EP0866481A2 - Vakuumkammer - Google Patents

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EP0866481A2
EP0866481A2 EP98103652A EP98103652A EP0866481A2 EP 0866481 A2 EP0866481 A2 EP 0866481A2 EP 98103652 A EP98103652 A EP 98103652A EP 98103652 A EP98103652 A EP 98103652A EP 0866481 A2 EP0866481 A2 EP 0866481A2
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EP
European Patent Office
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vacuum chamber
cylindrical body
hose
padding
movable contact
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EP98103652A
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EP0866481A3 (de
EP0866481B1 (de
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Günter Leonhardt
Harald Dr.-Ing. Fink
Erich Sonnenschein
Edgar Dr.-Ing. Dullni
Hans-Joachim Straube
Helmuth Leskosek
Oliver Dr.-Ing. Claus
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ABB Technology AG
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ABB Patent GmbH
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • 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
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    • H01H33/662—Housings or protective screens
    • H01H33/66207—Specific housing details, e.g. sealing, soldering or brazing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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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
    • H01H33/6606—Terminal arrangements

Definitions

  • the invention relates to a vacuum chamber according to the preamble of claim 1.
  • a vacuum chamber of the type mentioned at the outset has a cylindrical body, there is a vacuum and there is a movable and a fixed contact piece takes up, the fixed contact piece on a fixed contact stem and the movable contact piece is arranged on a movable contact stem, which are inserted inside the body in a vacuum-tight manner.
  • the vacuum chamber has at least one cylindrical tube section made of insulating material, more preferably Ceramic sage; the body is metallic at both ends Cover or a bellows closed vacuum-tight, the bellows Movement of the contact stem or the movable contact piece allowed.
  • the object of the invention is to provide a vacuum chamber of the type mentioned create, in the case of economical production, a cracking of the casting resin of temperature influences is avoided.
  • the padding can consist of ethylene-propylene-diene or ethylene-prop-ter rubber; she is special advantageously formed by a hose which has means with which the Hose is held cylindrical so that it can be easily pushed over the vacuum chamber can be; after coating, the agents are removed so that the Resilient tube - like a shrink tube - around the cylindrical body of the vacuum chamber laying around. The tube is in the state when the agent is removed are significantly smaller in diameter than the cylindrical body.
  • the material for the upholstery can also be ethylene-propylene mastics or polyethylene or cross-linked polyethylene can be used.
  • the material of the hose is chosen so that it is cast during the Switching chamber can withstand the elevated casting resin temperatures without the Shape or properties are changed.
  • the thickness of the upholstery Hose is to be chosen so that it seals during the pouring Mold to the mold core is suitable.
  • the material is to be selected that the different over a temperature range of -30 ° C to + 105 ° C. Compensates for the heat coefficient of the vacuum chamber and cracking on the casting resin prevents d. H. the upholstery must accommodate the different thermal expansions of the equalize the insulating ceramic section, copper and steel parts and the casting resin. This is achieved with the material mentioned in claim 2.
  • the upholstery forms a good bond with the resin and she does not affect the functional properties of the switching chamber and still has good self-insulation properties.
  • the upholstery is given a shape by the means that is easy to put on The installation of the upholstery is allowed via the cylindrical body simple.
  • Shrink sleeves are known per se.
  • Silicone or silicone rubber can also be used as the elastic material.
  • a vacuum chamber 10 has a cylindrical body 11, which comprises two cylindrical tube sections 12, 13 made of insulating ceramic, preferably made of Al 2 O 3 , which are connected to one another with the interposition of a metallic ring 14.
  • the metallic ring serves to hold a screen located inside the vacuum chamber 10.
  • the end edge 15 of the cylindrical body 11 lying at the top in the drawing is covered with a metal cover 16 which is penetrated by a fixed contact stem 17 which carries a non-illustrated fixed contact piece at its inner end.
  • a contact connection 18 is connected perpendicular to the central axis MM of the vacuum chamber 10, to which an upper feed line can be fastened by means of a screw connection 19.
  • the other, bottom end 20 of the lower insulating section 13 is connected to a cylindrical metallic pipe section 21, which is of a movable Contact stem 22 is penetrated, between in a manner not shown the movable contact stem 22 and the metallic portion 21 Bellows is arranged, the movement of the movable contact stem 22 in Direction of the central axis M-M permitted; at the inner end of the movable contact stem 22 there is a movable contact piece, which with the fixed Contact piece forms a contact point.
  • a flexible band 23 which is connected to a contact terminal 24 is connected to a lower feed line by means of a screw connection 25 can be.
  • the contact stem 22 is connected to a drive rod 26.
  • the vacuum chamber 10 is, as can be seen from the FIG., In a cast resin insulation 30 cast in, which has a section 31 which surrounds the cylindrical body 11, the insulating body 30, 31 also enclosing the cover 16 and the contact connection 18. At the front end of the body 11 of the vacuum chamber 10, from which the movable Contact stem 22 protrudes, a section adjoins section 31 Collar 32 on the one hand encloses the contact terminal 24 and on its outer surface has circumferential projections 33 which increase the insulation strength serve with regard to leakage currents.
  • the cylindrical collar partially surrounds the drive rod 26.
  • a padding 34 which covers the two end faces of the cylindrical body 11 except for the area of the contact stem 17 and the Contact stem 22 surrounds.
  • the padding consists of an ethylene-propylene-diene rubber hose, which means a plastic spiral is held in a cylindrical shape so that the Hose are pushed over the cylindrical body 11 of the vacuum chamber can. After removing the plastic spiral, the hose is inserted similarly Shrink tubing against the outer surface of the body 11, the relaxing of the hose takes place evenly, so that there is between the body 11 and the End faces, ie the switching chamber 10 does not form an air cushion. The length of the hose is chosen so that subsequent processing, eg. B. shortening the Hose, is no longer required.
  • the preheated, padded vacuum chamber is then used in the automatic pressure gelling process with aromatic or cycloaliphatic, Pour filled epoxy resins, the sealing of the mold to Mold core takes over the padding 34.
  • the padding can also be made of silicone rubber consist.
  • the drawing shows that the padding 34 is the upper and lower end faces of the vacuum chamber 21 partially covered.
  • the padding 34 protrudes on the lower end face from the space 40 between the vacuum chamber 21 and the casting resin 31 a free end 41 out. That the padding 34 partially covers the lower end face 42 covered is of lesser importance. It is essential that the padding 34 there not, as is completely enclosed by the casting resin on the upper end face 43, but protrudes freely, so that a free expansion downwards is possible.
  • silicone rubber as padding 34 the free expansion possibility is necessary and advantageous to achieve sufficient elastic cushioning effects.

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

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vakuumkammer mit einem zylindrischen Körper (11), der wenigstens teilweise aus einer isolierenden Keramik, vorzugsweise Al2O3, Glas oder dgl. besteht, mit einem feststehenden Kontaktstück und mit einem an einem beweglichen Kontaktstengel (22) angebrachten beweglichen Kontaktstück, wobei die Kontaktstücke im Vakuum angeordnet sind, der innerhalb des zylindrischen Körpers (11) herrscht. Der zylindrische Körper (11) ist in Isoliermaterial, insbesondere Gießharz, bis auf die Stirnfläche, auf der der Kontaktstengel (22) für das bewegliche Kontaktstück herausragt, eingegossen. Zwischen dem zylindrischen Körper (11) und dem Gießharz (30, 31) ist eine elastische Polsterung (34) vorgesehen, die z. B. temperaturbedingte Relativbewegungen zwischen dem zylindrischen Körper (11) und dem Isoliermaterial (30, 31) ausgleicht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vakuumkammer gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Eine Vakuumkammer der eingangs genannten Art besitzt einen zylinderförmigen Körper, in dem Vakuum herrscht und der ein bewegliches und ein festes Kontaktstück aufnimmt, wobei das feste Kontaktstück an einem feststehenden Kontaktstengel und das bewegliche Kontaktstück an einem beweglichen Kontaktstengel angeordnet sind, die vakuumdicht ins Innere des Körpers eingeführt sind. Die Vakuumkammer besitzt wenigstens einen zylindrischen Rohrabschnitt aus isolierendem Material, in bevorzugter Weise aus Keramik; der Körper ist an den beiden Enden mittels eines metallischen Deckels bzw. eines Faltenbalges vakuumdicht verschlossen, wobei der Faltenbalg die Bewegung des Kontaktstengels bzw. des beweglichen Kontaktstückes gestattet.
Solche Vakuumkammern sind in großer Vielzahl bekannt geworden.
Es ist bekannt, die Vakuumkammer eines Leistungsschalterpoles in ein Epoxidharzformstoffbauteil einzusetzen, welches dielektrische und mechanische Aufgaben übernimmt; zwischen der Vakuumkammer und dem Formstoffbauteil befindet sich ein technisches Isoliergas, beispielsweise SF6. Es kann auch Luft vorgesehen sein.
Es ist bekannt, die Vakuumkammer mit einem Kunststoff, vorzugsweise Epoxidharz zu umgießen, siehe GB 1 030 798, um die Oberfläche des aus isolierender Keramik bestehenden zylinderförmigen Rohrabschnitts der Kammer vor Verunreinigungen zu schützen, weil sich z. B. auf der Isolierstrecke, d. h. auf der Außenseite des isolierenden Abschnittes des zylindrischen Körpers Fremdschichten bilden können, die die Spannungsfestigkeit herabsetzen.
Wenn der zylindrische Körper einer Vakuumkammer in Gießharz, z. B. Epoxidharz, eingegossen ist, dann besteht das Problem, daß sich bei gasisolierter Oberfläche eine mangelhafte Haftung zwischen dem Gießharz und der Keramik ergibt, was nur durch Zusatz eines Haftvermittlers behoben werden kann. Bei extremen Temperaturbelastungen können Risse im Gießharz auftreten, wodurch die Funktionstüchtigkeit der einzelnen eingegossenen Kammer teilweise oder gänzlich aufgehoben wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vakuumkammer der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der bei wirtschaftlicher Herstellung ein Reißen des Gießharzes aufgrund von Temperatureinflüssen vermieden wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1.
Erfindungsgemäß also befindet sich zwischen dem zylindrischen Körper und dem Isoliermaterial, d. h. dem Gießharz, eine elastische Polsterung, durch die z. B. temperaturbedingte Relativbewegungen zwischen dem zylindrischen Körper und dem Isoliermaterial ausgeglichen werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Polsterung aus Ethylen-Propylen-Dien- oder Ethylen-Prop-Ter-Kautschuk bestehen; sie ist in besonders vorteilhafter Weise durch einen Schlauch gebildet, der Mittel aufweist, mit denen der Schlauch zylindrisch gehalten ist, so daß er leicht über die Vakuumkammer geschoben werden kann; nach dem Überziehen werden die Mittel entfernt, so daß sich der Schlauch federnd - wie ein Schrumpfschlauch - um den zylindrischen Körper der Vakuumkammer herumlegt. Der Schlauch besitzt in dem Zustand, wenn die Mittel entfernt sind, einen deutlich kleineren Durchmesser als der zylindrische Körper.
Als Material für die Polsterung kann auch Ethylen-Propylen-Mastics oder Polyethylen bzw. vernetztes Polyethylen benutzt werden.
Dabei ist das Material des Schlauches so gewählt, daß es während des Eingusses der Schaltkammer den erhöhten Gießharztemperaturen widerstehen kann, ohne daß die Form oder die Eigenschaften verändert werden. Die Dicke der Polsterung, also des Schlauches, ist so zu wählen, daß sie während des Eingusses zum Abdichten der Gußform zum Formkern hin geeignet ist. Darüber hinaus ist das Material so zu wählen, daß es über einen Temperaturbereich von -30° C bis zu +105° C die unterschiedlichen Wärmekoeffizienten der Vakuumkammer ausgleicht und eine Rißbildung am Gießharz verhindert, d. h. die Polsterung muß die unterschiedlichen Wärmeausdehnungen des isolierenden Keramikabschnittes, Kupfer- und Stahlteile sowie des Gießharzes ausgleichen. Dieses wird mit dem im Patentanspruch 2 genannten Material erreicht.
Darüber hinaus geht die Polsterung eine gute Verbindung zum Gießharz ein und sie beeinflußt die Funktionseigenschaften der Schaltkammer nicht und verfügt weiterhin über ein gutes Eigenisoliervermögen.
Dadurch, daß die Polsterung durch die Mittel eine Form erhält, die ein leichtes Überziehen über den zylindrischen Körper gestattet, ist die Montage der Polsterung sehr einfach.
Schrumpfschläuche an sich sind bekannt.
Als elastisches Material kann auch Silikon bzw. Silikongummi verwendet werden.
In jedem Fall, insbesondere bei Silikongummi ist dafür zu sorgen, daß das elastische Material nicht vollständig in Gießharz eingebettet ist. In zweckmäßiger Weise ragt das elastische Material, insbesondere das Silikongummi an einem Ende der Vakuumkammer frei heraus, so daß sich das Material dort ausdehnen kann.
Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.
  • Es zeigt die einzige Fig. eine Schnittansicht durch eine erfindungsgemäße Vakuumkammer.
    • Eine Vakuumkammer 10 besitzt einen zylindrischen Körper 11, der zwei zylindrische Rohrabschnitte 12, 13 aus isolierender Keramik, vorzugsweise aus Al2O3, umfaßt, die unter Zwischenfügung eines metallischen Ringes 14 miteinander verbunden sind. Der metallische Ring dient dazu, einen im Inneren der Vakuumkammer 10 befindlichen Schirm zu halten. Die in der Zeichnung oben liegende Stirnkante 15 des zylindrischen Körpers 11 ist mit einem Metalldeckel 16 abgedeckt, der von einem feststehenden Kontaktstengel 17 durchdrungen ist, das an seinem inneren Ende ein nicht dargestelltes feststehendes Kontaktstück trägt. An dem aus der Vakuumkammer 10 herausragenden Ende ist senkrecht zur Mittelachse M-M der Vakuumkammer 10 ein Kontaktanschluß 18 angeschlossen, an dem eine obere Zuleitung mittels einer Schraubenverbindung 19 befestigbar ist.
    Das andere, unten befindliche Stirnende 20 des unteren isolierenden Abschnittes 13 ist mit einem zylindrischen metallischen Rohrstück 21 verbunden, das von einem beweglichen Kontaktstengel 22 durchgriffen ist, wobei in nicht näher dargestellter Weise zwischen dem beweglichen Kontaktstengel 22 und dem metallischen Abschnitt 21 ein Faltenbalg angeordnet ist, der die Bewegung des beweglichen Kontaktstengels 22 in Richtung der Mittelachse M-M gestattet; am inneren Ende des beweglichen Kontaktstengels 22 befindet sich ein bewegliches Kontaktstück, das mit dem feststehenden Kontaktstück eine Kontaktstelle bildet. An dem äußeren Ende des Kontaktstengels 22 schließt ein flexibles Band 23 an, welches mit einem Kontaktanschluß 24 verbunden ist, an dem eine untere Zuleitung mittels einer Schraubverbindung 25 angeschlossen werden kann. Der Kontaktstengel 22 ist mit einer Antriebsstange 26 verbunden.
    Die Vakuumkammer 10 ist, wie aus der Fig. ersichtlich, in eine Gießharzisolierung 30 eingegossen, die einen Abschnitt 31 aufweist, der den zylindrischen Körper 11 umgibt, wobei der Isolierkörper 30, 31 auch den Deckel 16 sowie den Kontaktanschluß 18 umschließt. An dem Stirnende des Körpers 11 der Vakuumkammer 10, aus dem der bewegliche Kontaktstengel 22 herausragt, schließt an den Abschnitt 31 ein zylindrischer Kragen 32 an, der einerseits den Kontaktanschluß 24 umschließt und an seiner Außenfläche umlaufende Vorsprünge 33 aufweist, die zur Erhöhung der Isolierfestigkeit bezüglich Kriechströme dienen. Der zylindrische Kragen umgibt teilweise die Antriebsstange 26.
    Diese einzelnen Merkmale sind an sich bekannt, siehe beispielsweise die GB 1 030 798.
    Zwischen der Innenseite des Abschnittes 31 des Isolierkörpers und der Außenfläche des zylindrischen Körpers 11 befindet sich eine Polsterung 34, die die beiden Stirnflächen des zylindrischen Körpers 11 bis auf den Bereich des Kontaktstengels 17 und des Kontaktstengels 22 umgibt.
    Die Polsterung besteht aus einem Ethylen-Propylen-Dien-Kautschukschlauch, der mittels einer Kunststoffspirale in einer zylindrischen Form gehalten ist, so daß der Schlauch über den zylindrischen Körper 11 der Vakuumkammer geschoben werden kann. Nach Entfernung der Kunststoffspirale legt sich der Schlauch ähnlich wie ein Schrumpfschlauch gegen die Außenfläche des Körpers 11 an, wobei das Entspannen des Schlauches gleichmäßig erfolgt, so daß sich zwischen dem Körper 11 und den Stirnflächen, also der Schaltkammer 10 kein Luftpolster bildet. Die Länge des Schlauches ist dabei so gewählt, daß eine nachträgliche Bearbeitung, z. B. ein Kürzen des Schlauches, nicht mehr erforderlich ist. Die vorgeheizte, gepolsterte Vakuumkammer wird dann im automatischen Druckgelierverfahren mit aromatischen oder zycloaliphatischen, gefüllten Epoxidharzen umgossen, wobei die Abdichtung der Gußform zum Formkern die Polsterung 34 übernimmt.
    Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung kann die Polsterung auch aus Silikongummi bestehen.
    Die Zeichnung zeigt, daß die Polsterung 34 die obere und untere Stirnfläche der Vakuumkammer 21 teilweise überdeckt. An der unteren Stirnfläche ragt die Polsterung 34 aus dem Zwischenraum 40 zwischen der Vakuumkammer 21 und dem Gießharz 31 mit einem freien Ende 41 heraus. Daß die Polsterung 34 die untere Stirnfläche 42 teilweise überdeckt, ist von geringerer Bedeutung. Wesentlich ist, daß die Polsterung 34 dort nicht, wie an der oberen Stirnfläche 43, vollständig vom Gießharz umschlossen ist, sondern frei herausragt, so daß eine freie Ausdehnung nach unten möglich ist. Insbesondere bei Silikongummi als Polsterung 34 ist die freie Ausdehnungsmöglichkeit notwendig und vorteilhaft, um ausreichende elastische Polsterungswirkungen zu erzielen.

    Claims (6)

    1. Vakuumkammer mit einem zylindrischen Körper, der wenigstens teilweise aus einer isolierenden Keramik, vorzugsweise Al2O3, Glas oder dgl. besteht, mit einem feststehenden Kontaktstück und mit einem an einem beweglichen Kontaktstengel angebrachten beweglichen Kontaktstück, wobei die Kontaktstücke im Vakuum angeordnet sind, der innerhalb des Körpers herrscht, und der in Isoliermaterial, insbesondere Gießharz, bis auf die Stirnfläche, auf der der Kontaktstengel für das bewegliche Kontaktstück herausragt, eingegossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem zylindrischen Körper (11) und dem isolierenden Material (30, 31) eine elastische Polsterung (34) vorgesehen ist, die z. B. temperaturbedingte Relativbewegungen zwischen dem zylindrischen Körper (11) und dem Isoliermaterial (30, 31) ausgleicht.
    2. Vakuumkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polsterung (34) vorzugsweise aus Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk, besteht.
    3. Vakuumkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polsterung (34) aus Silikongummi besteht.
    4. Vakuumkammer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polsterung (34) durch einen Schlauch gebildet ist, der Mittel, insbesondere eine Kunststoffspirale, aufweist, mit denen der Schlauch zylindrisch gehalten ist, wobei der Durchmesser dieses zylindrisch gehaltenen Schlauches größer ist als der Außendurchmesser des zylindrischen Körpers (11), wobei die Mittel nach Überziehen des Schlauches über den zylindrischen Körper (11) entfernt werden.
    5. Vakuumkammer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch in dem Zustand, wenn die Mittel entfernt sind, einen kleineren Durchmesser aufweist, als der zylindrische Körper (11), so daß die Enden des Schlauches zumindest teilweise die Stirnflächen des zylindrischen Körpers (11) überdecken.
    6. Vakuumkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Polsterung (34) an einem Ende der Vakuumkammer (10) frei aus ihrem Zwischenraum (40) zwischen Gießharz (31) und Außenfläche der Vakuumkammer (10) herausragt.
    EP19980103652 1997-03-22 1998-03-03 Verfahren zur Herstellung einer Vakuumkammer Expired - Lifetime EP0866481B1 (de)

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