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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1. Gebiet
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Vakuumventil und insbesondere
eine Elektrodenkonstruktion für
ein Vakuumventil.
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2. Stand der
Technik
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8 ist eine Querschnittsansicht,
welche ein herkömmliches
Vakuumventil darstellt, wie beispielsweise in der offengelegten
japanischen Patentschrift Nr. 09-320412 offenbart.
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Das
Vakuumventil von 8 umfasst:
ein zylindrisches, elektrisch isolierendes Rohr 1, welches durch
eine Aluminiumoxidkeramik oder ähnliches aufgebaut
ist; eine endfixierte Endplatte 2; und eine endbewegte
Endplatte 3, wobei die endfixierte Endplatte 2 und
die endbewegte Endplatte 3 jeweils koaxial durch Löten an erste
und zweite Enden des elektrisch isolierendes Rohrs 1 angebracht
sind. Der Zusammenbau wird hauptsächlich unter Verwendung eines
silberbasierenden Lötfüllmaterials
durchgeführt,
wobei eine fixierte Elektrodenstange 4 durch Löten an die
endfixierte Endplatte 2 verbunden ist und wobei eine bewegbare
Elektrodenstange 5 durch Verlöten an die endbewegte Endplatte 3 mittels
eines Faltenbalgs 6 verbunden wird. Eine fixierte Elektrode 7 wird
durch Löten
an einem Endabschnitt der fixierten Elektrodenstange 4 verbunden,
und eine bewegbare Elektrode 8 wird durch Löten an einen
Endabschnitt der bewegbaren Elektrodenstange 5 verbunden,
wobei die fixierte Elektrode 7 und die bewegbare Elektrode 8 derart
angeordnet werden, dass sie einander zugewandt sind.
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Der
Faltenbalg 6 ist in einer Akkordeonform aus einem dünnen rostfreien
Stahlblatt hergestellt, wodurch es möglich wird, dass die bewegbare
Elektrodenstange 5 bewegt wird, während eine Luftdichtigkeit
aufrecht erhalten wird. Eine Elektrodenschirmung 9 ist
an dem elektrisch isolierenden Rohr 1 befestigt, wobei
die Elektrodenschirmung 9 derart angeordnet ist, dass diese
die fixierte Elektrode 7 und bewegbare Elektrode 8 umgibt,
und wobei eine Faltenbalgschirmung 10 derart angeordnet
ist, dass diese den Faltenbalg 6 abdeckt, und wobei die
Elektrodenschirmung 9 und die Faltenbalgschirmung 10 verhindern,
dass eine innere Oberfläche
des elektrisch isolierenden Rohrs 1 und der Faltenbalg 6 durch
einen metallischen Dampf verunreinigt werden, welcher durch die
fixierte Elektrode 7 und die bewegbare Elektrode 8 während der
elektrischen Stromunterbrechung erzeugt wird.
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Eine
Führungsmontageplatte 11 ist
an der endbewegten Endplatte 3 angeordnet, und eine Harzführung 12 führt die
Bewegung der bewegbaren Elektrodenstange 5. Die Harzführung 12 ist
an der Führungsmontageplatte 11 mittels
einer Schraube, usw. angebracht, die nicht dargestellt ist, nachdem der
Zusammenbau des Vakuumventils durch Verlöten vervollständigt worden
ist.
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Ein
Schaltvorgang des Vakuumventils der vorstehenden Konstruktion wird
durch den Betrieb eines Schaltkreisunterbrecher-Betätigungsmechanismus
durchgeführt,
der an einem Endabschnitt der bewegten Elektrodenstange 5 angebracht
ist, wobei jedoch eine fehlerhafte Ausrichtung zwischen den zentralen
Achsen der fixierten Elektrodenstange 4 und der bewegbaren
Elektrodenstange 5 aufgrund von Faktoren ansteigen kann,
wie beispielsweise Toleranzen in den Teilen des Betätigungsmechanismus.
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Da
der Betätigungsmechanismus
gleichzeitig drei Phasendrehbewegungen an einer Achse in eine geradlinige
Bewegung durch einen Hebel umwandelt, weist die Wirkung bzw. Bewegung
der bewegbaren Elektrodenstange 5 des Vakuumventils eine
geringfügig
gekrümmte
Bewegung während
des Schaltens auf. Aus diesem Grund ist ein geringer Abstand zwischen
der Harzführung 12 und
der bewegbaren Elektrodenstange 5 vorgesehen, um die Reibung
zu reduzieren, so dass die bewegbare Elektrodenstange 5 sanft
betätigt
wird, und wobei ein gewisser Betrag einer Neigung bzw. Schrägstellung
in der bewegbaren Elektrode 8 auftreten kann, während in dem
Vakuumventil ein Kontakt hergestellt oder unterbrochen wird.
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Für das Vakuumventil
ist es erforderlich, dass gleichzeitig die Performance-Bedingungen
erfüllt
werden, wie beispielsweise: a) eine große Unterbrechungskapazität für hohe Ströme; b) eine
gute Haltespannung bzw. Widerstandsspannung; c) eine geringe Schweißungsloslasskraft;
d) eine lange Lebensdauer mit einer geringen Elektrodenverschleißrate; und
e) ein geringer stabiler Kontaktwiderstand usw., wobei jedoch ebenso
die Kompaktheit und geringe Kosten erforderlich sind.
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Um
die Unterbrechungskapazität
für einen hohen
Strom zu verbessern, wenn eine Kurzschlussunterbrech-Performance
bei 20 kA oder mehr erforderlich ist, ist eine Verbesserung der
Unterbrechungs-Performance im Wesentlichen dadurch vorgenommen worden,
dass spiralförmige
Nuten in den Elektroden angeordnet werden, um einen elektrischen
Bogen während
der elektrischen Stromunterbrechung anzutreiben, oder durch Anordnung
von Wicklungselektroden an einer rückwärtigen Seite der Elektroden,
um einen diffusen Bogen zu erzeugen.
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Andererseits
war es bei Fällen,
wenn 16 kA oder weniger vorliegen, das ökonomischste Verfahren, ein
Material mit einer hohen Unterbrechungskapazität für das Elektrodenmaterial selbst
in einer einfachen flachen Konstruktion zu verwenden, im Gegensatz
zu der Verwendung einer komplexen Konstruktion.
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Eine
Kurzschlussstromerzeugungs-Performance und eine kurze Widerstandsstrom-
bzw. Haltestrom-Performance sind erforderlich, da jedoch Bogenformen
und ein Schweißen
aufgrund der Wärmeerzeugung
während
der Elektrifizierung in herkömmlichen
Vakuumventilen in derartigen Fällen
auftreten, und große
Betätigungskräfte waren
erforderlich, um die Elektroden 7 und 8 voneinander
loszulassen bzw. zu trennen.
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Die
vorstehende Performance ist bei herkömmlichen Vakuumventilen erforderlich,
da jedoch Betätigungskräfte zum
Trennen der Elektroden 7 und 8 voneinander ansteigen,
sind Festigkeitsverbesserungen in dem Betätigungsmechanismus des Schaltkreisunterbrechers
erforderlich, wobei jedoch ein Problem auftritt, dass die Ventile
proportional teurer werden.
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Die
FR 1 257 305 A offenbart ein Vakuumventil gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1, 3 und
4.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die vorstehenden Probleme
zu lösen,
und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in ökonomischer Art
und Weise ein Vakuumventil bereit zu stellen, welches gleichzeitig
für eine
Kombination von guten Performance-Charakteristiken einschließlich einer
Unterbrechungskapazität
für hohen
Strom, eine reduzierte Schweißloslasskraft,
einen niedrigen stabilen Kontaktwiderstand und eine reduzierte Elektrodenverschleißrate bereitstellt.
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Um
die vorstehende Aufgabe zu lösen,
wird ein Vakuumventil gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung bereit gestellt, welches
aufweist:
einen Vakuumbehälter
mit einem inneren Abschnitt, der durch eine endfixierte Endplatte
und eine endbewegte Endplatte abgedichtet wird, die an ersten bzw. zweiten
Endabschnitten eines zylindrischen, elektrisch isolierenden Rohrs
angeordnet sind;
eine fixierte Elektrodenstange, die an der
endfixierten Endplatte befestigt ist, wobei eine fixierte Elektrode an
einem Endabschnitt der fixierten Elektrodenstange angeordnet ist;
eine
bewegbare Elektrodenstange, wobei eine bewegbare Elektrode dazu
fähig ist,
die fixierte Elektrode zu kontaktieren und sich von dieser zu trennen, und
die an einem Endabschnitt der bewegbaren Elektrodenstange angeordnet
ist; und
eine Elektrodenschirmung, die an dem elektrisch isolierenden
Rohr gesichert ist und die fixierte Elektrode sowie die bewegbare
Elektrode umgibt, wobei die Elektrodenschirmung verhindert, dass
eine innere Wandfläche
des elektrisch isolierenden Rohrs durch ein metallisches Pulver
bzw. metallischen Dampf verunreinigt wird, der durch die fixierte
Elektrode und die bewegbare Elektrode während der elektrischen Stromunterbrechung
erzeugt wird,
einen Aussparungsabschnitt, der in einem zentralen Abschnitt
von lediglich einer Kontaktfläche
der bewegbaren Elektrode oder einer Kontaktfläche der fixierten Elektrode
ausgebildet ist.
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Bei
dem Vakuumventil gemäß der vorliegenden
Erfindung kann der Aussparungsabschnitt lediglich an der fixierten
Elektrode ausgebildet sein.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Vakuumventil
bereit gestellt, welches aufweist:
einen Vakuumbehälter mit
einem inneren Abschnitt, der durch eine endfixierte Endplatte und
eine endbewegte Endplatte abgedichtet ist, die an ersten bzw. zweiten
Endabschnitten eines zylindrischen, elektrisch isolierenden Rohrs
angeordnet sind;
eine fixierte Elektrodenstange, die an der
endfixierten Endplatte gesichert ist, wobei eine fixierte Elektrode an
einem Endabschnitt der fixierten Elektrodenstange angeordnet ist;
eine
bewegbare Elektrodenstange, wobei eine bewegbare Elektrode dazu
fähig ist,
die fixierte Elektrode zu kontaktieren und sich von dieser zu trennen, und
welche an einem Endabschnitt der bewegbaren Elektrodenstange angeordnet
ist; und
eine endfixierte Schirmung, die an der endfixierten Endplatte
gesichert ist und die fixierte Elektrode und die bewegbare Elektrode
umgibt, wobei die endfixierte Schirmung verhindert, dass eine innere
Wandfläche
des elektrisch isolierenden Rohrs durch einen metallischen Dampf
verunreinigt wird, welcher durch die fixierte Elektrode und die
bewegbare Elektrode während
der elektrischen Stromunterbrechung erzeugt wird, wobei ein Aussparungsabschnitt
in einem zentralen Abschnitt von lediglich einer Kontaktfläche der
fixierten Elektrode ausgebildet ist.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Vakuumventil
bereit gestellt, welches aufweist:
einen Vakuumbehälter mit
einem inneren Abschnitt, der durch eine endfixierte Endplatte und
eine endbewegte Endplatte abgedichtet wird, die an ersten bzw. zweiten
Endabschnitten eines zylindrischen, elektrisch isolierenden Rohrs
angeordnet sind;
eine fixierte Elektrodenstange, die an der
endfixierten Endplatte gesichert ist, wobei eine fixierte Elektrode an
einem Endabschnitt der fixierten Elektrodenstange angeordnet ist;
eine
bewegbare Elektrodenstange, wobei eine bewegbare Elektrode dazu
fähig ist,
die fixierte Elektrode zu kontaktieren und sich von dieser zu trennen, welche
an einem Endabschnitt der bewegbaren Elektrodenstange angeordnet
ist; und
eine endbewegte Schirmung, die an der endbewegten
Endplatte gesichert ist und die fixierte Elektrode sowie die bewegbare
Elektrode umgibt, wobei die endbewegte Schirmung verhindert, dass
eine innere Wandfläche
des elektrisch isolierenden Rohrs durch einen metallischen Dampf
verunreinigt wird, welcher durch die fixierte Elektrode und die
bewegbare Elektrode während
der elektrischen Stromunterbrechung erzeugt wird, wobei ein Aussparungsabschnitt
in einem zentralen Abschnitt von lediglich einer Kontaktfläche der
bewegbaren Elektrode ausgebildet ist.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Querschnittsansicht,
welche ein Vakuumventil gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht
in der Umgebung der Elektroden eines herkömmlichen Vakuumventils;
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3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht
in der Umgebung der Elektroden des Vakuumventils gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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4 ist eine Querschnittsansicht,
welche ein Vakuumventil gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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5 ist eine Querschnittsansicht,
welche ein herkömmliches
Vakuumventil darstellt;
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6 ist eine Querschnittsansicht,
welche ein Vakuumventil gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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7 ist eine Querschnittsansicht,
welche ein Vakuumventil gemäß einer
vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt; und
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8 ist eine weitere Querschnittsansicht, welche
ein herkömmliches
Vakuumventil darstellt.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nun im folgenden auf der Grundlage
der Zeichnungen erläutert.
Des weiteren sind Elemente und Abschnitte, welche gleich oder äquivalent
zu denjenigen in dem herkömmlichen
Vakuumventil sind, das in 8 gezeigt
ist, mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und wobei dessen Erläuterung
weggelassen wird.
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Ausführungsform 1
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1 ist eine Querschnittsansicht,
welche ein Vakuumventil gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt. Ein Aussparungsabschnitt 8a wird
in einem zentralen Abschnitt einer Kontaktfläche der bewegbaren Elektrode 8 ausgebildet.
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Als
nächstes
wird die elektrische Performance des Vakuumventils gemäß der ersten
Ausführungsform
erläutert.
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Als
erstes wird das Loslassen der Schweißung während der Erzeugung des Kurzschlussstroms
und des Haltestroms für
kurze Zeit erläutert.
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Da
der elektrische Strom einen konzentrierten Bogen ausbildet, werden
Schweißeinprägungen aufgrund
einer vorherigen Bogenbildung während der
Erzeugung des Kurzschlussstroms und Schweißeinprägungen von einer Bogenbildung
während
des Haltestroms für
kurze Zeit nicht über
die gesamte Kontaktfläche
der Elektroden 7 und 8 ausgebildet, sondern anstelle
davon wird eine Schweißeinprägung mit
einer extrem geringen Fläche
im Vergleich zu der Oberfläche
der Elektroden 7 und 8 üblicherweise in lediglich einer
einzelnen Position innerhalb des Bereichs der elektrischen Bogenbildung
erzeugt.
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2 ist eine Vergrößerung in
der Umgebung der Elektroden 7 und 8 eines herkömmlichen Beispiels.
Die Schweißpositionen 13a während der Herstellung
und während
des Kurzzeithaltestroms sind gezeigt. Da die gesamte Kontaktfläche flach
ist, wenn in diesem Fall die Schweißeinprägungen in einem zentralen Abschnitt
erzeugt werden, ist eine Last F1 als Kraft erforderlich, um die
Elektroden 7 und 8 voneinander zu lösen.
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3 ist eine vergrößerte Darstellung
der Umgebung der Elektroden 7 und 8 gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Da der Aussparungsabschnitt 8a in
einem zentralen Abschnitt einer Kontaktfläche der bewegbaren Elektrode 8 angeordnet
ist, wird in diesem Fall eine Schweißeinprägung 13b an einer
einzelnen Seite erzeugt, so dass diese radial von einer zentralen
Achse versetzt ist. Da die Löskraft
F2 in diesem Fall als eine Versetzlast relativ zu der Schweißfläche wirkt,
ist das Loslösen
mit einer Kraft möglich,
welche geringer ist als F1. Dies ist sogar möglich, selbst wenn der Betätigungsmechanismus
des Schaltkreisunterbrechers eine geringe Festigkeit aufweist, wodurch
der Schaltkreisunterbrecher wirtschaftlich herstellbar ist.
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Wenn
nun ein Aussparungsabschnitt in einem zentralen Abschnitt der Kontaktflächen von
sowohl der fixierten Elektrode 7 als auch der bewegbaren
Elektrode 8 angeordnet ist, ist die Loslasskraft gering,
da eine Schweißeinprägung an
einer einzelnen Seite erzeugt wird, so dass diese von einer zentralen
Achse radial versetzt ist, wobei jedoch in dem Fall, wenn die Elektroden 7 und 8 aufgrund
der Spalte zwischen der Führung 12 und
der bewegbaren Elektrodenstange 5' hinsichtlich des Zentrums versetzt
sind, wird die gegenseitige Kontaktfläche reduziert, und als Folge
davon liegt ein Problem dahingehend vor, dass der Kontaktwiderstand
höher sein kann,
wobei gleichzeitig die Verschleißrate der Elektroden 7 und 8 aufgrund
des Schaltens des Laststroms ansteigt.
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Aufgrund
der Kombination der Formen der Elektroden 7 und 8 gemäß der ersten
Ausführungsform
ist jedoch die Kontaktfläche
groß,
da die Kontaktfläche
einer einzelnen Elektrode (die fixierte Elektrode 7) eine
flache Ebene ist, und da eine stabile Kontaktfläche an der fixierten Elektrode 7 erzielt
wird, ist der Kontaktwiderstand aufgrund des Kontakts zwischen den
beiden Elektroden 7 und 8 gering und stabil, wodurch
die Verschleißrate
der Elektroden 7 und 8 effektiv reduziert wird,
und wobei somit ein Vakuumventil mit hoher Performance mittels einer
wirtschaftlichen Technik erzielt bzw. bereit gestellt werden kann.
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Ausführungsform 2
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4 ist eine Querschnittsansicht,
welche ein Vakuumventil gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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In 4 ist ein Aussparungsabschnitt 7a in einem
zentralen Abschnitt der Kontaktfläche der fixierten Elektrode 7 angeordnet.
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Als
nächstes
wird die elektrische Performance des Vakuumventils gemäß der zweiten
Ausführungsform
erläutert.
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Als
erstes wird die Performance während
der Kurzschlussstromunterbrechung erläutert.
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Die
Fähigkeit,
einen Kurzschlussstrom zu unterbrechen, wird dadurch bestimmt, ob
die Haltespannung zwischen den Elektroden 7 und 8 die Rückführspannung
nach der elektrischen Stromunterbrechung aushalten kann, und wenn
die Temperatur der Elektroden 7 und 8 lokal hoch
ist, tritt ein Rückschlagen
leicht an der Position auf, was zu Fehlern der Unterbrechung führt.
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Da
die Elektrodenschirmung in 4 in
einem wesentlichen zentralen Abschnitt des elektrisch isolierenden
Rohrs 1 gelagert bzw. gestützt ist, wird das elektrische
Potential der Elektrodenschirmung 9 durch die Kapazität zwischen
der Elektrodenschirmung 9 und der fixierten Elektrodenstange 4,
der fixierten Elektrode 7, der bewegbaren Elektrodenstange 5 und
der bewegbaren Elektrode 8 bestimmt, und da das elektrische
Potential der Elektrodenschirmung 9 nahe an dem mittleren
elektrischen Potential zwischen der fixierten Elektrode 7 und
der bewegbaren Elektrode 8 ist, wird das elektrische Feld
in peripheren Abschnitten der Elektroden 7 und 8 gemäßigt.
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5 ist ein Beispiel eines
Vakuumventils, bei dem die Aussparungsabschnitte 7a und 8a in
einem zentralen Abschnitt der Kontaktflächen von sowohl der fixierten
als auch der bewegbaren Elektroden 7 und 8 ausgebildet
ist, und in diesem Fall ist eine Abnahme der Unterbrechungs-Performance
im Vergleich dazu beobachtet worden, wenn kein Aussparungsabschnitt 7a oder 8a insgesamt
vorgesehen war. Als Folge der Inspektion der Oberfläche der Elektroden 7 und 8 nach
der Unterbrechung hat es sich erwiesen dass die Beschädigung der
bewegbaren Elektrode 8 intensiv vorhanden war, und dass
die bewegbare Elektrode 8 der Grund für ein fehlerhaftes Unterbrechen
war. Dies liegt an den folgenden Gründen:
- 1.
Wenn die Elektroden 7 und 8 jeweils Aussparungsabschnitte 7a und 8a aufweisen,
treten lokale Temperaturanstiege leicht während der Unterbrechung eines
großen
Stroms auf, da der Wert des elektrischen Feldes an den Eckabschnitten der
Aussparungsabschnitte 7a und 8a mit höherer Wahrscheinlichkeit
hoch ist und wobei ein Verteilen bzw. Ausbreiten des elektrischen
Bogens im Vergleich zu flachen Kontaktflächen gering ausgebildet ist,
wodurch es wahrscheinlicher wird, dass die Performance der Unterbrechung
eines großen
Stroms im Vergleich zu flachen Kontaktflächen abnimmt; und
- 2. wie in 5 gezeigt,
tritt ein Neigen bei der bewegbaren Elektrode 8 als Teil
der Bewegung während
der tatsächlichen
Kontaktunterbrechung aufgrund der Spalten zwischen der Führung 12 und der
bewegbaren Elektrodenstange 5 auf, und wobei sich als Folge
davon der Abstand zwischen der bewegbaren Elektrode 8 und
der Elektrodenschirmung 9 verringert, was zu einem Wert
des elektrischen Feldes der bewegbaren Elektrode 8 führt, welcher
dadurch sogar noch höher
wird.
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Bei
dem Vakuumventil gemäß der zweiten Ausführungsform
ist der Aussparungsabschnitt 7a lediglich in einem zentralen
Abschnitt der Kontaktfläche
der fixierten Elektrode 7 angeordnet, wobei die bewegbare
Elektrode 8 eine flache Form mit keinem Aussparungsabschnitt 8a aufweist.
Als Folge von Versuchen mit Unterbrechungen von großen Strömen hat
sich eine gute Performance dargestellt, wobei dies aufgrund der
folgenden Gründe
zurückzuführen ist:
- 1. Eine Konvergenz des lokalen elektrischen
Feldes wird dadurch eliminiert, dass kein Aussparungsabschnitt 8a in
der bewegbaren Elektrode 8 vorgesehen ist, wobei die lokalen
Temperaturanstiege aufgrund dessen verhindert werden, dass der elektrische
Bogen sich leicht verteilt bzw. ausbreitet, und obwohl eine Verschlechterung
des elektrischen Feldes aufgrund der Nähe zu der Elektrodenschirmung 9 vorliegt,
führt dies
nicht zu einer Beschränkung;
und
- 2. da der Aussparungsabschnitt 7a in der fixierten Elektrode 7 angeordnet
ist, ist ein Ausbreiten des elektrischen Bogens geringfügig schlechter,
und der Wert des elektrischen Feldes ist in Eckabschnitten aufgrund
des Aussparungsabschnitts 7a höher, da jedoch der Abstand
von der Elektrodenschirmung 9 einheitlich beibehalten wird,
verschlechtert sich das elektrische Feld der fixierten Elektrode 7 nicht,
sondern anstelle davon wird eine ausgeglichene Konstruktion ausgebildet.
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Die
gute Performance des Unterbrechens von großen Strömen wird aufgrund der vorstehenden Gründe erzielt.
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Ausführungsform 3
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6 ist eine Querschnittsansicht,
welche ein Vakuumventil gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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In 6 ist eine endfixierte Schirmung 9a an der
endfixierten Endplatte 2 angebracht, und der Aussparungsabschnitt 7a ist
in einem zentralen Abschnitt der Kontaktfläche der fixierten Elektrode 7 angeordnet.
Diese endfixierte Schirmung 9a verhindert, dass die innere
Wandfläche
des elektrisch isolierenden Rohrs 1 durch einen metallischen
Dampf verunreinigt wird, welcher durch die fixierte Elektrode 7 und die
bewegbare Elektrode 8 während
der elektrischen Stromunterbrechung erzeugt wird.
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Als
nächstes
wird die elektrische Performance des Vakuumventils gemäß der dritten
Ausführungsform
erläutert
werden.
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In 6 ist die endfixierte Schirmung 9a an der
endfixierten Endplatte 2 angebracht. Die Charakteristiken
des Vakuumventils mit dieser Konfiguration umfassen die Tatsache,
dass gestufte Abschnitte und Hilfspassungen, welche erforderlich
sind, wenn eine Schirmung an einem elektrisch isolierenden Rohr 1 angebracht
wird, welche durch eine Keramik ausgebildet wird, nicht länger erforderlich
sind, wodurch es möglich
wird, dass sich die axiale Länge
des elektrisch isolierenden Rohrs 1 verkürzt, wobei
jedoch andererseits das elektrische Feld in der Umgebung der bewegbaren
Elektrode 8 eingeschränkt
wird, da das elektrische Potential der endfixierten Schirmung 9a gleich
dem elektrischen Potential der fixierten Elektrode 7 ist,
wodurch es erforderlich wird, dass verhältnismäßig geringe Arbeits- bzw. Betriebsspannungen
verwendet werden.
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Bei
dieser Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist der Aussparungsabschnitt 7a in
einem zentralen Abschnitt der Kontaktfläche der fixierten Elektrode 7 angeordnet,
und die Kontaktfläche der
bewegbaren Elektrode 8 ist flach, wodurch Verschlechterungen
des elektrischen Feldes aufgrund des Aussparungsabschnitts verhindert
werden, und wobei eine Schweißeinprägung an
einer einzelnen Seite radial versetzt von der zentralen Achse erzeugt wird,
ohne dass die Performance der Unterbrechung von großen Strömen verringert
wird, wodurch es möglich
wird, die Kraft zum Lösen
der Schweißung abzusenken.
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Ausführungsform 4
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7 ist eine Querschnittsansicht,
welche ein Vakuumventil gemäß der vierten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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In 7 ist eine endbewegte Schirmung 9b an
der endbewegten Endplatte 3 angebracht, und der Aussparungsabschnitt 8a ist
in einem zentralen Abschnitt der Kontaktfläche der bewegbaren Elektrode 8 angebracht.
Die endbewegte Schirmung 9b verhindert, dass die innere
Wandfläche
des elektrisch isolierenden Rohrs 1 durch ein metallisches
Pulver bzw. einen metallischen Dampf bzw. metallischen Nebel verunreinigt
wird, welcher durch die fixierte Elektrode 7 und die bewegbare
Elektrode 8 während
der Unterbrechung des elektrischen Stroms erzeugt wird.
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Bei
dieser Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist das elektrische Potential der endbewegten
Schirmung 9b die gleiche wie das elektrische Potential
der bewegbaren Elektrode 8, und der Aussparungsabschnitt 8a ist
in einem zentralen Abschnitt der Kontaktfläche der bewegbaren Elektrode 8 angeordnet,
und wobei die Kontaktfläche
der fixierten Elektrode 7 flach ist, wodurch eine Verschlechterung des
elektrischen Feldes aufgrund des Aussparungsabschnitts verhindert
wird, und wobei eine Schweißeinprägung an
einer einzelnen Seite radial von der zentralen Achse versetzt erzeugt
wird, ohne dass die Performance der Unterbrechung von großen Strömen vermindert
wird, wodurch es ermöglicht
wird, dass die Kraft des Loslassens der Schweißung abgesenkt wird.
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Wie
vorstehend erläutert,
wird gemäß einem ersten
Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Vakuumventil bereit gestellt,
welches aufweist:
einen Vakuumbehälter mit einem inneren Abschnitt, der
durch eine endfixierte Endplatte und eine endbewegte Endplatte abgedichtet
ist, die an ersten bzw. zweiten Endabschnitten eines zylindrischen,
elektrisch isolierenden Rohrs angeordnet sind;
eine fixierte
Elektrodenstange, die an der endfixierten Endplatte gesichert ist,
wobei eine fixierte Elektrode an einem Endabschnitt der fixierten
Elektrodenstange angeordnet ist;
eine bewegbare Elektrodenstange,
wobei eine bewegbare Elektrode, die dazu fähig ist, die fixierte Elektrode
zu kontaktieren und sich von dieser zu trennen, an einem Endabschnitt
der bewegbaren Elektrodenstange angeordnet ist; und
eine Elektrodenschirmung,
die an dem elektrisch isolierenden Rohr gesichert ist und die fixierte
Elektrode und die bewegbare Elektrode umgibt, wobei die Elektrodenschirmung
eine innere Wandfläche
des elektrisch isolierenden Rohrs daran hindert, dass diese durch
einen metallischen Dampf verunreinigt wird, welcher durch die fixierte
Elektrode und die bewegbare Elektrode während der Unterbrechung des
elektrischen Stroms erzeugt wird,
wobei ein Aussparungsabschnitt
in einem zentralen Abschnitt von lediglich entweder einer Kontaktfläche der
bewegbaren Elektrode oder einer Kontaktfläche der fixierten Elektrode
ausgebildet ist, wobei eine Schweißeinprägung an einer einzelnen Seite
radial von der zentralen Achse versetzt erzeugt wird, wodurch es
möglich
wird, dass das Lösen
der Schweißung
durch eine geringe Kraft bewerkstelligt werden kann, und wodurch
eine hohe Performance möglich wird,
und
wobei ein kostengünstiges
Vakuumventil bereit gestellt wird, bei dem der Kontaktwiderstand
stabil und gering ist sowie der Elektrodenverschleiß reduziert wird.
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Bei
dem Vakuumventil gemäß der vorliegenden
Erfindung kann der Aussparungsabschnitt nur an der fixierten Elektrode
ausgebildet werden, wobei, obwohl ein Abschnitt in der fixierten
Elektrode auftritt, in welchem der Wert des elektrischen Feldes
hoch ist, der Abstand der Elektrodenschirmung einheitlich beibehalten
wird und das elektrische Feld der fixierten Elektrode sich nicht
verschlechtert, wodurch ein Loslassen der Schweißung durch eine geringe Kraft ermöglicht wird,
und eine hohe Performance sowie ein kostengünstiges Vakuumventil möglich wird,
welches bereit zu stellen ist, und in welchem der Kontaktwiderstand
stabil und gering ist sowie der Elektrodenverschleiß reduziert
wird.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Vakuumventil
bereit gestellt, welches aufweist:
einen Vakuumbehälter mit
einem inneren Abschnitt, welcher durch eine endfixierte Endplatte
und eine endbewegte Endplatte abgedichtet ist, die an ersten bzw.
zweiten Endabschnitten eines zylindrischen, elektrisch isolierenden
Rohrs angeordnet sind; eine fixierte Elektrodenstange, die an der
endfixierten Endplatte gesichert ist, wobei eine fixierte Elektrode an
einem Endabschnitt der fixierten Elektrodenstange angeordnet ist;
eine
bewegbare Elektrodenstange, wobei eine bewegbare Elektrode, die
dazu fähig
ist, die fixierte Elektrode zu kontaktieren und sich von dieser
zu trennen, an einem Endabschnitt der bewegbaren Elektrodenstange
angeordnet ist; und
eine endfixierte Schirmung, die an der
endfixierten Endplatte gesichert ist und die fixierte Elektrode
und die bewegbare Elektrode umgibt, wobei die endfixierte Schirmung
es verhindert, dass eine innere Wandfläche des elektrisch isolierenden
Rohrs durch einen metallischen Dampf verunreinigt wird, der von
der fixierten Elektrode und der bewegbaren Elektrode während der
Unterbrechung des elektrischen Stroms erzeugt wird,
wobei ein
Aussparungsabschnitt in einem zentralen Abschnitt von lediglich
einer Kontaktfläche
der fixierten Elektrode ausgebildet ist, wobei eine Schweißeinprägung an
einer einzelnen Seite radial von der zentralen Achse versetzt erzeugt
wird, wodurch ein Lösen
der Schweißung
mittels einer geringen Kraft möglich
wird und eine hohe Performance ermöglicht wird, wobei ein Vakuumventil
mit geringen Kosten bereit gestellt wird, bei dem der Kontaktwiderstand
stabil und gering ist und der Elektrodenverschleiß reduziert
wird.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Vakuumventil
bereit gestellt, welches aufweist:
einen Vakuumbehälter mit
einem inneren Abschnitt, der durch eine endfixierte Endplatte und
eine endbewegte Endplatte abgedichtet ist, die an ersten bzw. zweiten
Endabschnitten eines zylindrischen, elektrisch isolierenden Rohrs
angeordnet sind;
eine fixierte Elektrodenstange, die an der
endfixierten Endplatte gesichert ist, wobei eine fixierte Elektrode an
einem Endabschnitt der fixierten Elektrodenstange angeordnet ist;
eine
bewegbare Elektrodenstange, wobei eine bewegbare Elektrode, die
dazu fähig
ist, die fixierte Elektrode zu kontaktieren und sich von dieser
zu trennen, an einem Endabschnitt der bewegbaren Elektrodenstange
angeordnet ist; und
eine endbewegte Schirmung, die an der endbewegten
Endplatte gesichert ist und die fixierte Elektrode und die bewegbare
Elektrode umgibt, wobei die endbewegte Schirmung es verhindert,
dass eine innere Wandfläche
des elektrisch isolierenden Rohrs durch einen metallischen Dampf
verunreinigt wird, welcher durch die fixierte Elektrode und die
bewegbare Elektrode während
der Unterbrechung des elektrischen Stroms erzeugt wird,
wobei
ein Aussparungsabschnitt in einem zentralen Abschnitt von lediglich
einer Kontaktfläche
der bewegbaren Elektrode ausgebildet ist, wobei eine Schweißeinprägung an
einer einzelnen Seite radial von der zentralen Achse versetzt erzeugt
wird, wodurch das Lösen
der Schweißung
mittels einer geringen Kraft möglich
wird, und wodurch eine hohe Performance und ein Vakuumventil mit
geringen Kosten ermöglicht
wird, bei dem der Kontaktwiderstand stabil und gering ist sowie
der Elektrodenverschleiß reduziert
wird.