DE9417344U1 - Störlichtbogen-Schutzvorrichtung für Schaltanlagen zur Verteilung elektrischer Energie - Google Patents
Störlichtbogen-Schutzvorrichtung für Schaltanlagen zur Verteilung elektrischer EnergieInfo
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Description
12.10.94
Störlichtbogen-Schutzvorrichtung für Schaltanlagen zur Verteilung elektrischer Energie
Die Erfindung betrifft eine Störlichtbogen-Schutzvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 beschrieben wird.
Derartige Schutzvorrichtungen weisen einen sogenannten Kurzschließer oder Kurzschließerpatrone auf, wie sie z.B in
der DE-U 92 15 609 gezeigt und beschrieben ist. Diese Kurzschließerpatronen bestehen zum Beispiel aus zwei zylindrischen
Komponenten aus elektrisch leitfähigem Material, die über ein Isolierrohr mechanisch fest miteinander verbunden,
elektrisch jedoch gegeneinander isoliert sind, wobei sie koaxial ineinander gesetzt sind, so daß ein Spalt entsteht.
Um zu verhindern, daß es beim Anliegen der Betriebsspannung zu unerwünschten Stromüberschlägen kommt, befindet sich der Spalt
dauerhaft im Hochvakuum.
Da beim Bau elektrischer Energieverteilungsanlagen üblicherweise von einer Lebensdauer im Bereich 20 - 30 Jahre ausgegangen
wird, sind an eine S tor lichtbogen-Schutz vor richtung entsprechend
hohe Anforderungen bzgl. Sicherheit und Langzeitzuverlässigkeit verknüpft. Für die in einer solchen Schutzvorrichtung
verwendeten Kurzschließerpatronen bedeutet dies vor allem, daß der Restgasdruck innerhalb der verschlossenen Patrone
im Hinblick auf Durchschlagsfestigkeit während der gesamten Lebensdauer nicht höher als 10~4 mbar werden darf.
Aufgabe der Erfindung ist daher, zum einen die Güte des Vakuums innerhalb einer Kurzschließerpatrone einer
Störlichtbogen-Schutzvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 dauerhaft zu verbessern, zum anderen die Qualität
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und Langzeitzuverlässigkeit eines Kurzschließers deutlich zu erhöhen.
Die Verbesserung des Vakuums wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß in die Kurzschließerpatrone ein Getter eingebracht wird, das nach seiner Aktivierung für eine dauerhafte Sorption
von Restgasmolekülen sorgt.
In den Unteransprüchen sind besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gekennzeichnet.
Besonders günstig ist es, wenn die leitfähigen Komponenten der Kurzschließerpatrone aus sauerstofffreiem Kupfer in besonders
gasarmer Qualität bestehen und die Isolierteile aus einer ultrahochdichten, temperaturbeständigen Keramik bestehen.
Eine einfache Montage bei geringer Volumenbeanspruchung ergibt sich, wenn das Getter aus einem Band besteht, das je nach
erforderlicher Länge in Form eines Ringes oder einer Spirale
um einen inneren Kupferzylinder im Bereich unterhalb eines
Isolierrohres gewunden ist.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn ein ringförmiger Schutzschirm zur Verhinderung der Kondensation von
Lotbestandteilen an der Getteroberfläche vorhanden ist, wobei der Schutzschirm vorzugsweise aus sauerstofffreiem Kupferblech
besteht, wodurch in einfacher Weise sichergestellt wird, daß die Lotbestandteile bei der Fertigung aufgrund ihres erhöhten
Vakuumdampfdruckes nicht die Getter ober fläche deaktivieren.
Damit gleichzeitig eine gute Zugänglichkeit des Getters für die Restgasmoleküle gewährleistet ist, weist der Schutzschirm
eine strukturierte Formgebung auf.
Wenn das Getter aus Bandmaterial besteht und die Form einer
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Uhrfeder aufweist, wobei das Getter entweder zwischen einer Basisfläche eines hutartigen Zentrierstücks und einer
Bodenfläche eines äußeren Kupferbechers oder zwischen einer Kopffläche eines Zentrierstücks und einer Bodenfläche eines
Sacklochs an einer Stirnseite eines inneren Kupferzylinders angeordnet ist, entfällt die Erfordernis einer Abschirmung des
Getters vor kondensierenden Lotbestandteilen, wobei eine gute Zugänglichkeit für die absorbierenden Restgasmoleküle
weiterhin gegeben ist.
Anhand der Zeichnungen, in der Ausführungsbeispiele dargestellt sind, sollen die Erfindung, weitere
Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung und weitere Vorteile näher beschrieben und erläutert werden.
Es zeigt:
Fig. 1 eine Darstellung einer ersten Ausführungsform der
Kurzschließerpatrone,
Fig. 2 eine Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Kurzschließerpatrone und
Fig. 3 eine Darstellung einer dritten Ausführungsform der Kur &zgr; sch1ießerpatrone.
Die Ausführungsbeispiele beziehen sich speziell auf die sog. Kurzschließerpatrone, über die im Störfall der Störlichtbogen
schon kurz nach seinem Entstehen in einen satten metallischen Kurzschluß überführt wird, der dann solange besteht, bis der
vorgeordnete Leistungsschalter für eine endgültige Stromabschaltung gesorgt hat.
Die Kurzschließerpatrone besteht im wesentlichen aus zwei zylindrischen
Komponenten aus elektrisch hochleitfähigem Metall, vorzugsweise Kupfer, die über ein Isolierrohr, vorzugsweise
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Keramik, mechanisch fest miteinander verbunden, elektrisch jedoch
gegeneinander isoliert sind, wobei sie koaxial ineinander gesetzt sind, so daß ein Spalt entsteht, der im Hinblick auf
die geforderten extrem kurzen Auslösezeiten nur ca. 1 mm beträgt.
Geeignet ist vor allem ein sauerstofffreies Kupfer, das als
OFHC (Certified-Grade) Kupfer bekannt ist und spezielle Keramik, das vorzugsweise aus einer dichten Aluminiumoxid-Qualität
mit mindestens 96% Al2O3-Gehalt besteht.
Die Einhaltung der Forderung nach Durchschlagfestigkeit, die sich aus der sog. Paschen-Kurve ableitet und die i.ü. in
gleicher Weise für die bekannten, bevorzugt im Mittelspannungsbereich eingesetzten Vakuumschaltkammern gilt, ist besonders
kritisch im Bereich des Spaltes, wo eine vergleichsweise große gasende Oberfläche einer nur kurzen Durchschlagsstrecke
gegenübersteht.
Die Wahl des Getterwerkstoffs hängt dabei vor allem von der
Zusammensetzung des Restgases, elektrischen Isolationsforderungen und der Betriebstemperatur ab.
Geeignete Getterwerkstoffe können z.B. aus einer Zirkon-Aluminium-Legierung
sein.
Die Größe des Getters richtet sich nach der über die projizierte Lebensdauer des Kurzschließers anfallende Gasmenge,
die Geometrie wird vor allem durch den Unterbringungsort bestimmt.
Bei der in Fig.l gezeigten Ausführungsform einer
Kurzschließerpatrone besteht das Getter aus einem Band 4, das je nach erforderlicher Länge in Form eines Ringes oder einer
Spirale um den inneren Kupferzylinder Ib im Bereich unterhalb
des Isolierrohres 2 gewunden wird. Ein zusätzlicher, ringförmiger Schutzschirm 5, der bevorzugt aus sauerstofffreiem
Kupferblech besteht, soll verhindern, daß beim Lotverschluß der Patrone flüchtige Lotbestandteile aufgrund
► ♦ # * · · «ft
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ihres erhöhten Vakuumdampfdrucks auf der Getteroberfläche kondensieren
und diese dadurch teilweise oder auch völlig deaktivieren. Durch die strukturierte Formgebung des Blechschirms
wird gleichzeitig eine gute Zugänglichkeit des Getters für die Restgasmoleküle gewährleistet, d.h. der Schirm darf die
Zugänglichkeit der Gasmoleküle zum Getter nicht beeinträchtigen.
In den Figuren 2 und 3 sind Aufuhrungsbeispiele dargestellt,
bei dem sich das Getter, das wiederum aus Bandmaterial besteht und in diesem Fall die Form einer Uhrfeder hat, zwischen der
Basisfläche des hutartigen Zentrierstücks 3 und der Bodenfläche des äußeren Kupferbechers la (Fig. 2) bzw. zwischen
der Kopffläche des Zentrierstücks 3 und der Bodenfläche des Sacklochs an der Stirnseite des inneren Kupferzylinders Ib
befindet (Fig. 3). In beiden Fällen ist eine Abschirmung des Getters vor kondensierenden Lotbestandteilen nicht erforderlich.
Durch gezielte Aussparungen in der Formgebung des Zentrierstücks ist sowohl eine ausreichende Entgasungsmöglichkeit
in der Evakuierungsphase der Patronenfertigung als auch ein ausreichender Zugang der Restgasmoleküle zum Getter
gegeben.
Claims (10)
1. Störlichtbogen-Schutzvorrichtung für Schaltanlagen zur Verteilung elektrischer Energie, bestehend aus mindestens
einer Kurzschließerpatrone mit Isolierteilen und elektrisch leitfähigen Komponenten zur Erzeugung eines
metallischen Kurzschlusses, wobei die elektrisch leitfähigen Komponenten im wesentlichen in einem Vakuum
angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurzschließerpatrone zur Verbesserung der Vakuumeigenschaften
einen Getter enthält.
2. Störlichtbogen-Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähigen Komponenten der
Kurzschließerpatrone aus sauerstofffreiem, hochreinem Kupfer in gasarmer Qualität bestehen und die Isolierteile
aus hochvakuumdichter Keramik bestehen.
3. Störlichtbogen-Schutzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das Getter aus einem Band (4) besteht, das je nach erforderlicher Länge in Form eines
Ringes oder einer Spirale um einen inneren Kupferzylinder (Ib) im Bereich unterhalb eines Isolierrohres (2)
gewunden ist.
4. Störlichtbogen-Schutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein
ringförmiger Schutzschirm (5) zur Verhinderung der Kondensation von Lotbestandteilen an der Getteroberfläche
vorhanden ist.
5. Störlichtbogen-Schutzvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzschirm (5) aus sauerstofffreiem
Kupferblech besteht.
Klöckner-Moeller GmbH -7- 0 429 GM
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6. Störlichtbogen-Schutzvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzschirm (5) eine strukturierte Formgebung aufweist.
7. Störlichtbogen-Schutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das
Getter (4) aus Bandmaterial besteht und die Form einer Uhrfeder aufweist.
8. Störlichtbogen-Schutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das
Getter (4) zwischen einer Basisfläche eines hutartigen Zentrierstücks (3) und einer Bodenfläche eines äußeren
Kupferbechers (la) angeordnet ist.
9. Störlichtbogen-Schut&zgr;vorrichtung nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Getter (4) zwischen einer Kopffläche eines
Zentrierstücks (3) und einer Bodenfläche eines Sacklochs
an einer Stirnseite eines inneren KupferZylinders (Ib)
befindet.
10. Störlichtbogen-Schutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein
Zentrierstück (3) mit Aussparungen vorhanden ist, wobei die Aussparungen sowohl für eine ausreichende
Entgasungsmöglichkeit in der Evakuierungsphase der Patronenfertigung als auch für einen ausreichenden Zugang
der Restgasmoleküle zum Getter (4) vorgesehen sind.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9417344U DE9417344U1 (de) | 1994-10-28 | 1994-10-28 | Störlichtbogen-Schutzvorrichtung für Schaltanlagen zur Verteilung elektrischer Energie |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9417344U DE9417344U1 (de) | 1994-10-28 | 1994-10-28 | Störlichtbogen-Schutzvorrichtung für Schaltanlagen zur Verteilung elektrischer Energie |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE9417344U1 true DE9417344U1 (de) | 1996-02-22 |
Family
ID=6915442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE9417344U Expired - Lifetime DE9417344U1 (de) | 1994-10-28 | 1994-10-28 | Störlichtbogen-Schutzvorrichtung für Schaltanlagen zur Verteilung elektrischer Energie |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE9417344U1 (de) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007063446B3 (de) * | 2007-12-21 | 2009-04-23 | Siemens Ag | Vakuumschaltröhre |
| DE102008024419B3 (de) * | 2008-05-16 | 2009-12-31 | Siemens Aktiengesellschaft | Schaltkammer |
-
1994
- 1994-10-28 DE DE9417344U patent/DE9417344U1/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| DE102007063446B3 (de) * | 2007-12-21 | 2009-04-23 | Siemens Ag | Vakuumschaltröhre |
| DE102008024419B3 (de) * | 2008-05-16 | 2009-12-31 | Siemens Aktiengesellschaft | Schaltkammer |
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