EP1763887B1 - Vakuumschaltkammer mit einer schutzhülle die durch warmschrumpung aufgebracht ist. - Google Patents

Vakuumschaltkammer mit einer schutzhülle die durch warmschrumpung aufgebracht ist. Download PDF

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EP1763887B1
EP1763887B1 EP05763004.8A EP05763004A EP1763887B1 EP 1763887 B1 EP1763887 B1 EP 1763887B1 EP 05763004 A EP05763004 A EP 05763004A EP 1763887 B1 EP1763887 B1 EP 1763887B1
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switch chamber
vacuum switch
chamber
tube
vacuum
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ABB Technology AG
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Definitions

  • the invention relates to a vacuum switching chamber and a method for producing the same according to the preamble of claims 1 and 3.
  • the vacuum switching chamber consists of a metallic body which is evacuated in the interior and in which the switching contacts are located.
  • Vacuum switch chambers of this type are usually introduced into epoxy resin or casting resin, or sheathed by the same. It should be noted that the coefficients of expansion and other temperature parameters of casting resin are different than those of the metal used in the vacuum interrupters. In operation, but also in the production of mechanical stress can therefore arise when pouring such vacuum interrupters by different thermal expansion coefficients that ensure no conclusive contact between the metal surface of the vacuum interrupter and the sprue.
  • padding coatings of the vacuum interrupters consist of an elastic material and surround the vacuum interrupter interlocking.
  • the vacuum interrupter chamber is then encapsulated with the already surrounding coating or sheathing made of elastic material with epoxy resin.
  • EP 0 866 481 A1 is the basic use of a cushion layer between the vacuum chamber and Epoxyinguss provided.
  • the materials mentioned there are cold shrink materials.
  • EP 0187 960 A1 is also known such a ring. Although no tools for applying the same are given, but no measures are taken in the subsequent hot casting process that the ring remains conclusive on the vacuum chamber even at high temperature.
  • the switching chamber would not be placed there and if the mechanical expansion means had been removed, then the diameter of the thus relaxed elastic tube would be smaller than the outer diameter of the vacuum chamber. Because of these known and already advantageously used in the prior art parameters, it comes to the above-described conclusive attachment to the surface.
  • the invention is therefore based on the object to improve a vacuum interrupter chamber of this type and a method for producing the same respectively the subsequent potting to the effect that the advantages described above used but the disadvantages are avoided.
  • the core of the device according to the invention relating to the vacuum interrupter chamber is that the vacuum interrupter chamber is further provided with a protective sheath made of an elastic or elastomeric or plastic material on the outer surface in preparation for the subsequent encapsulation, which is heat shrinkable on the surface without further mechanical aids the vacuum interrupter chamber is applied.
  • a protective sheath made of an elastic or elastomeric or plastic material on the outer surface in preparation for the subsequent encapsulation, which is heat shrinkable on the surface without further mechanical aids the vacuum interrupter chamber is applied.
  • the dimensioning of the tube respectively its final dimensioning after heat shrinkage is designed so that it rests tightly around the cylindrical outer surfaces, and also at the ends also around the edges to the surface of the vacuum interrupter chamber at least partially invests.
  • a tube made of heat-shrinkable tubing which has a larger circumference in its state than that of the switching chamber is pulled over and positioned thereacross, and subsequently shrunk onto the surface of the vacuum interrupter chamber by a heat-shrinking process.
  • the hose can thus easily pull on the vacuum interrupter chamber and then bring by a simple process step quickly and very efficiently in equally dense and consistent system to the surface of the vacuum interrupter chamber.
  • the casting in epoxy resin is the heat shrink material compared to the previously used in the prior art materials which consist of rubber or silicone rubber or the like is a temperature-stable material in its consistency.
  • the subsequent Epoxydharzverguss also happens at a temperature of at least 130 degrees.
  • the heat shrink tube according to the invention materially and in its consistency stable and the sprue caused as such no aging of the material.
  • Fig. 1 To shrink a vacuum chamber 1 with a heat shrink tube 2, the chamber is coated with the expanded tube in the manner described.
  • the expansion of the tube can be done beforehand and thus no otherwise necessary mechanical means are more necessary when coating the heat shrink tube on the vacuum chamber.
  • the shape of the expanded tube favors the automation of the manufacturing process much more than was possible with known methods.
  • FIG. 2 shows how after the heat treatment, the shrink tubing applies to the vacuum interrupter chamber.
  • the thus created and firmly wrapped by the shrunk-on heat shrink tube vacuum interrupter is now surrounded by an Epoxidharzverguss, or embedded in such, which is not shown here.
  • the casting is applied directly to the outer skin of the heat shrink tubing.

Landscapes

  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Manufacture Of Switches (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vakuumschaltkammer sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben gemäß Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 3.
  • Im Feld der Erfindung sind sogenannte Gießharzpolteile mit einer Vakuumschaltkammer, wobei die Polteile in der Nieder -, Mittel - und Hochspannungstechnik eingesetzt werden. Die Vakuumschaltkammer besteht aus einem metallischen Korpus der im Innenraum evakuiert ist und in dem sich die Schaltkontakte befinden. Vakuumschaltkammern dieser Art werden zumeist in Epoxydharz beziehungsweise Gießharz eingebracht, beziehungsweise von demselben ummantelt. Hierbei ist zu beachten, dass die Ausdehnungskoeffizienten und übrigen Temperaturparameter von Gießharz andere sind, als die des verwendeten Metalls der Vakuumschaltkammern. Im Betrieb, aber auch schon in der Fertigung können deshalb beim Einguss solcher Vakuumschaltkammern durch unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten mechanische Verspannungen entstehen die keinen schlüssigen Kontakt zwischen Metalloberfläche der Vakuumschaltkammer und dem Einguss gewährleisten. Um dies zu vermeiden sind im Stand der Technik Polsterbeschichtungen der Vakuumschaltkammern bekannt, die aus einem elastischen Material bestehen und die Vakuumschaltkammer schlüssig umgeben. Dabei wird die Vakuumschaltkammer mit der sie bereits umgebenden Beschichtung oder Ummantelung aus elastischem Material sodann mit Epoxydharz vergossen. Aus der EP 0 866 481 A1 ist die grundsätzliche Verwendung einer Polsterschicht zwischen Vakuumkammer und Epoxyeinguss vorgesehen. Demgegenüber bleibt aber zu berücksichtigen, dass die dort erwähnten Materialien Kaltschrumpfmaterialien sind. Aus der EP 0187 960 A1 ist ebenfalls ein solcher Ring bekannt. Es sind zwar keine Hilfsmittel zum Aufbringen desselben angegeben, aber es wird beim nachfolgenden heissen Vergussprozess keine Maßnahmen getroffen, dass der Ring auch bei hoher Temperatur schlüssig auf der Vakuumkammer verbleibt.
  • Wichtig ist hierbei dass das aufgebrachte elastische Material schlüssig, das heißt ohne Luftblasen auf der Vakuumschaltkammer aufliegt, bevor diese eingegossen wird. Weitere Anforderungen sind hierbei auch, dass während des Vergusses das Schichtsystem stabil bleibt.
  • Zur Bewerkstelligung dieser Anforderungen ist es im Stand der Technik bekannt Schläuche aus elastischem Material zu verwenden, die mit mechanischen Hilfsmitteln expandiert werden, soweit, dass man sie über der Vakuumschaltkammer platzieren kann. Nach Entfernen der mechanischen Expansionsmittel legt sich der Schlauch dann an die Oberfläche der Vakuumschaltkammer an. Dabei kommt es in der Regel zu einem schlüssigen Anlegen des Materials an die Oberfläche der Vakuumschaltkammer, wobei in den meisten Fällen das elastische Material auch nach Anlage an die Oberfläche der Vakuumschaltkammer noch expandiert bleibt.
  • Das heißt wäre die Schaltkammer nicht dort platziert und hätte man die mechanischen Expansionsmittel entfernt, dann wäre der Durchmesser des so relaxierten elastischen Schlauches kleiner als der Außendurchmesser der Vakuumkammer. Aufgrund dieser bekannten und im Stand der Technik bereits vorteilhaft eingesetzten Parameter kommt es zu der oben beschriebenen schlüssigen Anlage an der Oberfläche.
  • Bei einer Vakuumschaltkammer der beschriebenen gattungsgemäßen Art sowie insbesondere bei der Herstellung einer solch beschriebenen Vakuumschaltkammer für den späteren Einguss sind die an sich in der Wirkung vorteilhaft eingesetzten bekannten Parameter und Verfahrensmaßgaben zweckmäßig, aber das Herstellverfahren für eine solche Vakuumschaltkammer zur Vorbereitung in den späteren Einguss ist aufwändig.
  • Es ist aber gewünscht, die Anordnung eines entsprechenden Schlauches weiterhin beizubehalten, der die Schaltkammer zum einen vor Beschädigungen schützt und zum anderen eine Verlängerung der Isolationsstrecke bewirkt und außerdem die unterschiedlichen genannten Materialausdehnungskoeffizienten ausgleicht. Die Aufbringung eines solchen Schlauches oder Schutzmantels der beschriebenen Art geschieht also im Stand der Technik bei Umgebungstemperatur. Dabei ist jedoch zu beachten, das die Vakuumkammer zusammen mit dem so aufgebrachten Schlauch auf eine Temperatur vorgewärmt wird, bevor sie mit Gießharz umgossen wird. Durch die Verwendung eines solchen kalt aufgebrachten elastischen Materials wird jedoch durch die Temperierung während des weiteren Fertigungsprozesses die zulässige Materialtemperatur des elastischen Materials überschritten, wodurch eine vorzeitige Alterung initiiert wird. Dabei wird durch diese Art der Anwendung vermehrt eine Beschädigung des Schlauches vor und während des Vergusses verursacht. Dies beeinträchtigt die mechanische Stabilität des Vergusses, sowie die elektrischen Parameter.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine Vakuumschaltkammer dieser Art sowie eine Verfahren zur Herstellung derselben respektive dem nachfolgenden Verguss dahingehend zu verbessern, das die oben beschriebenen Vorteile genutzt aber die dargestellten Nachteile vermieden werden.
  • Die gestellte Aufgabe wird bei einer Vakuumschaltkammer der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist Anspruch 2 angegeben.
  • Im Hinblick auf ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Vakuumschaltkammer respektive dem nachfolgenden Einguss ist die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 3 gelöst.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den übrigen abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Kern der einrichtungsgemäßen Erfindung betreffend die Vakuumschaltkammer ist es, dass auch weiterhin zur Vorbereitung auf den späteren Verguss die Vakuumschaltkammer mit einem aus einem elastischen, beziehungsweise elastomeren oder plastomeren Material bestehenden Schutzhülle an der Außenoberfläche versehen ist, die ohne weitere mechanische Hilfsmittel durch Warmschrumpfung auf die Oberfläche der Vakuumschaltkammer aufgebracht ist. Damit wird der Vorteil einer Dämpfungsschicht für den späteren Verguss der Vakuumschaltkammer erreicht, das heißt auch dieser Überzug gewährt eine Ausgleichung der unterschiedlichen Temperaturausdehnungskoeffizienten und genügt auch den elektrischen beziehungsweise isolatorischen Anforderungen.
  • Dabei wird gegebenenfalls vor dem Überschieben dieses Mantels oder dieser Hülle über die Vakuumschaltkammer, die Hülle zuvor gegebenenfalls auch über mechanische Mittel expandiert. Beim Überziehen über die Vakuumkammer sind diese jedoch nicht mehr nötig, weil das Warmschrumpfmaterial im kalten Zustand zunächst in dieser Überdehnung verharrt. Wichtig ist jedoch hierbei, das nicht wie im Stand der Technik die Hülle dann sofort relaxiert, sondern zunächst in einem überdehnten Zustand verharrt, solange, bis die Warmschrumpfung ein schlüssiges und festes Anlegen des Schlauches an die Oberfläche der Vakuumschaltkammer erzeugt.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die Dimensionierung des Schlauches respektive seiner Enddimensionierung nach erfolgter Warmschrumpfung so ausgelegt ist, das er sich um die zylindrischen Außenflächen schlüssig anlegt, und außerdem an den Enden ebenfalls um die Kanten herum an die Oberfläche der Vakuumschaltkammer zumindest noch teilweise anlegt.
  • Im Bezug auf ein Verfahren zur Herstellung derselben wird ein aus Warmschrumpfschlauch bestehender Schlauch, welcher in seinem Zustand einen größeren Umfang aufweist, als der der Schaltkammer über dieselbe gezogen und dort positioniert, und nachfolgend mit einem Warmschrumpfprozess auf die Oberfläche der Vakuumschaltkammer aufgeschrumpft. Es sind also zum Aufbringen des Schlauches auf die Vakuumschaltkammer keine weiteren mechanischen Mittel mehr notwendig, wie dies im Stand der Technik üblich ist. Darüber hinausgehend lässt sich der Schlauch somit leicht über die Vakuumschaltkammer ziehen und sodann mittels einem einfachen Verfahrensschritt schnell und sehr effizient in ebenso dichte und schlüssige Anlage an die Oberfläche der Vakuumschaltkammer bringen.
  • Hiernach erfolgt dann der Verguss in Epoxydharz. Von besonderem Vorteil ist hierbei, das es sich bei dem Warmschrumpfmaterial gegenüber den bisher verwendeten Materialien im Stand der Technik die aus Gummi oder Silikongummi oder dergleichen bestanden um ein in seiner Konsistenz temperaturstabiles Material handelt. Der nachfolgende Epoxydharzverguss geschieht ebenfalls bei einer Temperatur von mindestens 130 Grad. Im Gegensatz zu Materialien aus dem Stand der Technik bleibt jedoch der erfindungsgemäße Warmschrumpfschlauch materialtechnisch und in seiner Konsistenz stabil und der Einguss verursacht als solcher keine Alterung des Materials.
  • Die Erfindung ist in der Zeichnung lediglich nur noch notwendigerweise schematisch dargestellt und nachfolgend näher beschrieben.
  • Fig. 1: Zur Beschrumpfung einer Vakuumkammer 1 mit einem Warmschrumpfschlauch 2 wird die Kammer mit dem expandierten Schlauch in der beschriebenen Weise überzogen. Die Expandierung des Schlauches kann jedoch vorher erfolgen und somit sind beim Überziehen des Warmschrumpfschlauches auf die Vakuumkammer keine ansonsten notwendigen mechanischen Mittel mehr notwendig.
  • Hieran schließt sich eine Temperaturbehandlung mit 130 Grad Celsius an, so dass der Schlauch auf die Vakuumschaltkammer aufschrumpft. In seiner Eigenschaft nimmt der Schlauch die Außenkontur der Kammer an und plättet so die Oberfläche. Es entsteht eine dielektrisch dichte Fuge mit einer Verlängerung der Isolationsstrecke. Dies hilft, die Bauform von Vakuumschaltkammern zu optimieren und die Herstellkosten zu minimieren. Geeignete Materialkennwerte des Schlauches vermeiden unzulässige Temperaturbeanspruchung vor und während des Vergusses.
  • Die Form des expandierten Schlauches begünstigt die Automatisierung des Fertigungsprozesses sehr viel stärker als dies bei bekannten Verfahren möglich war.
  • Figur 2 zeigt, wie sich nach der Wärmebehandlung der Schrumpfschlauch um die Vakuumschaltkammer anlegt.
    Die so erstellte und von dem aufgeschrumpften Warmschrumpfschlauch fest eingehüllte Vakuumschaltkammer wird nun so von einem Epoxidharzverguss umgeben, bzw in einen solchen eingebettet, der hier nicht weiter dargestellt ist. Der Verguss liegt dabei direkt an der Aussenhaut des Warmschrumpfschlauches an.

Claims (5)

  1. Vakuumschaltkammer mit Eingießpolteil, zur Verwendung im Nieder- Mittel- und Hochspannungsbreich, wobei
    zur Vorbereitung auf den späteren Verguss die Vakuumschaltkammer (1) mit einem aus einem elastischen beziehungsweise elastomeren oder plastomeren Material bestehenden Schutzhülle (2) an der Außenoberfläche versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzhülle (2) ohne weitere expandierenden mechanischen Hilfsmittel allein durch Warmschrumpfung auf die Oberfläche der Vakuumschaltkammer aufgebracht ist, welcher bei dem nachfolgenden Einguss bei mindestens 134°C stabil und alterungsfrei bleibt.
  2. Vakuumschaltkammer nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Dimensionierung des Schlauches respektive seiner Enddimensionierung nach erfolgter Warmschrumpfung so ausgelegt ist, das er sich um die zylindrischen Außenflächen schlüssig anlegt, und außerdem an den Enden ebenfalls um die Kanten herum an die Oberfläche der Vakuumschaltkammer zumindest noch teilweise anlegt.
  3. Verfahren zur Herstellung eines Vakuumschalters mit Eingießpolteil,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein aus Warmschrumpfmaterial bestehender Schlauch, welcher in seinem Zustand vor dem Aufziehen auf die Vakuumschaltkammer einen größeren Umfang aufweist, als der der Schaltkammer und über dieselbe gezogen und dort positioniert, und nachfolgend mit einem Warmschrumpfprozess auf die Oberfläche der Vakuumschaltkammer aufgeschrumpft wird, und bei welchem der Schlauch bei dem nachfolgenden Einguss bei mindestens 130°C stabil und alterungsfrei bleibt.
  4. Verfahren nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass nach Aufziehen und Aufschrumpfung des Schlauches der Verguss in Epoxydharz erfolgt.
  5. Verfahren nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass es sich bei dem Warmschrumpfmaterial des Schlauches um ein in seiner Konsistenz temperaturstabiles Material handelt.
EP05763004.8A 2004-06-28 2005-06-27 Vakuumschaltkammer mit einer schutzhülle die durch warmschrumpung aufgebracht ist. Active EP1763887B1 (de)

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