EP0354445B1 - Schaltkammer eines Vakuumschalters - Google Patents

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EP0354445B1
EP0354445B1 EP89114173A EP89114173A EP0354445B1 EP 0354445 B1 EP0354445 B1 EP 0354445B1 EP 89114173 A EP89114173 A EP 89114173A EP 89114173 A EP89114173 A EP 89114173A EP 0354445 B1 EP0354445 B1 EP 0354445B1
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EP
European Patent Office
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contact
contact pin
fixed
face
end part
Prior art date
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EP89114173A
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English (en)
French (fr)
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EP0354445A3 (en
EP0354445A2 (de
Inventor
Karl Dipl.-Ing. Stegmüller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schneider Electric Sachsenwerk GmbH
Original Assignee
Sachsenwerk AG
AEG Sachsenwerk GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/662—Housings or protective screens
    • H01H33/66207—Specific housing details, e.g. sealing, soldering or brazing
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/662—Housings or protective screens
    • H01H33/66238—Specific bellows details
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/662—Housings or protective screens
    • H01H33/66238—Specific bellows details
    • H01H2033/66246—Details relating to the guiding of the contact rod in vacuum switch belows

Definitions

  • the invention relates to a switching chamber of a vacuum switch according to the preamble of the claim.
  • a known switching chamber of this type (DE-A-20 07 676) encloses in a housing having an insulating tube, a fixed contact on a fixed contact bolt, which engages centrally through a disk-shaped end piece.
  • This end piece is shaped in the manner of a half-wave in the outer edge region and is butt-soldered with its outer cut edge end to the end face of the insulating tube.
  • the inner cut edge end of the end part is fastened to the outer surface of the fixed contact bolt which carries the switching chamber.
  • the fixed contact is opposed by a movable contact, which is also fixed to a contact pin, which is connected in a vacuum-tight manner to the other end of the insulating tube by means of a bellows and an end cover.
  • the movable contact touches the stationary contact under the force of a contact force spring.
  • the end part on the fixed contact pin is additionally provided with an outer membrane cover, so that this end part forms a hollow end plate.
  • An elastomeric material such as rubber, polyurethane or the like, is filled into the cavity formed in this way, which dampens shocks and reduces bumping phenomena which occur when the device is switched on.
  • the outer membrane cover serves to stiffen the end part, to which the filling material in the cavity also contributes. In practical operation, therefore, considerable forces are still transmitted to the insulating tube via the end plate, which in particular means that small-area connection point between the end part and the insulating tube is mechanically heavily loaded.
  • the invention has for its object to take measures in a control chamber according to the preamble of the claim, by means of which elastic deformations and the associated stresses remain limited to low values.
  • the end part is an elastic component due to its deformation that has at least one whole shaft, despite its low spring constant. If correspondingly large vibrations occur, the resulting forces are not intercepted by the end part on the fixed contact bolt alone, but also by the buffer arranged there, which then interacts directly with the ceramic tube. It is thus possible to largely mechanically decouple the housing, as a result of which the shock loads acting on the fixed contact, especially when it is switched on, are not or only to a small extent transferred to the components and connection points of the housing.
  • the selected version is also insensitive to the forces acting in the case of large short-circuit currents in multi-phase networks in the lateral direction to the axis of the switching chamber.
  • the switching chamber consists of a movable contact 1, and a stationary contact 2, the stationary contact pin 3 of which is connected to a crossbar 7 via a screw connection 11 according to FIG.
  • the contacts 1, 2 are surrounded by a housing which consists of two ceramic tubes 5a, 5b and an intermediate jacket tube 6 made of metal.
  • the housing is connected to the fixed contact pin 3 via the end part 4.
  • the chamber is closed in a vacuum-tight manner by an end cover 16 and a bellows 17.
  • a guide bush 8 supports the contact pin 1 a of the movable contact 1.
  • the guide bush 8 is mounted in the support body 9.
  • FIG. 2 shows an embodiment of the end part 4 with a cross section in the form of a simple shaft.
  • the end part 4 is fastened with its outer cut edge end 4a to the end face 14 of the ceramic tube 5, while it is also fastened with its end face to the outer surface 12 of the contact bolt 3 at the inner cut edge end 4b.
  • a multi-shaft end part 4 is shown especially for switching chambers with a large diameter.
  • the connection points are subject to the same criteria as in FIG. 2. It is particularly advantageous if the length of the neutral fiber of the End part is at least 1.5 times longer than the linear distance a between the outer fastening parts and the lateral surface 12 of the contact bolt 3. Such a design also allows forces acting in the lateral or twisting direction to be absorbed on the fixed contact 2 without endangering the housing.
  • the end part 4 not only has a wavy shape, but that it is attached with the end face to the connecting pieces 5a and 3, respectively.
  • the shrinkage stresses which arise due to the different thermal expansion coefficients of the ceramic material and the material for the end part can be kept within low limits. These shrinkage stresses decrease with the ratio of the thicknesses s of the end part 4 to the thickness t of the ceramic tube 5a.
  • the frontal attachment to both ends of the end part 4 means a certain flexibility of the same. Due to this articulation, the spring constant of the end part 4 is lower than with a fastening which corresponds to a rigid clamping.
  • the attachment of the end part 4 with the contact pin 3 also secures the under asymmetric loads large short-circuit currents possible adjustment forces in the sense of a slight rotation of the contact bolt around the end part 4.
  • the end part 4 is an elastic component despite its low spring constant. So that the housing does not swing up and down due to slight vibrations, an elastic support ring 15 is arranged without a gap between the guide bushing 8 and the support body 9.
  • a buffer 10 is arranged around the fixed contact pin, against which the housing can preferably strike with the outer edge of the ceramic tube 5a in the event of elastic deflections. Such elastic deformations are limited by this buffer and thus ensure that the associated stresses remain limited to low values.

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  • High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schaltkammer eines Vakuumschalters gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.
  • Eine bekannte Schaltkammer dieser Art (DE-A-20 07 676) umschließt in einem ein Isolierrohr aufweisenden Gehäuse einen ortsfesten Kontakt an einem feststehenden Kontaktbolzen, der zentral ein scheibenförmiges Abschlußstück durchgreift. Dieses Abschlußstück ist im äußeren Randbereich nach Art einer Halbwelle ausgeformt und mit seinem äußeren Schnittkantenende stumpf auf die Stirnseite des Isolierrohres aufgelötet. Das Innere Schnittkantenende des Abschlußteils ist an der Mantelfläche des feststehenden Kontaktbolzens befestigt, der die Schaltkammer trägt. Dem ortsfesten Kontakt steht ein beweglicher Kontakt gegenüber, der ebenfalls an einem Kontaktbolzen festgesetzt ist, welcher mittels eines Faltenbalges und eines Abschlußdeckels vakuumdicht mit dem anderen Ende des Isolierrohres verbunden ist. Der bewegliche Kontakt berührt in der eingeschalteten Stellung unter der Kraft einer Kontaktkraftfeder den ortsfesten Kontakt. Das Abschlußteil am feststehenden Kontaktbolzen ist zusätzlich mit einem äußeren Membrandeckel versehen, so daß dieser Abschlußteil eine hohle Endplatte bildet. In den so gebildeten Hohlraum ist ein elastomeres Material, wie Gummi, Polyurethan oder dergleichen eingefüllt, das Stöße dämpft und Prellerscheinungen verringert, die beim Einschalten auftreten. Der äußere Membrandeckel dient der Versteifung des Abschlußteils, wozu auch das Füllmaterial im Hohlraum beiträgt. Im praktischen Betrieb werden daher noch immer beachtliche Kräfte über die Abschlußplatte auf das Isolierrohr übertragen, wodurch besonders die kleinflächige Verbindungsstelle zwischen dem Abschlußteil und dem Isolierrohr mechanisch stark belastet wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Schaltkammer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs Maßnahmen zu treffen, durch welche elastische Verformungen und die damit verbundenen Beanspruchungen auf niedrige Werte begrenzt bleiben.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Patentanspruches.
  • Bei diesem Aufbau ist das Abschlußteil aufgrund seiner wenigstens eine ganze Welle aufweisenden Verformung trotz seiner geringen Federkonstanten ein elastisches Bauteil. Treten entsprechend große Schwingungen auf, dann werden die daraus resultierenden Kräfte nicht von dem Abschlußteil am feststehenden Kontaktbolzen allein, sondern zusätzlich von dem dort angeordneten Puffer abgefangen, der dann direkt mit dem Keramikrohr zusammenwirkt. Es gelingt so, eine weitgehende mechanische Entkopplung des Gehäuses, wodurch die auf den ortsfesten Kontakt vor allem beim Einschalten einwirkenden Stoßbelastungen nicht oder nur in geringem Maße auf die Bauteile und Verbindungsstellen des Gehäuses übertragen werden. Die gewählte Ausführung ist außerdem auch unempfindlich gegen die bei großen Kurzschlußströmen in mehrphasigen Netzen in seitlicher Richtung zur Achse der Schaltkammer wirkenden Kräfte.
  • Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Schaltkammer und
    • Fig. 2 die Befestigung eines Abschlußteils.
  • Die Schaltkammer besteht aus einem beweglichen Kontakt 1, und einem ortsfesten Kontakt 2, dessen ortsfester Kontaktbolzen 3 nach Figur 1 über eine Schraubverbindung 11 mit einer Traverse 7 verbunden ist. Die Kontakte 1, 2 sind von einem Gehäuse umgeben, das aus zwei Keramikrohren 5a, 5b und einem dazwischen angeordneten Mantelrohr 6 aus Metall besteht. Das Gehäuse ist über das Abschlußteil 4 mit dem ortsfesten Kontaktbolzen 3 verbunden. Auf der Seite des beweglichen Kontaktes 1 wird die Kammer durch einen Abschlußdeckel 16 und einen Faltenbalg 17 vakuumdicht verschlossen. Eine Führungsbuchse 8 stützt den Kontaktbolzen 1a des beweglichen Kontakts 1. Die Führungsbuchse 8 ist im Stützkörper 9 gelagert.
  • In Figur 2 ist eine Ausführungsform des Abschlußteils 4 mit einem Querschnitt in Gestalt einer einfachen Welle dargestellt. Das Abschlußteil 4 ist mit seinem äußeren Schnittkanten-Ende 4a an der Stirnfläche 14 des Keramikrohres 5 befestigt, während es am inneren Schnittkanten-Ende 4b ebenfalls mit seiner Stirnseite an der Mantelfläche 12 des Kontaktbolzens 3 befestigt ist. In Figur 1 ist besonders für Schaltkammern mit großem Durchmesser ein mehrwelliges Abschlußteil 4 dargestellt. Dabei unterliegen die Verbindungsstellen aber denselben Kriterien, wie bei Figur 2. Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Länge der neutralen Faser des Abschlußteils wenigstens 1,5 mal länger als die lineare Entfernung a zwischen der äußeren Befestigungssteile und der Mantelfläche 12 des Kontaktbolzens 3 beträgt. Eine solche Formgebung gestattet auch das Auffangen von in seitlicher oder verdrehender Richtung wirkenden Kräften auf den ortsfesten Kontakt 2, ohne das Gehäuse zu gefährden.
  • Es ist besonders vorteilhaft, daß das Abschlußteil 4 nicht nur eine wellige Form hat, sondern daß es jeweils mit der Stirnseite an den Anschlußstücken 5a bzw. 3 befestigt ist. Bezüglich der Befestigungsstelle mit dem Keramikrohr 5a können auf diese Weise die auf Grund der unterschiedlichen Wärmedehnungskoeffizienten des Keramikmaterials und des Werkstoffs für das Abschlußteil entstehenden Schrumpfspannungen in niedrigen Grenzen gehalten werden. Diese Schrumpfspannungen nehmen mit dem Verhältnis der Dicken s des Abschlußteils 4 zur Dicke t des Keramikrohres 5a ab. Außerdem bedeutet die stirnseitige Befestigung an beiden Enden des Abschlußteils 4 eine gewisse Gelenkigkeit derselben. Durch diese Gelenkigkeit wird die Federkonstante des Abschlußteils 4 niedriger als bei einer Befestigung, die einer starren Einspannung entspricht. Die Befestigung des Abschlußteils 4 mit dem Kontaktbolzen 3 sichert außerdem noch die bei asymmetrischen Belastungen unter großen Kurzschlußströmen möglichen Verstellkräfte im Sinne einer leichten Drehung des Kontaktbolzens um das Abschlußteil 4.
  • Das Abschlußteil 4 ist trotz seiner geringen Federkonstanten ein elastisches Bauteil. Damit das Gehäuse nicht durch geringe Erschütterungen auf- und abschwingt, ist zwischen der Führungsbuchse 8 und dem Stützkörper 9 ein elastischer Stützring 15 spaltfrei angeordnet. Außerdem ist um den ortsfesten Kontaktbolzen ein Puffer 10 angeordnet, gegen den das Gehäuse vorzugsweise mit dem äußeren Rand des Keramikrohrs 5a bei elastischen Ausschlägen anschlagen kann. Durch diesen Puffer werden solche elastischen Verformungen begrenzt und somit dafür gesorgt, daß die damit verbundenen Beanspruchungen auf niedrige Werte begrenzt bleiben.

Claims (1)

  1. Schaltkammer eines Vakuumschalters mit einem wenigstens ein Isolierrohr (5a, 5b) aufweisenden Gehäuse, mit einem ortsfesten Kontakt (2) an einem Kontaktbolzen (3), der über ein wellig geformtes Abschlußteil (4), das mit dem äußeren Schnittkantenende (4a) an der Stirnseite (14) des Isolierrohres (5a, 5b) und mit dem inneren Schnittkantenende (4b) an der Mantelfläche (12) dieses Kontaktbolzens (3) befestigt ist, die Schaltkammer trägt, mit einem beweglichen Kontakt (1) an einem Kontaktbolzen (1a), der über einen Faltenbalg (17) und einen Abschlußdeckel (16) vakuumdicht mit dem Isolierrohr (5a, 5b) verbunden ist, wobei der bewegliche Kontakt (1) in der eingeschalteten Stellung stirnseitig unter der Kraft einer Kontaktkraftfeder den ortsfesten Kontakt (2) berührt, und mit stoßdämpfenden Mitteln im Bereich des welligen Abschlußteils (4), dadurch gekennzeichnet, daß das Abschlußteil (4) wenigstens eine volle Welle besitzt, daß der Kontaktbolzen (1a) des beweglichen Kontakts (1) in einer Buchse (8) geführt ist, die in einem festen Stützkörper (9) gelagert ist, daß zwischen die Buchse (8) und den Stützkörper (9) ein elastischer Stützring (15) spaltfrei eingebaut ist und daß um den Kontaktbolzen (3) des ortsfesten Kontakts (2) ein Puffer (10) angeordnet ist, der mit der benachbarten Stirnfläche (14) des Keramikrohres (5) derart zusammenwirkt, daß die Stirnfläche (14) bei elastischen Ausschlägen gegen den Puffer (10) ausschlägt.
EP89114173A 1988-08-06 1989-08-01 Schaltkammer eines Vakuumschalters Expired - Lifetime EP0354445B1 (de)

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EP0354445A3 EP0354445A3 (en) 1990-12-12
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