EP0866481B1 - Verfahren zur Herstellung einer Vakuumkammer - Google Patents

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EP0866481B1
EP0866481B1 EP19980103652 EP98103652A EP0866481B1 EP 0866481 B1 EP0866481 B1 EP 0866481B1 EP 19980103652 EP19980103652 EP 19980103652 EP 98103652 A EP98103652 A EP 98103652A EP 0866481 B1 EP0866481 B1 EP 0866481B1
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EP
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vacuum chamber
cylindrical body
flexible tube
cushioning
cylindrical
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EP19980103652
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EP0866481A2 (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 Patent GmbH
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ABB Technology AG
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    • H01H33/66207—Specific housing details, e.g. sealing, soldering or brazing
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/6606—Terminal arrangements

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a Vacuum chamber according to the preamble of claim 1.
  • a vacuum chamber of the type mentioned has a cylindrical body, in the vacuum and there is a movable and a fixed contact piece receiving, wherein the fixed contact piece on a fixed contact stem and the movable contact piece are arranged on a movable contact stem, which are inserted vacuum-tight inside the body.
  • the vacuum chamber has at least one cylindrical pipe section of insulating material, in preferred Way of ceramic;
  • the body is at the two ends by means of a metallic Cover sealed or a bellows vacuum-tight, the bellows the Movement of the contact stem or the movable contact allows.
  • the vacuum chamber with a plastic, preferably epoxy resin too cast over see GB 1 030 798, around the surface of the insulating ceramic cylindrical pipe section of the chamber from contamination too protect because z. B. on the Isolierrange, d. H. on the outside of the insulating Section of the cylindrical body can form extraneous layers, which are the Reduce dielectric strength.
  • the object of the invention is to provide a vacuum chamber of the type mentioned above create, in the case of economical production, cracking of the casting resin due is avoided by temperature influences.
  • An elastic padding formed by a tube the means comprises, with which the Tube is held cylindrical so that it is easily pushed over the vacuum chamber can be; after coating, the funds are removed, so that the Hose resilient - like a shrink tube - around the cylindrical body of the vacuum chamber around places.
  • the tube is in the condition when the agent is removed are a significantly smaller diameter than the cylindrical body.
  • the padding of ethylene-propylene-diene or ethylene-prop-ter rubber.
  • ethylene-propylene mastics or polyethylene or cross-linked polyethylene are used.
  • the material of the hose is chosen so that it during the sprue of the Switching chamber can withstand the elevated casting resin temperatures without the Shape or properties are changed.
  • the thickness of the padding, so the Hose, should be chosen so that they are sealed during the pouring of the Mold is suitable for the mold core.
  • the material is to be chosen that over a temperature range of -30 ° C to + 105 ° C, the different Thermal coefficients of the vacuum chamber compensates and cracking of the casting resin prevents, d. H. the upholstery must meet the different thermal expansions of the compensate for insulating ceramic section, copper and steel parts and the casting resin. This is achieved with the material mentioned in claim 2.
  • the padding makes a good connection to the casting resin and they does not affect the functional properties of the switching chamber and continues to have about a good Eigenisoliertext.
  • a vacuum chamber 10 has a cylindrical body 11 which comprises two cylindrical pipe sections 12, 13 of insulating ceramic, preferably of Al 2 O 3 , which are interconnected with the interposition of a metallic ring 14.
  • the metallic ring serves to hold a screen located inside the vacuum chamber 10.
  • the lying in the drawing above end edge 15 of the cylindrical body 11 is covered with a metal lid 16 which is penetrated by a fixed contact stem 17, which carries at its inner end an unillustrated fixed contact piece.
  • a contact terminal 18 is connected perpendicular to the central axis MM of the vacuum chamber 10, to which an upper supply line by means of a screw connection 19 can be fastened.
  • the other, lower end 20 of the lower insulating portion 13 is connected to a cylindrical metallic pipe section 21, which is movable by a Contact stem 22 is penetrated, wherein in a manner not shown between the movable contact stem 22 and the metallic portion 21 Bellows is arranged, which controls the movement of the movable contact stem 22 in Direction of the center axis M-M allowed; at the inner end of the movable contact stem 22 is a movable contact piece, with the fixed Contact piece forms a contact point.
  • a flexible band 23 which is connected to a contact terminal 24 is, to which a lower supply line connected 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 seen in the figure, in a G confuseharzisol ist 30th having a portion 31 surrounding the cylindrical body 11, wherein the insulating body 30, 31 and the cover 16 and the contact terminal 18 encloses.
  • a cylindrical Collar 32 At the front end of the body 11 of the vacuum chamber 10, from which the movable Contact stem 22 protrudes, connects to the section 31 a cylindrical Collar 32, on the one hand surrounds the contact terminal 24 and on its outer surface circumferential projections 33 which, to increase the insulating strength with regard to leakage currents.
  • the cylindrical collar partially surrounds the drive rod 26th
  • a padding 34 which is the two end faces of the cylindrical body 11 except for the region of the contact stem 17 and the Contact stem 22 surrounds.
  • the padding consists of an ethylene-propylene-diene rubber tube by means of 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 removal of the plastic spiral, the hose lays down similar Shrink tube against the outer surface of the body 11, wherein the relaxation the hose is made evenly, so that between the body 11 and the End faces, so the switching chamber 10 forms no air cushion. The length of the hose is chosen so that a subsequent processing, for. B. shortening the Hose, no longer required.
  • the preheated, padded vacuum chamber is then used in the automatic pressure gelation process with aromatic or cycloaliphatic, encapsulated filled epoxy resins, wherein the sealing of the mold for Form core takes over the padding 34.
  • the padding can also be made of silicone rubber consist.
  • the drawing shows that the padding 34, the upper and lower end face of the vacuum chamber 21 partially covered.
  • the padding 34 protrudes from the gap 40 between the vacuum chamber 21 and the casting resin 31 with a free end 41 out. That the padding 34, the lower end face 42 partially covered, is of lesser importance. It is essential that the padding 34 there not, as at the upper end face 43, completely enclosed by the casting resin, but protrudes freely, so that a free expansion down is possible.
  • silicone rubber as padding 34 the free expansion option 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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  • Insulating Bodies (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer 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.
Aus der DE 22 40 106 A ist eine solche Anordnung bekannt, bei welcher zwischen Vakuumkammer und Isoliermaterial eine Polsterfolie vorgesehen ist, welche temperaturbedingte Relativbewegungen zwischen der Vakuumkammer und dem Isoüermaterial ausgleicht.
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: Eine elastische Polsterung durch einen Schlauch gebildet, wird 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. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Polsterung aus Ethylen-Propylen-Dien- oder Ethylen-Prop-Ter-Kautschuk bestehen.
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 (5)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Vakuumkammer (10) mit einem zylindrischen Körper (11), der wenigstens teilweise aus einer isolierenden Keramik (12, 13) vorzugsweise Al2O3, oder Glas 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 Körpers (11) herrscht, und der in Isoliermaterial (31); insbesondere Gießharz (30) bis auf die Stirnfläche, auf der der Kontaktstengel (22) für das bewegliche Kontaktstück herausragt, eingegossen ist, wobei 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,
    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.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polsterung (34) vorzugsweise aus Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk, besteht.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polsterung (34) aus Silikongummi besteht.
  4. , Verfahren nach Anspruch 2 oder 3 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.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 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.
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