 41' der inneren Oberfläche der Zuleitung 4 entlang nach unten strömt, sich dort umkehrt und durch das Innere der Hülle 42 nach oben und ins Freie gelangt. Dadurch wird eine gute Zirkulation von Luft oder einem anderen geeigneten Kühlmittel erreicht. Das Kühlmittel muß dabei in einer solchen Menge und mit solcher Geschwindigkeit durchgeblasen werden, daß eine der erzeugten Wärmemenge entsprechende Kühlwirkung erzielt wird.

Wenn die erzeugte Wärmemenge durch Abstrahlung von der Zuleitung 4 allein abgeführt werden kann, ist die Anordnung einer besonderen Kühleinrichtung überflüssig.

Um während des Entgasungsprozesses die Zuleitung 4 mit dem Kontakt 3 von eingeschlossenen Gasen zu befreien, wird man zweckmäßig die Hülle 42 entfernen und an ihrer Stelle eine Heizwicklung einbringen, welche die zum Ausheizen der Metallteile erforderliche W^Tärme erzeugt.

Claims

Patentansprüche:

i. Vakuumschalter, insbesondere für große Leistungen, bei dem ein in das Vakuumgefäß vakuumdicht eingeführter, von außen beweglicher und ein zweiter nicht beweglicher Kontakt vorgesehen ist, dessen Zuleitung dem Gefäß. gegenüber elastisch abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die feststehende Stromeinführung (4) in das Vakuumgefäß mit dem feststehenden Kontakt (3) durch zwei besondere, voneinander unabhängige, elastische Vorrichtungen mit dem Vakuumgefäß verbunden ist, von denen die eine (34 bis 37) nur zur Abdichtung dient, während die andere (15 bis 19) die Zuleitung (4) gegen das Vakuumgefäß derart abstützt, daß diese mit dem Kontakt beim Auftreten von Schaltstößen zurückfedern kann.
2. Vakuumschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung (4) über eine Tragplatte (23) an ein gegen die Wandung (28) des Vakuumgefäßes (1) abgestütztes und mit dieser vakuumdicht verbundenes Distanzstück (26) durch Federn (31) angepreßt ist.
3. Vakuumschalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das öo Distanzstück (26) bei einem metallenen Vakuumgefäß (1) aus Isoliermaterial besteht.
4. Vakuumschalter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (31) auf eine Kappe (17) aufgestützt sind, die mit dem metallenen Vakuumgefäß (1) durch eine Hülle (19) aus Isoliermaterial verbunden ist.
5. Vakuumschalter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Abdichtung für die Zuleitung (4) ein die Zuleitung (4) umhüllender Zylinder (32) aus Isoliermaterial vorgesehen und über elastische Wandungsteile (33, 34) an seinem einen Ende mit dem Vakuumgefäß (1) an seinem anderen Ende mit der Zuleitung (4) verbunden ist.
6. Vakuumschalter nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Wandungsteile (33, 34) aus Metall bestehen und einen wellenförmigen Querschnitt besitzen.
7. Vakuumschalter nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung (4) in an sich bekannter Weise hohl ausgebildet und ihre Innenfläche von einem Kühlmittel bestrichen ist.
8. Vakuumschalter nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im In- go nern der Zuleitung (4) zur Führung des Kühlmittels längs der Innenfläche eine Hülle (42) angeordnet ist.
9. Vakuumschalter nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel in das untere Ende des von dem Zylinder (32) und der Hülle (19) gebildeten Raumes (41) eingelassen und bis zu seinem durch die Kappe (17) gebildeten Abschluß geführt ist, von hier aus in die hohle Zuleitung (4) eintritt, durch den von der Zuleitung (4) und der Hülle (42) eingeschlossenen Raum bis zu dem vom Kontakt (3) gebildeten Ende der Zuleitung (4) strömt, sich hier umkehrt und durch das Innere der Hülle (42) ins Freie austritt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen