EP1220252A1 - Vakuumkammer - Google Patents
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- H01H33/6647—Contacts; Arc-extinguishing means, e.g. arcing rings having fixed middle contact and two movable contacts
Definitions
- the invention relates to a vacuum chamber according to the preamble of claim 1.
- the diffuse arc has the advantage that the erosion on the contact piece surfaces opposite a rotating contracted arc is reduced.
- the contact point is assigned a coil that has an axial magnetic field generated, which in turn makes the arc diffuse.
- the coil is connected in series to the contact point. Because the coil is permanent the current flows through, is the resistance of the vacuum chamber through the Coil affects relatively high.
- the object of the invention is to provide a vacuum chamber of the type mentioned create, in which the mechanical requirements are better taken into account.
- the coil is designed as a pot with slots in the pot wall, on the free front edge of a contact plate of the contact point is attached.
- the sink with the contact plate is attached to the contact stem.
- Is inside the pot a spring arrangement that the contact plate with the coil resilient in the opening direction acted upon and is also located between the contact stem and the Contact plate the secondary contact point.
- the spring arrangement is designed as a spring cup is attached to the contact stem in the bottom of the pot; the contact stem reaches through the bottom of the pot the spring assembly and is fixed in this opening.
- the bottom of the pot can be improved to improve the spring properties of the spring cup of the spring cup with openings.
- the pot wall of the spring cup can have further openings have, whereby axially extending webs are formed by these further openings be on the one hand on the bottom of the pot and on the other hand on a circumferential ring connect.
- the spring cup with the contact plate is then with this circumferential ring firmly connected.
- FIG. 1 shows a vacuum chamber 30, which consists of two cylinder tubes 31 and 32 made of insulating material, in particular ceramic, through a retaining ring 33 are separated from each other.
- the one located in the drawing Fig. 1 above The end of the cylinder tube 31 is closed by a cover 34 through which a fixed contact stem 35 passes through, the cover 34 with the contact stem 35 is connected vacuum-tight.
- the inner end of the contact stem 35 carries a first contact piece 36.
- the free end of the cylinder tube 32 is closed by a cover 37 which has an opening 38, on the peripheral edge of which one end of a bellows 39 is attached, the other end via a flange 40 with a movable contact stem 41 is connected; at the inner end of the movable contact stem is a movable contact piece 42 attached.
- the contact point which has the reference number 43, is assigned a screen 44, which on Retaining ring 33 is attached and is used to generate metal vapors during a switching operation to keep away from the insulating cylinders 31 and 32.
- FIG. 1 shows a vacuum chamber with two conventional switch contact pieces 36 and 42 without a coil.
- FIG. 2 shows an embodiment of a switch contact piece 10 according to the invention, which could replace the switch contact piece 36.
- a step 44 adjoins the fixed contact stem 35, via which the contact stem 35 merges into an area 45 with a smaller diameter.
- This area 45 extends through the opening 46 of a base 47 of a coil pot 48, a contact plate 50 being fastened to the free end of the wall 49.
- the axial length L 1 of the section 45 is greater than the axial thickness L 2 of the bottom 47.
- Section 45 is followed by a further section 51 on the contact stem, the in the embodiment shown has a smaller diameter than the section 45.
- the contact stem 35 extends through the pot base 52 a spring cup 53, and is fixed to the pot base 52 in the region of section 51 connected.
- the section 51 merges into a pin 53 a, which extends through a plate 54, the distance L 5 between the plate 54 and the pot bottom 52 resulting from the axial length L 3 of the section 51, based on the thickness L 4 of the pot base. Under certain circumstances, L 5 can also become 0.
- a pot wall 55 adjoins the pot base 52, which has openings 56, 57 and 58, so that axially extending webs 59, 60, 61 and 62 result which connect to an annular end section 63 of the spring cup 53.
- the spring cup is fastened to the contact plate 50 with this ring section 63.
- the contact plate 50 has on its inner surface a recess 64, which as a Contact point of a secondary contact point is used.
- the free inner end of the section 53 a, which is designated 65, is the other contact surface of the secondary contact point, the bears the reference number 66.
- the wall 49 has slots 69 formed in a correspondingly designed manner Make pot wall 49 into a coil 70.
- the contact plate corresponding to the switching contact piece 42 presses 67 against the free surface 68 of the contact plate 50 and thereby touches the Contact surface 64, the contact surface 65, on the one hand due to the webs 59 to 62 and the openings, not shown, in the pot base 52, the spring cup 53 deformed and in this way a force on the contact plate 50 in the direction of arrow P 1 exercises.
- the force P2 with which the contact plate 67 is pressed against the surface 68 causes on the one hand that the secondary contact point 66 closes and on the other hand that the coil 70 can deform due to the slots 69, so that the coil 70 of the Closing movement of the secondary contact point 66 can follow.
- the current I 1 commutates in the direction of the arrow, represented by I 2 , onto the coil 70, flows through the coil 70 to the contact plate 50 and in this case generates an axial magnetic field.
- This axial magnetic field causes a diffuse arc between the two contact plates 50 and 67 when the contact plate 67 detaches from the contact surface 68.
- FIG. 4 shows a double contact point with two movable ones Contact pieces 10a and 10b, which have the same shape as that of Fig. 2.
- the contact plate 67 corresponding contact plates 72 and 73 is formed, the two contact plates in the illustrated embodiment by means of a spacer 74 at a distance are held.
- the spacer 74 can also be omitted.
- the spacer 74 is held within the vacuum chamber by means of a support structure 75.
- the contact arrangement 10a moves upwards and 10b downwards and between the two forms due to the structural design one diffuse arc each.
- the contact plates 50, 67 or 72 and 73 are made of a contact material, the z. B. from CuCr, WCu, WAg, MoCu, WCAg and others, which sufficient resistance to erosion is generated.
- the spring cup 52 can also lie outside the pot with the coil. In this case would be formed a peripheral box on the contact plate 50, the pot 47th protrudes radially.
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- High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)
- Contacts (AREA)
Abstract
Es wird eine Vakuumkammer mit einer Kontaktstelle mit einem feststehenden und einem beweglichen Kontaktstück (10a, 10b) beschrieben, der eine Spule (70) zur Erzeugung eines Axialmagnetfeldes zugeordnet ist. Zur Erzielung der Öffnung der Nebenkontaktstelle (66) bei einer Schalthandlung befindet sich innerhalb der als Spulentopf ausgebildeten Spule (70) eine Federanordnung (53) in Form eines Federtopfes, die auf die Kontaktplatte (50) einwirkt und so die Nebenkontaktstelle (66) öffnet. <IMAGE>
Description
Die Erfindung betrifft eine Vakuumkammer gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bei einer Schalthandlung in einer Vakuumkammer, wenn sich die Kontaktstücke voneinander
trennen, können - je nach Konstruktion und Stromstärke - sich ein sogenannter
kontrahierter Lichtbogen oder ein diffuser Lichtbogen bilden. Der diffuse Lichtbogen
hat den Vorteil, daß der Abbrand auf den Kontaktstückoberflächen gegenüber
einem rotierenden kontrahierten Lichtbogen verkleinert ist. Zur Erzielung eines solchen
difusen Lichtbogens wird der Kontaktstelle eine Spule zugeordnet, die ein Axialmagnetfeld
erzeugt, welches selbst widerum den Lichtbogen diffus werden lässt.
Üblicherweise wird die Spule in Reihe zur Kontaktstelle geschaltet. Da die Spule dauernd
vom Strom durchflossen wird, ist der Widerstand der Vakuumkammer durch die
Spule beeinflusst relativ hoch.
Aus der DE 197 07 794.3 ist bekannt, eine Spule parallel zur Kontaktstelle zu schalten,
wobei die Spule im Einschaltzustand kurzgeschlossen ist. Dadurch wird im eingeschalteten
Zustand der Vakuumkammer die Spule nur von kleinem Strom durchflossen und
trägt auch kaum zur Widerstandserhöhung der Vakuumkammer bei. Erst dann, wenn
sich die Kontaktstelle der Vakuumkammer öffnet, kommutiert der Strom in die
Spule, erzeugt auf diese Weise das Axialmagnetfeld und reduziert dadurch den Kontaktabbrand.
Aufgrund der konstruktiven Ausgestaltung wird das gesamte System der
Vakuumkammer mit Spule und Nebenkontaktstelle den mechanischen Anforderungen,
insbesondere betreffend Festigkeit, nur begrenzt gerecht.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vakuumkammer der eingang genannten Art zu
schaffen, bei der den mechanischen Anforderungen besser Rechnung getragen wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Erfindungsgemäß also ist die Spule als Topf mit Schlitzen in der Topfwand ausgebildet,
auf deren freien Stirnkante eine Kontaktplatte der Kontaktstelle befestigt ist. Die Spule
mit der Kontaktplatte ist am Kontaktstengel befestigt. Innerhalb des Topfes befindet sich
eine Federanordnung, die die Kontaktplatte mit der Spule in Öffnungsrichtung federnd
beaufschlagt und darüber hinaus befindet sich zwischen dem Kontaktstengel und der
Kontaktplatte die Nebenkontaktstelle.
Die Federanordnung ist in vorteilhafter Ausgestaltungen als Federtopf ausgebildet, der
am Kontaktstengel im Topfboden befestigt ist; der Kontaktstengel durchgreift den Topfboden
der Federanordnung und ist in dieser Öffnung befestigt.
Damit die Federeigenschaften des Federtopfes verbessert werden, kann der Topfboden
des Federtopfes mit Durchbrechungen versehen sein.
Darüber hinaus kann auch die Topfwand des Federtopfes weitere Durchbrechungen
aufweisen, wobei durch diese weiteren Durchbrechungen axialverlaufende Stege gebildet
werden, die einerseits am Topfboden und andererseits an einem umlaufenden Ring
anschließen. Mit diesem umlaufenden Ring ist dann der Federtopf mit der Kontaktplatte
fest verbunden.
Innerhalb des Federtopfes in geringem Abstand zum Topfboden des Federtopfes ist
eine Platte am Kontaktstengel, der die Platte durchgreift, befestigt, der die Federbewegung
des Topfbodens des Federtopfes begrenzt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sind den weiteren
Unteransprüchen zu entnehmen.
Anhand der Zeichnung, in der einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt
sind, soll die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen
der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.
Es zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische Darstellung einer Vakuumkammer in üblicher Bauweise,
- Fig. 2
- eine Schnittansicht durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes Schaltkontaktstück
- Fig. 3
- eine Seitenansicht der Hauptkontaktstelle der Vakuumkammer und
- Fig. 4
- eine weitere Ausgestaltung der Erfindung.
Die Fig. 1 zeigt eine Vakuumkammer 30, die einen aus zwei Zylinderrohren 31 und 32
aus isolierendem Material, insbesondere aus Keramik aufweist, die durch einen Haltering
33 voneinander getrennt sind. Das eine, in der Zeichnung Fig. 1 oben befindliche
Ende des Zylinderrohres 31 ist mittels eines Deckels 34 verschlossen, durch den ein
feststehender Kontaktstengel 35 hindurchgreift, wobei der Deckel 34 mit dem Kontaktstengel
35 vakuumdicht verbunden ist. Das innere Ende des Kontaktstengels 35 trägt
ein erstes Kontaktstück 36.
Das freie Ende des Zylinderrohres 32 ist mittels eines Deckels 37 verschlossen, der
einen Durchbruch 38 aufweist, an dessen Umfangsrand ein Ende eines Faltenbalges 39
befestigt ist, dessen anderes Ende über einen Flansch 40 mit einem beweglichen Kontaktstengel
41 verbunden ist; am inneren Ende des beweglichen Kontaktstengels ist ein
bewegliches Kontaktstück 42 befestigt.
Der Kontaktstelle, die die Bezugsziffer 43 besitzt, ist ein Schirm 44 zugeordnet, der am
Haltering 33 befestigt ist und dazu dient, bei einer Schalthandlung erzeugte Metalldämpfe
von den Isolierzylindern 31 und 32 fernzuhalten.
Die Fig. 1 zeigt eine Vakuumkammer mit zwei üblichen Schaltkontaktstücken 36 und 42
ohne eine Spule.
Die Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Schaltkontaktstückes 10,
welches das Schaltkontaktstück 36 ersetzen könnte.
Am feststehenden Kontaktstengel 35 schließt eine Stufung 44 an, über die der Kontaktstengel
35 übergeht in einen Bereich 45 mit geringerem Durchmesser. Dieser Bereich
45 durchgreift die Öffnung 46 eines Bodens 47 eines Spulentopfes 48, wobei am freien
Ende der Wand 49 eine Kontaktplatte 50 befestigt ist. Die axiale Länge L1 des
Abschnittes 45 ist größer als die axiale Dicke L2 des Bodens 47.
An den Abschnitt 45 schließt sich eine weiterer Abschnitt 51 am Kontaktstengel an, der
bei der dargestellten Ausführung einen geringeren Durchmesser aufweist als der Abschnitt
45. Mit diesem Abschnitt 51 durchgreift der Kontaktstengel 35 den Topfboden 52
eines Federtopfes 53, und ist mit dem Topfboden 52 im Bereich des Abschnittes 51 fest
verbunden.
Der Abschnitt 51 geht über in einen Zapfen 53 a, der eine Platte 54 durchgreift, wobei
sich aufgrund der axialen Länge L3 des Abschnittes 51 bezogen auf die Dicke L4 des
Topfbodens ein Abstand L5 zwischen der Platte 54 und dem Topfboden 52 ergibt. Unter
Umständen kann L 5 auch zu 0 werden. An den Topfboden 52 schließt sich eine Topfwand
55 an, die Durchbrechungen 56, 57 und 58 aufweist, so daß sich axialverlaufende
Stege 59, 60, 61 und 62 ergeben, die an einen ringförmigen Endabschnitt 63 des Federtopfes
53 anschließen. Mit diesem Ringabschnitt 63 ist der Federtopf an der Kontaktplatte
50 befestigt.
Die Kontaktplatte 50 besitzt auf ihrer inneren Fläche eine Vertiefung 64, die als eine
Kontaktstelle einer Nebenkontaktstelle dient. Das freie innere Ende des Abschnittes
53 a, das mit 65 bezeichnet ist, ist die andere Kontaktfläche der Nebenkontaktstelle, die
die Bezugsziffer 66 trägt.
Die Wandung 49 besitzt in entsprechend ausgebildeter Weise Schlitze 69, die die
Topfwand 49 zu einer Spule 70 machen.
Im eingeschalteten Zustand drückt die dem Schaltkontaktstück 42 entsprechende Kontaktplatte
67 gegen die freie Fläche 68 der Kontaktplatte 50 und dadurch berührt die
Kontaktfläche 64 die Kontaktfläche 65, wobei einerseits aufgrund der Stege 59 bis 62
und der nicht näher gezeigten Durchbrechungen im Topfboden 52 sich der Federtopf 53
verformt und auf diese Weise eine Kraft auf die Kontaktplatte 50 in Pfeilrichtung P 1
ausübt. Die Kraft P2, mit der die Kontaktplatte 67 gegen die Fläche 68 gedrückt wird,
bewirkt einerseits, daß sich die Nebenkontaktstelle 66 schließt und andererseits, daß
sich die Spule 70 aufgrund der Schlitze 69 verformen kann, so daß die Spule 70 der
Schließbewegung der Nebenkontaktstelle 66 folgen kann.
In diesem geschlossenen Zustand fließt der gesamte Strom I durch den Kontaktstengel
35 und die Abschnitte 45, 51, 53 hin zur Nebenkontaktstelle 66 in die Kontaktplatte 50
und von dieser über die Kontaktplatte 67 in den beweglichen Kontaktstengel 41
(siehe Fig. 1). Im Falle einer Ausschaltung bewegt sich die Kontaktplatte 67 in Pfeilrichtung
P1 nach unten und aufgrund der Federwirkung des Federtopfes folgt die Kontaktplatte
50 der Bewegung der Kontaktplatte 67 solange, bis der Topfboden 52 gegen
die benachbarte Fläche der Platte 54 zum Anliegen kommt. Aufgrund der Schlitze 69
kann sich dabei auch die Spule 70 mit verformen. Dabei öffnet sich die Nebenkontaktstelle
66; die Kontaktstelle zwischen der Kontaktplatte 50 und der Kontaktplatte 67 ist
noch geschlossen. In diesem Fall kommutiert der Strom I1 in Pfeilrichtung, dargestellt
durch I2, auf die Spule 70, durchfließt die Spule 70 hin zur Kontaktplatte 50 und erzeugt
in diesem Fall ein Axialmagnetfeld. Dieses Axialmagnetfeld bewirkt dann, wenn sich die
Kontaktplatte 67 von der Kontaktfläche 68 löst, einen diffusen Lichtbogen zwischen den
beiden Kontaktplatten 50 und 67.
Es besteht nun die Möglichkeit, sowohl dem feststehenden Kontaktstengel 35 als auch
dem beweglichen Kontaktstengel 41 jeweils eine Kontaktanordnung 10a und 10b zuzuordnen,
die symmetrisch aufgebaut sind, sich gegenüber stehen und entsprechend der
Fig. 2 aufgebaut sind. Die beiden direkt gegenüberliegenden Kontaktplatten sind dann
mit den Bezugszeichen 50a und 50b versehen.
Die Ausgestaltung Fig. 4 zeigt eine Doppelkontaktstelle mit zwei sich beweglichen
Kontaktstücken 10a und 10b, die die gleiche Form aufweisen wie die der Fig. 2. Zwischen
diesen beiden Kontaktstücken 10a und 10b befindet sich ein feststehendes Zwischenkontaktstück
71, das aus zwei in Abstand zueinander angeordneten, der Kontaktplatte
67 entsprechenden Kontaktplatten 72 und 73 gebildet ist, wobei die beiden Kontaktplatten
bei der gezeichneten Ausführung mitlels eines Abstandhalters 74 auf Abstand
gehalten sind. Der Abstandshalter 74 kann auch wegfallen. Der Abstandshalter
74 wird mittels einer Tragkonstruktion 75 innerhalb der Vakuumkammer festgehalten.
Im Falle einer Ausschaltung bewegt sich die Kontaktanordnung 10a nach oben und 10b
nach unten und zwischen beiden bildet sich aufgrund der konsturktiven Ausgestaltung
jeweils ein diffuser Lichtbogen.
Die Kontaktplatten 50, 67 bzw. 72 und 73 werden aus einem Kontaktwerkstoff hergestellt,
der z. B. aus CuCr, WCu, WAg, MoCu, WCAg und anderem bestehen kann, wodurch
eine ausreichende Abbrandfestigkeit erzeugt wird.
Der Federtopf 52 kann auch außerhalb des Topfes mit der Spule liegen. In diesem Falle
würde eine umlaufende Kiste an der Kontaktplatte 50 angeformt sein, die den Topf 47
radial überragt.
Claims (10)
- Vakuumkammer mit einer Kontaktstelle mit einem feststehenden und einem beweglichen Kontaktstück, mit wenigstens einer Spule zur Erzeugung eines Axialmagnetfeldes, wobei jedem Kontaktstück eine solche Spule zuordenbar ist, und einer mit der Kontaktstelle in Reihe befindlichen Nebenkontaktstelle, die vor der Kontakstelle öffnet und parallel zu der Spule geschaltet ist, so daß im Falle einer Ausschalthandlung der Strom auf die Spule kommutiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule als Topf mit Schlitzen in der Topfwand ausgebildet ist, auf deren freien Stirnkante eine Kontaktplatte der Kontaktstelle befestigt ist, daß die Spule mit der Kontaktplatte am Kontaktstengel befestigt ist, daß innerhalb oder außerhalb des Topfes eine Federanordung vorgesehen ist, die die Kontaktplatte mit der Spule in Öffnungsrichtung federnd beaufschlagt, und daß sich zwischen dem Kontaktstengel und der Kontaktplatte die Nebenkontaktstelle befindet.
- Vakuumkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federanordnung als Federtopf ausgebildet ist, der am Kontaktstengel im Topfboden befestigt ist, wobei der Kontaktstengel den Topfboden durchgreift und im Bereich der Öffnung im Topfboden mit dem Topfboden fest verbunden ist.
- Vakuumkammer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Topfboden des Federtopfes zur Erzielung der Federeigenschaften erste Durchbrechungen aufweist.
- Vakuumkammer nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Topfwand des Federtopfes zweite Durchbrechungen aufweist.
- Vakuumkammer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Durchbrechungen axial verlaufende Stege bilden, die an einem den Topfrand des Federtopfes bildenden Ringabschnitt anschließen.
- Vakuumkammer nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze zur Bildung der Spule so ausgebildet sind, daß sie eine federnde Verringerung des Abstandes des Randes der Spulenwand (49) bezogen auf den Boden (47) der Spule gestatten.
- Vakuumkammer nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Topfboden (52) des Federtopfes (53) gegenüber dem Boden (47) der Spule (48) beabstandet ist, um eine federnde Ausbiegung des Topfbodens (52) zu gestatten.
- Vakuumkammer nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Federtopfes (53) eine Platte (54) am Kontaktstengel befestigt ist, die einen Abstand (L5) zu der Innenfläche des Topfbodens (52) des Federtopfes (53) einnimmt, so daß der Topfboden (52) in seiner die Trennung der Nebenkontaktstelle (66) bewirkenden Federbewegung begrenzt ist.
- Vakuumkammer nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beide Kontaktstücke mit der Nebenkontaktstelle (66) gebildet sind.
- Vakuumkammer nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Kontaktplatten (50a und 50b) ein Zwischenkontaktstück (71) befindet.
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| JP2013062152A (ja) * | 2011-09-13 | 2013-04-04 | Toshiba Corp | 真空バルブ |
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2001
- 2001-12-06 EP EP01128976A patent/EP1220252A1/de not_active Withdrawn
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