EP1292959A1 - Vakuumschaltröhre mit zwei kontaktsystemen - Google Patents

Vakuumschaltröhre mit zwei kontaktsystemen

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EP1292959A1 EP01944973A EP01944973A EP1292959A1 EP 1292959 A1 EP1292959 A1 EP 1292959A1 EP 01944973 A EP01944973 A EP 01944973A EP 01944973 A EP01944973 A EP 01944973A EP 1292959 A1 EP1292959 A1 EP 1292959A1
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Definitions

  • Figure 1 shows a vacuum holding tube with two pieces

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

Abstract

Die neue Vakuumschaltröhre soll die Funktionen 'Schalten', 'Trennen' und 'Erden' ausüben können und kostengünstig herstellbar sein. Hierzu dient ein aus Radial- oder Axil-MF-Kontakten (21, 23) aufgebautes erstes Kontaktsystem, dessen bewegbarer Kontakt (21) mit dem bewegbaren Kontakt (26, 27) eines zweiten, aus Ringscheiben(16, 27) bestehenden Kontaktsystems (25) verbunden ist. Der feststehende Kontakt (13) des zweiten Kontkaktsystems bildet ein ringartiges Teil des Gehäuses (10), an das sich zwei rohrförmige Isolatoren (11, 12) anschließen. Einer (11) der Isolatoren umgibt beide Kontaktsysteme (22, 25) und ist durch eine am bewegbaren Kontaktstück (21, 26) befestigte Abschirmung (31) geschützt, die die beiden Kontaktsysteme plasmaphysikalisch trennt.

Description

Beschreibung
Vakuumsehaltröhre mit zwei Kontaktsystemen
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der elektrischen Schalter und ist bei der konstruktiven Ausgestaltung einer Vakuumschaltröhre anzuwenden, bei der zur Ausübung der Funktionen "Schalten", "Trennen" und "Erden" das Gehäuse drei Kontakte enthält und einen Erdungsanschluss aufweist, der als ein me- tallener Bereich des Gehäuses ausgebildet ist.
Bei einer bekannten Vakuumschaltröhre dieser Art besteht der metallene Teil des Gehäuses aus einem Zylinder, in den stirnendig ringscheibenförmige Isolatoren eingesetzt sind. Beide Isolatoren werden von jeweils einem Stromzuführungsbolzen eines ersten, konzentrisch zur Achse des Gehäuses angeordneten KontaktSystems axial durchdrungen, wobei der Stromzuführungs- bolzen des feststehenden Kontaktes des ersten Kontaktsystems mit dem einen Isolator vakuumdicht verlötet ist. Der Stro zu- führungsbolzen des bewegbaren Kontaktes des ersten Kontaktsystems ist bewegbar durch eine Bohrung des anderen Isolators hindurchgeführt. Der rückwärtige Teil des bewegbaren Kontaktes des ersten Kontaktsystem bildet zugleich den bewegbaren Kontakt eines koaxial zum ersten Kontaktsystem angeordneten zweiten Kontaktsystems, dessen feststehender Kontakt ringscheibenförmig ausgebildet und im Randbereich mit dem metallenen Teil des Gehäuses verbunden ist. An dem einen Ende dieses Gehäuses ist ein Erdungskontakt angeordnet. - Dem ersten Kontaktsystem ist noch eine Abschirmung zugeordnet, die aus einem Zylinder besteht, welcher sich über ein ringförmiges
Isolierstück am metallenen Zylinder abstützt (DE 20 37 234 AI) . Für Mittelspannungsschaltanlagen ist weiterhin ein Lasttrennschalter bekannt, bei dem wenigstens zwei Kontaktpaare in einem gemeinsamen Vakuumgefäß angeordnet sind und bei dem die Kontaktpaare durch spezielle Abschirmungen plasmaphysikalisch voneinander getrennt sind. Hierzu können je Kontaktpaar zwei koaxiale Abschirmzylinder eingesetzt sein, deren Zylinderwände sich in axialer Richtung überlappen. Die Abschirmzylinder sind dabei mit je einem der Kontakte des zugehörigen Kontaktpaares elektrisch leitend verbunden. - Jedem Kontaktpaar kann weiterhin ein Masse-Kontakt zugeordnet sein, auf den der bewegliche Schaltkontakt schaltbar ist. Hierbei ist der bewegliche Schaltkontakt in drei Schaltstellungen fixierbar (DE 33 04 803 AI) .
Ausgehend von einer Vakuumschaltröhre mit den Merkmalen des
Oberbegriffes des Patentanspruches 1 (DE 20 37 234) liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine den praktischen Bedürfnissen wie einfacher Aufbau und kostengünstige Herstellung genügende konstruktive Ausgestaltung zu schaffen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung zunächst vorgesehen, dass das erste Kontaktsystem Radial- oder Axial- Magnetfeld-Kontaktstücke und das zweite Kontaktsystem jeweils mittels eines Kontaktträgers angeordnete ringscheibenförmige Kontaktstücke aufweist, wobei der Kontaktträger des einen ringscheibenförmigen Kontaktstückes an der Bodenseite des bewegbaren Radial- oder Axial-Magnetfeld-Kontaktes angeordnet ist und der Kontaktträger des anderen ringscheibenförmigen Kontaktstückes den Erdanschluss bildet; weiterhin sind die beiden Isolatoren rohrförmig ausgebildet und unter Zwischenschaltung des Erdungsanschlusses stirnseitig miteinander verbunden, wobei der eine Isolator das erste Kontaktsystem und im wesentlichen auch den bewegbaren Kontakt des zweiten Kon- taktsystems umgibt; schließlich ist die Abschirmung zwecks plasmaphysikalischer Trennung des ersten Kontaktsystems von dem zweiten Kontaktsystem als labyrinthartiges Schirmsystem ausgebildet, welches aus einem das erste Kontaktsystem umge- benden Rohr besteht, das mit dem an dem beweglichen Kontakt angeordneten Kontaktträger des ringscheibenförmigen Kontaktes eine Kappe bildet.
Bei einer derartigen Ausgestaltung der Vakuumsehaltröhre kön- nen für den Aufbau und die Herstellung der Schaltröhre überwiegend übliche Bauteile sowie übliche Fertigungsmaßnahmen eingesetzt werden, so dass sich die Vakuumsehaltröhre wirtschaftlich herstellen lässt. Die Verwendung von Magnetfeld- Kontaktstücken und die vorgesehene Ausgestaltung der Abschir- mung gewährleisten dabei die elektrische Leistungsfähigkeit der Schaltröhre.
Die Verwendung von rohrförmig ausgebildeten Isolatoren, insbesondere Keramikisolatoren, ist für Vakuumschaltröhren an sich gebräuchlich, ebenso die Ausgestaltung der Kontaktstücke als Radial- oder Axial-Magnetfeld-Kontakte (EP 0 155 376 Cl, DE 25 27 319 AI) .
Da das zweite Kontaktsystem nur für die notwendige Einschalt- festigkeit ausgelegt sein uss, genügt für die entsprechenden Kontaktstücke eine einfache Platten- oder Ringscheibengeometrie; als einschaltfestes Kontaktmaterial kommt vorzugsweise ein Werkstoff auf der Basis Kupfer/Chrom zur Anwendung. - Gegebenenfalls kann - zur weiteren konstruktiven Vereinfa- chung - der Kontaktträger des bewegbaren Kontaktstückes einstückig mit dem das erste Kontaktsystem umgebenden Rohr ausgebildet sein. Hierbei besteht auch die Möglichkeit, dass der Kontaktträger - bei entsprechender Formgebung - zugleich das bewegbare, ringscheibenförmige Kontaktstück bildet.
Um den labyrinthartigen Charakter der Abschirmung zu betonen, empfiehlt es sich, den Abstand des Rohres von dem das Kontaktsystem umgebenden Isolator kleiner als den Abstand des Rohres von dem ersten Kontaktsystem zu wählen.
Zwei Ausführungsbeispiele der neuen Vakuumschaltröhre sind in den Figuren 1 und 2 dargestellt. Dabei zeigt
Figur 1 eine Vakuumsehaltröhre mit zweistückig ausgebildeter
Abschirmung und Figur 2 eine Vakuumschaltröhre mit einstückig ausgebildeter Abschirmung .
Figur 1 zeigt eine Vakuumschaltröhre, die im wesentlichen ein Gehäuse 10, ein erstes Kontaktsystem 22, ein zweites Kontaktsystem 25 und eine Abschirmung 30 aufweist.
Das Gehäuse 10 besteht aus Isolier-und Metall-Teilen. Zwei rohrförmige Keramikisolatoren 11 und 12 sind koaxial zueinander angeordnet und unter Zwischenschaltung eines metallenen Teiles 13 miteinander verbunden. Das metallene Teil 13 bildet den Erdungskontakt der Vakuumschaltröhre und ist hierzu als konzentrisch zur Achse A des Gehäuses angeordnetes kurzes, dickwandiges Rohrstück 14 mit radial verlaufendem Anschluss- flansch 15 ausgestaltet. Das Rohrstück 14 bildet einen ringförmigen Kontaktträger für ein ringscheibenförmiges Kontaktstück 16. - An den Anschlussflansch 15 sind beidseitig nicht näher bezeichnete ringförmige Winkelstücke angelötet, die als Verbindungsteile zur Verbindung des metallenen Teiles 13 mit den Keramik-Isolatoren 11 und 12 mittels einer Schneidenlö- tung dienen. Das Gehäuse 10 weist weiterhin eine metallene obere Deckplatte 17 und eine metallene untere Deckplatte 18 auf, die jeweils mittels einer Schneidenlötung mit dem Keramik-Isolator 11 bzw. dem Keramik-Isolator 12 verlötet sind. An die untere Deckplatte 18 ist noch das eine Ende eines Faltenbalges 19 angelötet, der mit seinem anderen Ende mit einem Stromzuführungsbolzen 20 verlötet ist.
Der Stromzuführungsbolzen 20, der bewegbar durch die untere
Deckplatte 18 hindurchgeführt ist, trägt an seinem obere Ende das bewegbare Kontaktstück 21 des ersten Kontaktsystems, welches zum Schalten von Strom und Spannung vorgesehen ist. Koaxial zum bewegbaren Kontaktstück 21 ist ein feststehendes Kontaktstück 23 angeordnet, das mittels eines Stromzuführungsbolzens 24 an der oberen Deckplatte 17 befestigt ist.
Der Stromzuführungsbolzen 20, der durch das den Erdungskontakt bildende metallene Teil 13 hindurchgeführt ist, trägt auch den bewegbaren Kontakt des zweiten Kontaktsystems 25.
Hierzu ist auf der Rückseite des bewegbaren Kontaktes 21 ein flacher, topfartiger, dickwandiger Kontaktträger 26 angeordnet, der eine ringscheibenf rmige Kontaktscheibe 27 trägt. Die Anordnung des Kontaktträgers 26 ermöglicht es, dem ersten Kontaktsystem eine Abschirmung zuzuordnen, die aus einem mit dem Kontaktträger 26 verbundenen Rohrstück 31 besteht. Dadurch wird ein Schirmsystem gebildet, das kappenartig das erste Kontaktsystem 22 überdeckt. Dabei ist der Abstand Sl des Rohrstückes 31 von dem das erste Kontaktsystem 22 und das zweite Kontaktsystem 25 umgebenden Keramik-Isolator 11 größer als der Abstand S2 des Rohres 31 von dem Kontaktsystem 22 gewählt, wodurch ein labyrinthartiges Schirmsystem gebildet ist, welches das erste Kontaktsystem 22 vom zweiten Kontaktsystem 25 plasmaphysikalisch trennt.
Bei dem ersten Kontaktsystem 22 sind die Kontakte 21 und 23 als Axial-Magnetfeld-Kontakte ausgebildet; die Kontakte des zweiten KontaktSystems sind als einfache Ringscheiben 16 und 27 ausgebildet und bestehen aus einem Cu-Cr-Werkstoff .
Figur 2 zeigt ausschnittsweise eine Vakuumsehaltröhre, die gegenüber Figur 1 bezüglich der Ausgestaltung des zweiten KontaktSystems und der Abschirmung variiert ist. Dabei ist der feststehende, den Erdungsanschluss 34 bildende Kontakt des zweiten Kontaktsystems als mit einem Anschlussflansch 35 versehene Ringscheibe ausgebildet, auf die ein ringscheiben- förmiges Kontaktstück 36 aufgesetzt ist. - An der Rückseite des bewegbaren Kontaktstückes 21 des ersten Kontaktsystems ist eine das erste KontaktSystem umgebende Kappe 37 angeordnet, deren Bodenbereich 38 so geformt ist, dass eine ringförmige Schulter 39 gebildet ist. Diese Schulter kann selbst den bewegbaren Kontakt des zweiten Kontaktsystems bilden oder in ähnlicher Weise wie der Erdungskontakt 34 mit einem kreisringförmigen Kontaktstück belegt sein. - Bei diesem Ausführungsbeispiel bildet der Bodenbereich 38 der Kappe 37 zugleich den Kontaktträger für den bewegbaren Kontakt des zweiten Kontaktsystems. Die Seitenwand 40 der Kappe ist zylindrisch ausgebildet und bildet zusammen mit dem Bodenbereich 38 die Abschirmung.

Claims

Patentansprüche
1. Vakuumschaltröhre mit drei in einem zylindrischen Gehäuse angeordneten Kontakten zur Ausübung der Funktionen "Schal- ten", "Trennen" und "Erden", wobei das Gehäuse (10) einen als Erdungsanschluss ausgebildeten metallenen Bereich (13) sowie zwei aus Isolatoren (11, 12) bestehende Bereiche aufweist, bei der ein bewegbarer (21) und ein erster feststehender (23) Kontakt ein erstes Kontaktsystem (22) und der bewegbare (21) und ein zweiter feststehender, mit dem Erdungskontakt (14, 15) verbundener Kontakt (16) ein zweites KontaktSystem (25) bilden, bei der beide Kontaktsysteme koaxial zueinander sowie konzen- trisch zur Achse (A) des Gehäuses (10) angeordnet sind und bei der das erste Kontaktsystem von einer Abschirmung umgeben ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das erste Kontaktsystem Radial- oder Axial-Magnetfeld- Kontaktstücke (21, 22) und das zweite KontaktSystem jeweils mittels eines Kontaktträgers (14, 26) angeordnete, ringschei- benförmige Kontaktstücke (16, 27) aufweist, wobei der Kontaktträger (26) des einen ringförmigen Kontaktstückes (27) an der Rückseite des bewegbaren Radial- oder Axial-Magnetfeld-Kontaktes (21) angeordnet ist und der Kontaktträger (14) des anderen ringscheibenförmigen Kontaktstückes (16) den Erdungsanschluss bildet, dass die beiden Isolatoren (11, 12) rohrförmig ausgebildet und unter Zwischenschaltung des Erdungsanschlusses (13) stirnseitig miteinander verbunden sind, wobei der eine Isolator (11) das erste (22) Kontaktsystem und im wesentlichen auch den bewegbaren Kontakt (26, 27) des zweiten Kontaktsystems (25) umgibt, und dass die Abschirmung zwecks plasmaphysikalischer Trennung des ersten Kontaktsystems (22) von dem zweiten Kontaktsystem (25) als labyrinthartiges Schirmsystem (30) ausgebildet ist, welches aus einem das erste Kontaktsystem (22) umgebenden Rohr (31) besteht, das mit dem an dem bewegbaren Kontakt angeordneten Kontaktträger (26) des ringscheibenförmigen Kontaktstückes (27) eine Kappe bildet.
2. Vakuumschaltröhre nach Anspruch 1 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Kontaktträger des bewegbaren, ringscheibenförmigen Kontaktstückes (16) als flacher, dickwandiger Topf (26) ausgebildet ist.
3. Vakuumschaltröhre nach Anspruch 1 d a d u r c h g e k e n n z- e i c h n e t , dass der Kontaktträger des bewegbaren, ringscheibenförmigen Kontaktstückes einstückig mit dem das erste Kontaktsystem (22) umgebenden Rohr (31) ausgebildet ist.
4. Vakuumschaltröhre nach Anspruch 3 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Kontaktträger zugleich das ringscheibenförmige Kontaktstück bildet.
5. Vakuumschaltröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 4 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Abstand (Sl) des Rohres (31) von dem Isolator (11) kleiner als der Abstand (S2) des Rohres (31) von dem ersten (22) Kontaktsystem ist.
6. Vakuumschaltröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 5 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der den Erdungsanschluss (13) bildende Kontaktträger
(14) des zweiten Kontaktsystems als dickwandiges Rohrstück mit radial verlaufendem Flansch (15) ausgebildet ist.
7. Vakuumschaltröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 5 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der den Erdungsanschluss (34) bildende Kontaktträger als Ringscheibe ausgebildet ist.
8. Vakuumschaltröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 7 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die ringscheibenförmigen Kontaktstücke (16, 27) des zweiten Kontaktsystems (25) aus einem Kupfer-Chrom-Werkstoff bestehen.
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