EP2059935A1 - Vacuum circuit breaker - Google Patents

Vacuum circuit breaker

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EP2059935A1
EP2059935A1 EP07802210A EP07802210A EP2059935A1 EP 2059935 A1 EP2059935 A1 EP 2059935A1 EP 07802210 A EP07802210 A EP 07802210A EP 07802210 A EP07802210 A EP 07802210A EP 2059935 A1 EP2059935 A1 EP 2059935A1
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EP
European Patent Office
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contact
vacuum switch
vacuum
ring
switch according
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EP07802210A
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German (de)
French (fr)
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Inventor
Klaus Bodenstein
Detlef Lange
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Switchcraft Europe GmbH
Original Assignee
Switchcraft Europe GmbH
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Abstract

The invention relates to a vacuum switch, especially a vacuum circuit breaker, for medium and high voltages, comprising a mobile switch unit arranged inside a vacuum switch compartment (1) and provided with mutually mobile elements including a contact tappet (17), an insulator (18), and a driving or switching rod (11) introduced into the vacuum switch compartment (1) by means of metal bellows. Said vacuum switch also comprises a fixed contact inserted into the housing of the vacuum switch compartment (1). The upper end of the insulator (18) is fixed to the contact tappet (17), and the lower end of the insulator (18) is fixed to the driving or switching rod (11). The contact tappet (17) is connected to a conductor (8) by a flexible, electroconductive connection (20), said conductor being electroconductively connected to at least one laterally arranged output contact (6). The aim of the invention is to enable a simplified, more economical and improved design of a flexible conductive connection to the output contact. To this end, the inner cross-sectional surface of the vacuum switch compartment (1) is covered, at the level of the at least one output contact (6), around the contact tappet (17), by film-type or plate-type electroconductive covering elements (26) which are arranged over each other in layers and at least partially cover each other.

Description

Vakuumleistungsschalter Vacuum circuit breaker
Die Erfindung richtet sich auf einen Vakuumschalter, insbesondere Vakuumleistungsschalter, für Mittel- und Hochspannung mit einer innerhalb einer Vakuumsehaltkämmer angeordneten beweglichen Schalteinheit, die miteinander beweglich einen Kontaktstößel, einen Isolator und eine in die Vakuumschaltkammer durch einen Faltenbalg aus Metall eingeführte Antriebs- oder Schaltstange umfasst, und einem in das Gehäuse der Vakuumschaltkammer eingefügten Festkontakt, wobei das obere Ende des Isolators mit dem Kontaktstößel und das untere Ende des Isolators mit der Antriebs- oder Schaltstange fest verbunden ist, und wobei der Kontaktstößel eine leitende Verbindung mit einem Leiter aufweist, der in stromleitender Verbindung mit mindestens einem seitlich angeordneten Abgangskontakt steht.The invention is directed to a vacuum switch, in particular vacuum circuit breaker, for medium and high voltage with a movable switching unit arranged within a Vakuumsehaltkämmer which movably comprises a contact tappet, an insulator and a drive or switching rod inserted into the vacuum interrupter chamber by a metal bellows, and a fixed contact inserted into the housing of the vacuum interrupter chamber, wherein the upper end of the insulator is fixedly connected to the contact plunger and the lower end of the insulator to the drive or shift rod, and wherein the contact plunger has a conductive connection to a conductor which is in current-conducting Connection with at least one laterally arranged outgoing contact is.
Leistungsschalter bieten die Möglichkeit, bestehende elektrische Verbindungen zu lösen, wobei elektrische Ströme bis zum 160 kA geschaltet werden können. Diese Ströme treten beispielsweise dann auf, wenn in Hochspannungsnetzen ein Kurzschluss oder ein Erdungsschluss vorhanden ist. Leistungsschalter können nicht nur wie Lasttrennschalter übliche Betriebsströme und geringe Überlastströme schalten, sondern auch hohe Überlastströme und höchste Kurzschlussströme trennen. Als Überstromschutzreinrichtung mit sehr großem Schaltvermögen im Bereich von 80 kA - 160 kA können sie Betriebsmittel oder Anlagenteile sowohl im ungestörten als auch zeitlich begrenzt im gestörten Zustand, z.B. bei Kurzschluss, schalten. Bauformen der Leistungsschalter sind neben Druckgasschaltern und Strömungsschaltern Vakuumschalter. Bei Vakuumschaltern befinden sich die Kontakte zur Vermeidung eines Lichtbogens unter Vakuum. Aus der DE 100 24 356 Cl ist eine gasisolierte Schaltanlage mit Vakuumschaltern bekannt, bei welcher innerhalb eines mit Isoliergas gefüllten Gefäßes der gasisolierten Schaltanlage drei als Vakuumschalter ausgebildete Leistungsschalter angeordnet sind. Ein Vakuumschalter umfasst jeweils eine Vakuumschaltkammer, die als Vakuumraum ausgebildet ist. Innerhalb des Vakuumraums bzw. dieser Vakuumschaltkammer sind ein feststehender Kontaktstößel und ein beweglicher Kontaktstößel angeordnet, die mit ihren jeweiligen Kontaktstangen aus dem Vakuumraum der Vakuumschaltkammer herausgeführt sind. Hierbei ist die Kontaktstange des beweglichen Kontaktstößels durch einen Faltenbalg aus dem Vakuumraum bzw. der Vakuumschaltkammer herausgeführt. Außerhalb der Vakuumschaltkammer steht dieser Stößel mit einem Stromanschlussträger in Verbindung und ist eine Betätigungseinrichtung zur Betätigung der Schaltstange des beweglichen Kontaktstößels vorgesehen. Das Isoliervermögen derartiger Vakuumschalter muss nicht nur das notwendige Isoliervermögen der Schalt- und Trennstrecke gewährleisten, sondern auch sicherstellen, dass Leck- oder Oberflächenströme im geöffneten Zustand der Trennstrecke nicht vom oberen Anschluss der Vakuumschaltkammer zu dem unteren Anschluss, dem angeschlossenen Stromanschlussträger, fließen. Um dies sicherzustellen sind entsprechende Abstände der Anschlüsse sowie die Anordnung des Vakuumschalters innerhalb eines mit isolierendem Gas gefüllten Gefäßes notwendig. Dies führt zu großen Bauformen von Vakuumschaltern und damit bestückten Schaltanlagen .Circuit-breakers offer the possibility of dissolving existing electrical connections, whereby electrical currents of up to 160 kA can be switched. These currents occur, for example, when there is a short circuit or a ground fault in high voltage networks. Circuit-breakers can not only switch normal operating currents and low overload currents, just like switch-disconnectors, but also separate high overload currents and maximum short-circuit currents. As an overcurrent protection device with a very high switching capacity in the range of 80 kA - 160 kA, you can switch operating equipment or system components both undisturbed and for a limited time in a faulty state, eg in the event of a short circuit. Types of circuit breaker are in addition to gas pressure switches and circuit breakers vacuum switch. With vacuum switches, the contacts are under vacuum to avoid an arc. From DE 100 24 356 Cl a gas-insulated switchgear with vacuum switches is known in which are arranged within a filled with insulating gas vessel of the gas-insulated switchgear designed as a vacuum switch circuit breaker. A vacuum switch each comprises a vacuum switching chamber, which is designed as a vacuum space. Within the vacuum space or this vacuum interrupter chamber a fixed contact plunger and a movable contact plunger are arranged, which are led out with their respective contact rods from the vacuum space of the vacuum interrupter chamber. Here, the contact rod of the movable contact plunger is led out by a bellows from the vacuum space or the vacuum interrupter chamber. Outside the vacuum interrupter chamber, this plunger communicates with a power supply carrier and an actuator is provided for actuating the selector rod of the movable contact plunger. The insulating capacity of such vacuum switch must not only ensure the necessary insulating capacity of the switching and isolating distance, but also ensure that leakage or surface currents in the open state of the separation path does not flow from the upper port of the vacuum interrupter chamber to the lower port, the connected power supply carrier. To ensure this, it is necessary to have corresponding distances between the connections and the arrangement of the vacuum switch within a vessel filled with insulating gas. This leads to large types of vacuum switches and thus equipped switchgear.
Weiterhin ist bekannt, dass die Lichtbogenlöschung innerhalb einer Vakuumschaltkammer eines Vakuumschalters unter Vakuum die Ausnutzung des den elektrischen Strom begleitenden Magnetfeldes erfordert. Die unter dem Einfluss des Magnetfeldes erzwungene Bewegung des Lichtbogens bedingt ebene Kontaktfläche der Schaltkontaktstücke von Festkontakt und Kontaktstößel, die innerhalb der Vakuumsehaltkämmer des Vakuumschalters angeordnet sind. Bekannte Schaltkontaktstücke berühren sich vollständig mit ihrer kreisförmigen Stirnfläche unter der Einwirkung einer äußeren Kraft, wenn die Trennstrecke geschlossen ist. Diese Kontaktkraft resultiert im Wesentlichen aus der von einer dem äußeren Antrieb zugeordneten Feder aufgebrachten Kraft. Um die Stärke und die Richtung des den Strom begleitenden Magnetfeldes zu beeinflussen, weisen die Schaltkontaktstücke innere Ausnehmungen auf, die in Abhängigkeit ihrer Richtung ein axiales oder vertikales Magnetfeld induzieren. Der in Längsrichtung bewegliche Schaltkontakt des Kontaktstößels wird beim Einschaltvorgang mit hoher Geschwindigkeit bewegt und prallt dann auf den Schaltkontakt des Festkontaktes auf und schlägt wiederholt mit einer dem Antriebsystem und der beweglichen Masse entsprechenden Frequenz auf. Dieser Aufprall verursacht während der Betriebszeiten des Vakuumschalters zum einen mechanische Schwingungen, die den Metallfaltenbalg, durch den hindurch der bewegliche Kontaktstößel aus der Vakuumkammer herausgeführt ist, stark beanspruchen. Es besteht die Gefahr, dass nach einer gewissen Anzahl von Schaltspielen Risse auftreten, die dann zu einem Zusammenbruch des Vakuums in der Vakuumkammer führen. Durch den Aufprall des Schaltkontaktes des beweglichen Kontaktstößels mit wiederholten Anschlagsbewegungen kommt es aber bei einem Einschaltvorgang auch zu einer mehrfachen Ausbildung eines Einschaltlichtbogens. Dies führt zu einer Überhitzung des Materials an den ebenen Kontaktflächen und dadurch zu mehreren örtlichen Verschweißungen der Stirnkontakte. Bei einem Ausschaltvorgang reißen die verschweißten Stellen der Stirnkontakte durch die Kraft des Ausschaltantriebes auf. Hierbei besteht dann die Gefahr, dass sich scharfkantige Spitzen bilden, die die Homogenität des elektrischen Feldes an den Kontaktflächen der Stirnkontakte und damit die Durchschlagsspannung zwischen den geöffneten Stirnkontakten erheblich vermindern.Furthermore, it is known that the arc quenching within a vacuum interrupter chamber of a vacuum switch under vacuum requires the utilization of the magnetic field accompanying the electric current. The forced movement of the arc under the influence of the magnetic field level contact surface of the switching contact pieces of fixed contact and contact plunger, which are arranged within the Vakuumsehaltkämmer the vacuum switch. Known switch contact pieces touch completely with their circular face under the action of an external force when the separation distance is closed. This contact force essentially results from the force applied by a spring assigned to the external drive. In order to influence the strength and direction of the magnetic field accompanying the current, the switching contact pieces have internal recesses which induce an axial or vertical magnetic field depending on their direction. The movable in the longitudinal direction switching contact of the contact plunger is moved at the startup at high speed and then bounces on the switching contact of the fixed contact and repeatedly hits with a frequency corresponding to the drive system and the movable mass. This impact causes during the operating times of the vacuum switch on the one hand, mechanical stress, which strain the metal bellows through which the movable contact plunger is led out of the vacuum chamber. There is a risk that after a certain number of switching cycles cracks occur, which then lead to a collapse of the vacuum in the vacuum chamber. Due to the impact of the switching contact of the movable contact plunger with repeated stop movements, however, a switch-on procedure also leads to a multiple formation of a switch-on arc. This leads to overheating of the material on the flat contact surfaces and thereby to multiple local welds of the end contacts. During a switch-off operation, the welded areas of the end contacts tear open due to the power of the switch-off drive. In this case, there is the danger that form sharp-edged tips, the homogeneity of the electric field at the contact surfaces of the end contacts and thus significantly reduce the breakdown voltage between the open end contacts.
Um gegebenenfalls die Verwendung von isolierendem Gas begrenzen zu können, ist es bekannt, auch den Abgangskontakt und Stromanschlussträger mit elektrisch leitender Verbindung zum Lastleiter in oder an der Vakuumkammer oder Vakuumschaltkammer anzuordnen und über einen flexiblen Leiter mit dem in der Vakuumschaltkammer beweglichen Kontaktstößel leitfähig zu verbinden. Dabei ist weiterhin der bewegliche, in der Vakuumschaltkammer angeordnete Kontaktstößel über einen Isolator mit einer aus der Vakuumschaltkammer herausführenden Antriebs- oder Schaltstange verbunden. Ein solcher, gattungsgemäßer Vakuumschalter ist aus der DE 199 64 249 C2 bekannt. Bei diesen Schaltern besteht nun die Problematik, dass die die elektrisch leitende flexible Verbindung zwischen dem beweglichen Kontaktstößel und dem Lastleiter bzw. dem Abgangskontakt herstellende leitfähige Verbindung flexibel ausgebildet sein muss, damit sie der längsaxialen Bewegung des beweglichen Kontaktstößels beim Ein- und Ausschaltvorgang folgen kann. Diese notwendige Flexibilität muss über einen langen Zeitraum und viele Schaltspiele gewährleistet bleiben, damit der Vakuumschalter eine ausreichende Standzeit aufweist. Aus der DE 199 64 249 C2 ist die Ausbildung einer leitfähigen Verbindung mittels mehrerer schichtförmig aufeinander liegender dünner Kupferfilmfolien bekannt. Dies führt im Vakuum zu der Problematik, dass sich Oxidschichten bilden, die miteinander verkleben und mit der Zeit die Flexibilität der leitfähigen Verbindung verhindern. Zur Lösung dieses Problems wird in der DE 199 64 249 C2 vorgeschlagen, die leitfähige Verbindung durch den alternierenden, schichtweisen Aufbau von Leitermetallschichten und Verklebungsverhinderungsschichten aufzubauen oder leitfähige Verbindungen innerhalb der Vakuumsehaltkammer in einem geschützten Raum anzuordnen, so dass beim Auftreten eines Lichtbogens entstehende Lichtbogenprodukte sich nicht auf der flexiblen, leitfähigen Verbindung niederschlagen können.In order to limit the use of insulating gas if necessary, it is known to arrange the outgoing contact and current terminal carrier with electrically conductive connection to the load conductor in or on the vacuum chamber or vacuum interrupter chamber and to connect via a flexible conductor with the movable in the vacuum interrupter contact pad. In this case, furthermore, the movable contact plunger arranged in the vacuum interrupter chamber is connected via an isolator to a drive or shift rod leading out of the vacuum interrupter chamber. Such, generic vacuum switch is known from DE 199 64 249 C2. In these switches, there is now the problem that the electrically conductive flexible connection between the movable contact plunger and the load conductor or the outgoing contact producing conductive connection must be flexible so that they can follow the longitudinal axial movement of the movable contact plunger during switching on and off. This necessary flexibility must be ensured over a long period of time and many switching cycles, so that the vacuum switch has a sufficient service life. DE 199 64 249 C2 discloses the formation of a conductive connection by means of a plurality of layered, thin copper film foils lying one on top of the other. This leads in vacuum to the problem that form oxide layers that stick together and over time prevent the flexibility of the conductive connection. In order to solve this problem, it is proposed in DE 199 64 249 C2 to construct the conductive connection by the alternating, layered construction of conductor metal layers and adhesion prevention layers or to arrange conductive connections within the vacuum retaining chamber in a protected space that arcing products generated when an arc occurs can not be deposited on the flexible, conductive connection.
Nachteilig bei dieser Ausführungsform ist, dass entweder ein weiteres Gehäuse innerhalb der Vakuumschaltkammer vorgesehen werden muss, in dem die leitfähige Verbindung geschützt angeordnet wird, was einen erheblich erhöhten Montageaufwand mit sich bringt, oder aber es wird ein komplexer Aufbau der leitenden Verbindung dadurch notwendig, dass abwechselnd zu einer leitenden Schicht eine Verklebungsverhinderungsschicht ausgebildet werden muss.A disadvantage of this embodiment is that either a further housing must be provided within the vacuum interrupter chamber, in which the conductive connection is arranged protected, resulting in a significantly increased assembly costs, or it is a complex structure of the conductive connection is necessary that must be formed alternately to a conductive layer an adhesion prevention layer.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu schaffen, die eine vereinfachte, weniger aufwendige und verbesserte Ausführungsform einer flexiblen, leitenden Verbindung zum Abgangskontakt bereitstellt.The invention is based on the object to provide a solution that provides a simplified, less expensive and improved embodiment of a flexible, conductive connection to the outgoing contact.
Bei einem Vakuumschalter der eingangs bezeichneten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die innereIn a vacuum switch of the type described, this object is achieved in that the inner
Querschnittsfläche der Vakuumschaltkammer in Höhe desCross sectional area of the vacuum interrupter chamber at the level of
Abgangskontaktes um den Kontaktstößel herum durch folien- oder plättchenartig ausgebildete, elektrisch leitendeDeparture contact around the contact plunger around by foil or platelet-like, electrically conductive
Abdeckelemente, die lagen- oder schichtweise übereinander angeordnet sind und sich jeweils zumindest teilweise überdecken, flächendeckend überdeckt ist.Covering elements, which are arranged in layers or layers one above the other and at least partially overlap, is covered over the entire area.
Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung der elektrisch leitenden Verbindung wird eine Lösung geschaffen, die auch bei Beaufschlagung mit während des Auftretens eines Lichtbogens entstehenden Produkten nicht verklebt und langfristig dauerhaft funktionstüchtig bleibt. Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Ausbildung und Ausformung der flexiblen, leitenden Verbindung in technisch einfacher und wenig aufwendiger Weise realisierbar. Dadurch, dass folien- oder plättchenartige, leitfähige Abdeckelemente, vorzugsweise aus Metallfolien- oder Metallplättchen, vorgesehen sind, die die innere Querschnittsfläche der Vakuumschaltkammer um den Kontaktstößel herum flächendeckend überdecken, werden diese bei jedem Stößelhub, d.h. jedem Schaltvorgang insbesondere gleichmäßig, ohne Relativverschiebung zueinander bewegt. Dabei wird der am Kontaktstößel angeordnete Materialbereich vom Kontaktstößel unmittelbar bewegt, wohingegen der entgegengesetzte, vorzugsweise an einem Ring festgelegte Bereich der Abdeckelemente dieser Bewegung nicht folgt. Dies führt dazu, dass anders als bei aufeinander liegenden Schichten nach dem Stand der Technik die Schichten nicht lediglich gegeneinander geschoben, sondern voneinander abgehoben mit Abstand zueinander angeordnet und bewegt werden. Durch diese Bewegung werden eventuelle Verklebungen gelöst, da sich inneres und äußeres Ende der Abdeckelemente bei dieser Bewegung relativ zueinander bewegen. Andererseits ist es bei dieser Ausgestaltung aber auch möglich, zur Ausbildung des im Bereich von 10"7 bis 10~9 Torr oder mehr liegenden Hochvakuums der Vakuumschaltkammer die notwendige Evakuierung beider Vakuumkammerteilräume oberhalb und unterhalb des von den Abdeckelementen überdeckten Bereiches sicher zustellen. Bei Ausbildung des Vakuums werden die flexiblen, folien- oder plättchenartigen Abdeckelemente angehoben, so dass auch darunter oder dazwischen befindliche leitende Ionen oder Gaspartikel oder ähnliches entfernt werden können.By this inventive design of the electrically conductive connection, a solution is created which does not stick even when exposed to emerging during the occurrence of an arc products and remains permanently functional long term. In addition, the inventive design and shape of the flexible, conductive connection in a technically simple and inexpensive manner can be realized. Characterized in that foil- or plate-like, conductive cover elements, preferably made of metal foil or metal plates, are provided which cover the inner cross-sectional area of the vacuum interrupter chamber around the contact plunger around the area, they are in each pestle, ie each shift in particular evenly moved relative to each other without relative displacement , In this case, the arranged on the contact plunger material region is moved directly from the contact plunger, whereas the opposite, preferably fixed to a ring area of the cover this movement does not follow. As a result, unlike superposed layers of the prior art, the layers are not merely slid against each other, but are spaced and moved apart from each other at a distance from each other. As a result of this movement, possible adhesions are released, since the inner and outer ends of the cover elements move relative to one another during this movement. On the other hand, in this embodiment, however, it is also possible to ensure the necessary evacuation of both vacuum chamber subspaces above and below the area covered by the cover elements to form the high vacuum of the vacuum interrupter lying in the range of 10 -7 to 10 -9 Torr or more Vacuum the flexible, foil or plate-like cover members are raised so that also underlying or intervening conductive ions or gas particles or the like can be removed.
Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Unteransprüchen. Hierbei ist vorgesehen, dass die Abdeckelemente zumindest teilweise die leitende Verbindung ausbilden, wobei dann weiterhin der Leiter als um den Kontaktstößel herum angeordneter Ring oder Ringabschnitt ausgebildet ist. Hierdurch lässt sich die flexible, leitende Verbindung gewünschtenfalls auf einen Kreissegmentabschnitt beschränkt ausbilden. Es ist aber auch möglich, den gesamten zwischen Kontaktstößel und einem ringförmigen Leiter ausgebildeten Kreisring als leitende Verbindung auszubilden.Further developments and refinements of the invention emerge from the dependent subclaims. In this case, it is provided that the cover elements at least partially form the conductive connection, wherein then continue the conductor as arranged around the contact plunger ring or Ring section is formed. As a result, the flexible, conductive connection can if desired be formed limited to a circle segment section. But it is also possible to form the entire formed between the contact plunger and an annular conductor circular ring as a conductive connection.
Eine besonders flexible, und gegen Verklebungen resistente Ausführungsform lässt sich dadurch erzielen, dass die leitende Verbindung flexibel aus mehreren in Drehrichtung um die vom Kontaktstößel gebildete Achse jeweils gegeneinander versetzt angeordnete, flexible Abdeckelemente umfassenden Verbindungselementen aufgebaut ist. Hierdurch lässt sich zum einen erreichen, dass übereinander angeordnete Abdeckelemente nur mit einem Teilbereich ihrer Flächen aufeinander liegen und mit dem größeren Teil ihrer Flächen aber einen Abstand zu der benachbart darüber oder darunter angeordneten Folie oder dem Abdeckelement aufweisen. Außerdem ist es durch diese Ausführungsform der Weiterbildung der Erfindung möglich, die Abdeckelemente als Bestandteil von Verbindungselementen auszubilden, die an den Verbindungselementen weitere Funktionen erfüllen können. Eine besonders bevorzugte Anordnung der Abdeckelemente liegt daher in vorteilhafter Weiterbildung dann vor, wenn die flexiblen Verbindungselemente jeweils mit einer Teilfläche mindestens eines Abdeckelementes zumindest eine Teilfläche eines Abdeckelementes eines in Drehrichtung benachbarten Verbindungselementes überdecken.A particularly flexible embodiment which is resistant to adhesions can be achieved in that the conductive connection is constructed flexibly from a plurality of connecting elements comprising flexible cover elements comprising a plurality of rotationally offset elements around the axis formed by the contact plunger. This makes it possible, on the one hand, for covering elements arranged one above the other to lie on one another only with a partial region of their surfaces and, however, to have a spacing from the film or covering element arranged adjacent thereto or below with the larger part of their surfaces. In addition, it is possible by this embodiment of the development of the invention to form the cover as part of fasteners that can fulfill other functions on the connecting elements. A particularly preferred arrangement of the cover is therefore in an advantageous embodiment, when the flexible connecting elements each cover at least a partial surface of at least one cover at least a partial surface of a cover of a neighboring in the direction of rotation connecting element.
Die gesamte zwischen dem Kontaktstößel und dem Abgangskontakt gebildete kreisringförmige Querschnittsfläche des Vakuumkammerinnenraums lässt sich dann dadurch komplett überdecken, dass die Verbindungselemente mit ihren sich gegenseitig überdeckenden Teilflächen in ihrer Gesamtheit die Querschnittsfläche der Vakuumschaltkammer und/oder des Leiters innerhalb des Rings und/oder eines zwischen dem Kontaktstößel und dem Ring gebildeten Kreisrings überdecken.The entire formed between the contact plunger and the outgoing contact annular cross-sectional area of the vacuum chamber interior can then completely cover that the connecting elements with their mutually overlapping faces in their entirety, the cross-sectional area of the vacuum interrupter chamber and / or Cover the conductor within the ring and / or a circular ring formed between the contact plunger and the ring.
Zweckmäßigerweise sind die Abdeckelemente und/oder Verbindungselemente Schicht- oder lageweise übereinander angeordnet, wobei besonders bevorzugt die wendelartige Übereinanderlage von Abdeckelementen und/oder Verbindungselementen ausgeführt ist. Die Flexibilität und Bewegungsmöglichkeit der Verbindungselemente lässt sich gemäß Ausgestaltung der Erfindung noch dadurch vorteilhaft unterstützen, dass die Verbindungselemente einen äußeren Ring und einen inneren Ring sowie mindestens ein den äußeren und inneren Ring verbindendes und vorzugsweise ein Abdeckelement ausbildendes Stützelement umfassen. Dabei kann weiterhin vorgesehen sein, dass der jeweilige äußere Ring der Verbindungselemente in dem Ring der Leiters befestigt ist und dass der jeweilige innere Ring der Verbindungselemente in einem Stößelring eingefasst ist, wobei dann der Stößelring auf dem Kontaktstößel angeordnet ist. Hierdurch lässt sich insgesamt ein Bauteil schaffen, das in sich flexibel übereinander mehrere Lagen von Abdeckelemente aufweisenden Verbindungselementen umfasst, die einerseits an dem Ring angeordnet sind, der in Kontakt mit dem Abgangskontakt steht und die andererseits an dem Stößelring befestigt und angeordnet sind, der unmittelbar die Bewegung des Kontaktstößels überträgt. Bei einer Einschaltbewegung folgt dann der Stößelring zusammen mit dem inneren Ring der Verbindungselemente unmittelbar der Stößelbewegung, wohingegen der äußere Ring im Ring des Leiters festgehalten wird. Unterstützt wird diese Bewegung durch die Ausformung der Stützelemente, die nach Art einer bogenartig ansteigenden Brücke eine mechanische Verbindung zwischen diametral gegenüberliegenden Bereichen des äußeren Rings der Verbindungselemente ausbilden. Insgesamt wird durch die erfindungsgemäße Ausbildung der leitendem Verbindung zwischen dem Kontaktstößel und dem ringförmigen Leiter bzw. dem Ring des Leiters durch in Aufsicht von oben (oder unten) aus einzelnen sich überlappend über- und/oder nebeneinander angeordneten Abdeckelementen eine in Aufsicht optisch dichte Fläche gebildet, die in Höhe des Abgangskontaktes die innere Querschnittsfläche der Vakuumkammer überdeckt. Diese optisch dichte Fläche dient beim Betrieb des Vakuumschalters auch dazu, dass Ladungsteilchen nicht vom oberen, d.h. sich über dem Leiter befindenden Schaltbereich zwischen feststehendem und beweglichem Kontakt nach unten zum metallischen Faltenbalg und zu der darin geführten Antriebsstange bewegen können. Andererseits ist es aber aufgrund der flexiblen Leitung/Verbindung dennoch möglich, die Vakuumschaltkammer insgesamt zu evakuieren, also auch sich in Bezug auf die Zeichnungsdarstellung der Anmeldung unterhalb des ringförmigen Leiters befindende Teilchen durch die flexible Leitung/Verbindung hindurch aus der Kammer heraus zu evakuieren.Expediently, the cover elements and / or connecting elements are arranged one above the other in layers or locations, with the helical superimposition of covering elements and / or connecting elements being particularly preferred. The flexibility and freedom of movement of the connecting elements can be advantageously supported according to the invention in that the connecting elements comprise an outer ring and an inner ring and at least one outer and inner ring connecting and preferably a cover member forming support member. It can further be provided that the respective outer ring of the connecting elements is fixed in the ring of the conductor and that the respective inner ring of the connecting elements is enclosed in a plunger ring, in which case the plunger ring is arranged on the contact plunger. In this way, a component can be created which comprises in itself flexibly one above the other several layers of covering elements having connecting elements which are arranged on the one hand on the ring, which is in contact with the outgoing contact and which on the other hand are fixed and arranged on the ram ring, which directly adjusts the Movement of the contact plunger transfers. During a switch-on movement, the tappet ring then directly follows the tappet movement together with the inner ring of the connecting elements, whereas the outer ring is retained in the ring of the conductor. This movement is supported by the shape of the support elements, which form a mechanical connection between diametrically opposite areas of the outer ring of the connecting elements in the manner of a bow-like rising bridge. Overall, by the inventive design of the conductive connection between the contact plunger and the annular conductor or the ring of the conductor by in top view (or below) of individual overlapping over and / or juxtaposed cover a visually dense surface formed in supervision , which covers the inner cross-sectional area of the vacuum chamber at the level of the outgoing contact. This optically dense surface also serves in the operation of the vacuum switch that charged particles can not move from the upper, ie located above the conductor switching range between fixed and movable contact down to the metallic bellows and the drive rod guided therein. On the other hand, it is still possible because of the flexible line / connection to evacuate the vacuum interrupter chamber as a whole, so also in relation to the drawing representation of the application below the annular conductor particles located to evacuate through the flexible conduit / connection through out of the chamber.
Schließlich lässt sich durch die erfindungsgemäße Ausbildung der flexiblen, elektrisch leitenden Verbindung mit dem den elektrischen Kontakt zum Abgangskontakt herstellenden ringförmigen Leiter eine leitende Verbindung realisieren, die kompakt aufgebaut ist, so dass sich insgesamt ein Vakuumschalter von kompakter Bauweise und Bauform realisieren lässt .Finally, can be realized by the inventive design of the flexible, electrically conductive connection with the electrical contact to the outgoing contact producing annular conductor a conductive connection, which is compact, so that a total of a vacuum switch of compact design and design can be realized.
Die erfindungsgemäße flexible, leitende Verbindung überträgt sicher den Stromfluss vom beweglichen Kontaktstößel durch den Ring hin zum Abgangskontakt. Sie ist ausreichend stabil, damit insbesondere der Stromfluss zum Abgangskontakt sowie der Stromfluss vom Kontaktstößel zur leitenden Verbindung sichergestellt ist, andererseits aber auch der Bewegung des Kontaktstößels gefolgt wird. Die leitende Verbindung ist weiterhin luftdurchlässig, so dass eine Evakuierung der Vakuumkammer möglich ist, andererseits schließt sie den unteren Teil der Vakuumkammer derart ab, dass der durch den auftretenden Lichtbogen entstehende metallische Abbrand nicht auf dem in der Vakuumkammer angeordneten Isolator aufschlagen, dort kondensieren und so eine leitfähige Schicht bilden kann.The inventive flexible, conductive connection securely transmits the flow of current from the movable contact plunger through the ring to the output contact. It is sufficiently stable, so that in particular the current flow to the output contact and the flow of current from the contact plunger to the conductive connection is ensured, on the other hand, but also the movement of the Contact plunger is followed. The conductive compound is still permeable to air, so that an evacuation of the vacuum chamber is possible, on the other hand, it closes off the lower part of the vacuum chamber such that the resulting by the arc occurring metallic Abbrand do not hit the insulator arranged in the vacuum chamber, there condense and so can form a conductive layer.
Diesen Anforderungen wird dadurch Rechnung getragen, dass der Leiter bzw. die leitende Verbindung aus einzelnen Segmenten, d.h. aus den Verbindungselementen mit Abdeckelementen aus dünnem und biegsamem leitfähigen Metall so ausgeformt sind, dass die Länge eines jeden Segmentes oder Verbindungselementes, d.h. die radiale Erstreckung eines jeden Verbindungselementes, mindestens den größten möglichen radialen Abstand zwischen dem außen liegenden festen Anschlusspunkt des Segmentes in Form des äußeren Ringes und dem Anschlusspunkt am beweglichen Kontaktstößel in Form des inneren Ringes entspricht. Durch entsprechende Anordnung an dem Stößelring werden die einzelnen Verbindungselemente in Längsachsrichtung der Vakuumkammer voneinander beabstandet und getrennt gehalten, wodurch die Luftdurchlässigkeit zwischen den Verbindungselementen mit ihren Abdeckelementen und damit die Evakuierfähigkeit der Vakuumkammer insgesamt ermöglicht und sichergestellt wird. Die Verbindungselemente sind dann weiterhin so gegeneinander versetzt, dass die Querschnittsfläche der Vakuumkammer, von oben oder unten aus der Längsachse der Vakuumkammer gesehen, optisch komplett ausgefüllt ist. Hierdurch ist das Durchfliegen von Abbrandteilchen von den Kontaktflächen bzw. Schaltflächen der Leiter hin zum und auf den Isolator verhindert. Die Versetzung der Verbindungselemente relativ zueinander kann in Spiralform, Wendeltreppenform, in Zickzackform oder anderen Anordnungen erfolgen, solange jeweils sichergestellt ist, dass die gesamte innere Querschnittsflache der Vakuumkämmer abgedeckt wird. Der äußere Ring des Leiters ist an der Innenseite der Vakuumkammer fest an einem zwischen zwei Keramikkorpern der Vakuumkammer angeordneten Kontaktring angeordnet, wo er in Kontakt mit dem Abgangskontakt steht. Die dem gegenüber liegende Innenseite der Verbindungselemente ist fest am Stoßelring und darüber fest am beweglichen Kontaktstoßel angeordnet.These requirements are met in that the conductor or the conductive connection of individual segments, that is formed from the connecting elements with cover elements of thin and flexible conductive metal so that the length of each segment or connecting element, ie the radial extent of each Connecting element, at least the largest possible radial distance between the outer fixed connection point of the segment in the form of the outer ring and the connection point on the movable contact plunger in the form of the inner ring corresponds. By appropriate arrangement of the plunger ring, the individual connecting elements in the longitudinal axis of the vacuum chamber are spaced apart and kept separate, whereby the air permeability between the connecting elements with their covering and thus the Evakuierfähigkeit the vacuum chamber is made possible and ensured. The connecting elements are then further offset from one another such that the cross-sectional area of the vacuum chamber, seen from above or below from the longitudinal axis of the vacuum chamber, is optically completely filled. As a result, the passage of Abbrandteilchen from the contact surfaces or buttons of the conductors is prevented to and on the insulator. The displacement of the connecting elements relative to one another can take place in spiral form, spiral staircase form, in zigzag form or other arrangements, as long as it is ensured in each case that the entire inner cross-sectional area of the vacuum chamber is covered. The outer ring of the conductor is fixed to the inside of the vacuum chamber at a arranged between two ceramic bodies of the vacuum chamber contact ring, where it is in contact with the outgoing contact. The opposite inner side of the connecting elements is fixedly arranged on the shock ring and above fixed on the movable contact pusher.
Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielhaft naher erläutert. Diese zeigt inThe invention is explained below with reference to the drawing by way of example closer. This shows in
Fig. 1 schematisch in perspektivischer Darstellung eine Außenansicht des erfindungsgemaßen Vakuumschalters,1 is a schematic perspective view of an external view of the inventive vacuum switch,
Fig. 2 den Vakuumschalter gemäß Fig. 1 nach Aufbringen einer äußeren, umhüllenden Gießharzschicht zur Ausbildung eines Gießharzgehauses,1 after application of an outer encapsulating casting resin layer to form a Gießharzgehauses,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch die Vakuumschaltkämmer des Vakuumschalters,3 shows a longitudinal section through the Vakuumschaltkämmer the vacuum switch,
Fig. 4 eine Aufsicht auf eine leitende Verbindung,4 is a plan view of a conductive connection,
Fig.5 in schematischer Darstellung einen Schnitt längs der Achse A-A von Fig. 4,5 is a schematic representation of a section along the axis A-A of FIG. 4,
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht der leitendenFig. 6 is a perspective view of the conductive
Verbindung in Ansicht von unten,Connection in view from below,
Fig. 7 eine schematische Ansicht der leitenden Verbindung in Aufsicht von oben,7 is a schematic view of the conductive connection in plan view from above,
Fig. 8 eine Aufsicht eines Verbindungselementes Fig. 9 einen Schnitt durch das Verbindungselement längs der Linie B-B von Fig. 8,Fig. 8 is a plan view of a connecting element 9 shows a section through the connecting element along the line BB of Fig. 8,
Fig. 10 das Verbindungselement gemäß Fig. 8 und 9 in perspektivischer Ansicht von oben,10 shows the connecting element according to FIGS. 8 and 9 in a perspective view from above,
Fig. 11 in perspektivischer Darstellung ein Schaltkontaktstück eines Festkontaktes und/oder eines Kontaktstößels,11 is a perspective view of a switching contact piece of a fixed contact and / or a contact plunger,
Fig. 12 das Schaltkontaktstück gemäß Fig. 11 mit Durchsicht durch die innere Schalt- und Kontaktfläche,12 shows the switching contact piece according to FIG. 11 with a view through the inner switching and contact surface, FIG.
Fig. 13 in schematischer Darstellung ein Schnitt durch das Schaltkontaktstück nach Fig. 11 und 12 bei eingefahrener, innerer Schalt- und Kontaktfläche und in Fig. 14 in schematischer Darstellung das Schaltkontaktstück nach Fig. 13 mit ausgefahrener innerer Schalt- und Kontaktfläche.13 is a schematic representation of a section through the switching contact piece according to FIGS. 11 and 12 when the inner switching and contact surface is retracted and FIG. 14 is a schematic representation of the switching contact piece according to FIG. 13 with the inner switching and contact surface extended.
Die zeigt in perspektivischer Darstellung die Vakuumschaltkammer 1 eines Vakuumschalters. Diese besteht aus einem oberen gasdichten Keramikzylinder 2 und einem unteren gasdichten Keramikzylinder 3. Der obere Keramikzylinder 2 ist mit einer Anschlussabdeckung 4 verschlossen. Zwischen oberem Keramikzylinder 2 und unterem Keramikzylinder 3 ist ein Kontaktring 5 ausgebildet. Der Kontaktring 5 weist Abgangskontakte 6 auf, über welche ein Ring 7 eines Leiters 8 mit einem Lastleiter 9 in elektrisch leitender Verbindung steht. Mithilfe eines Faltenbalges 10 aus Metall ist eine Antriebs- oder Schaltstange 11 vakuumdicht in den Innenraum der Vakuumschaltkammer 1 eingeführt. In der Vakuumschaltkammer 1 bildet der Innenraum somit eine Vakuumkammer 12 aus, in der ein Hochvakuum von 10"7 bis 10~9 Torr oder 10"7 bis 10"9 mbar ausgebildet ist. Außenseitig ist die fertig montierte Vakuumsehaltkämmer 1 des Vakuumschalters mit einem Gießharzmantel 13 oder einem Gießharzgehäuse umgeben, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist.The shows in perspective view the vacuum interrupter chamber 1 of a vacuum switch. This consists of an upper gas-tight ceramic cylinder 2 and a lower gas-tight ceramic cylinder 3. The upper ceramic cylinder 2 is closed by a connection cover 4. Between upper ceramic cylinder 2 and lower ceramic cylinder 3, a contact ring 5 is formed. The contact ring 5 has outgoing contacts 6, via which a ring 7 of a conductor 8 with a load conductor 9 is in electrically conductive connection. By means of a bellows 10 made of metal, a drive or shift rod 11 is vacuum-tight in the interior of the vacuum interrupter chamber 1 introduced. In the vacuum interrupter chamber 1 thus forms a vacuum chamber 12 in which is formed 7 to 10 "9 mbar a high vacuum of 10" 7 to 10 ~ 9 Torr or 10 ". On the outside, is the completely assembled Vakuumsehaltkämmer 1 of the vacuum switch with a casting resin jacket 13 or a cast resin housing surrounded, as shown in FIG. 2 can be seen.
In der Fig. 3 ist in schematischer Schnittansicht die Vakuumkammer 12 der Vakuumschaltkammer 1 bei geschlossener Stellung von Schaltkontaktstücken 14a, 14b, also einer stromleitenden Verbindung von einem nicht näher dargestellten Erzeugungsleitungsleiter 15 durch einen Festkontakt 16 und einen beweglichen Kontaktstößel 17 sowie den Leiter 8 und den Abgangskontakt 6 durch die Vakuumkammer 12 hindurch zum Lastleiter 9. In dieser Stellung ist eine Trennstrecke nicht ausgebildet. Durch Bewegung des beweglichen Kontaktstößels 17 mittels der über einen keramischen Isolator 18 angekoppelten Antriebs- oder Schaltstange 11 in Richtung des Pfeiles 19 lassen sich die Schaltkontaktstücke 14a, 14b soweit auseinander bewegen, dass zwischen ihnen ein Abstand ausgebildet wird, der dann eine Trennstrecke ausbildet.In Fig. 3 is a schematic sectional view of the vacuum chamber 12 of the vacuum interrupter chamber 1 in the closed position of switching contact pieces 14a, 14b, ie an electrically conductive connection from a production line conductor 15 not shown by a fixed contact 16 and a movable contact plunger 17 and the conductor 8 and Outgoing contact 6 through the vacuum chamber 12 through to the load conductor 9. In this position, an isolating distance is not formed. By moving the movable contact plunger 17 by means of coupled via a ceramic insulator 18 drive or switching rod 11 in the direction of arrow 19, the switch contact pieces 14a, 14b move apart so far that between them a distance is formed, which then forms a separation distance.
Bei dem dargestellten Vakuumschalter handelt es sich um einen Vakuumschalter für Mittel- und Hochspannung. Hierbei ist innerhalb der Vakuumsehaltkämmer 1 eine bewegliche Schalteinheit ausgebildet, die das untere Schaltkontaktstück 14b, den daran fest angeordneten Kontaktstößel 17, den daran fest angeordneten Isolator 18 sowie die Antriebs- oder Schaltstange 11 umfasst. An dieser beweglichen Schalteinheit ist in Höhe der Abgangskontakte 6 bzw. des Kontaktringes 5 oder Stromanschlussträgers an dem Kontaktstößel 17 eine flexible, elektrisch leitende Verbindung 20 mit einem Leiter 8 oder zur Ausbildung eines Leiters 8 angeordnet. Über diese leitfähige Verbindung 20 wird der elektrische Stromfluss zum Lastleiter 9 hergestellt, so dass hierüber eine stromleitende Verbindung zu mindestens einem der Abgangskontakte 6 besteht. Der Leiter 8 umfasst einen Ring 7, der an der Innenseite des Kontaktrings 5 ortsfest angeordnet ist. Weiterhin umfasst der Leiter 8 einen Stößelring 21, der mit seiner Innenfläche, vorzugsweise ortsfest, am Außenumfang des Kontaktstößels 17 angeordnet ist. Der Stößelring 21 und der Ring 7 sind über eine Vielzahl von Verbindungselementen 22 miteinander verbunden.The illustrated vacuum switch is a vacuum switch for medium and high voltage. Here, a movable switching unit is formed within the Vakuumsehaltkämmer 1, which comprises the lower switching contact piece 14b, the fixed thereto contact plunger 17, the fixed thereto insulator 18 and the drive or shift rod 11. At this movable switching unit, a flexible, electrically conductive connection 20 with a conductor 8 or for the formation of a conductor 8 is arranged at the level of the outgoing contacts 6 or of the contact ring 5 or current connection carrier on the contact plunger 17. About this conductive connection 20 of the electric current flow to the load conductor 9 is made, so that there is a current-conducting connection to at least one of the outgoing contacts 6. The conductor 8 comprises a ring 7, which is arranged fixed on the inside of the contact ring 5. Furthermore, the conductor 8 comprises a plunger ring 21, which is arranged with its inner surface, preferably stationary, on the outer circumference of the contact plunger 17. The plunger ring 21 and the ring 7 are connected to each other via a plurality of connecting elements 22.
Ein einzelnes Verbindungselement 22 ist in Figur 8 in Aufsicht dargestellt. Es besteht aus einem äußeren Ring 23 und einem inneren Ring 24 sowie vier den äußeren Ring 23 und den inneren Ring 24 miteinander verbindenden StützelementenA single connecting element 22 is shown in plan view in FIG. It consists of an outer ring 23 and an inner ring 24 and four the outer ring 23 and the inner ring 24 interconnecting support elements
25, wobei der äußere Ring 23, der innere Ring 24 und die25, wherein the outer ring 23, the inner ring 24 and the
Stützelemente 25 aus einem elektrisch leitenden, folienartigen oder plättchenartigen Material bestehen. Wie aus den Figuren 9 und 10 ersichtlich ist, bilden dieSupport members 25 made of an electrically conductive, foil-like or plate-like material. As can be seen from Figures 9 and 10 form the
Stützelemente 25 vom äußeren Ring 23 zum inneren Ring 24 hin ansteigende Abdeckelemente 26 aus, so dass diese denSupport elements 25 from the outer ring 23 to the inner ring 24 toward rising cover 26, so that they
Innenraum des äußeren Rings 23 von einer Seite zur diametral gegenüberliegenden Seite bogenartig unter Einbindung des inneren Ringes 24 überspannen.Inner space of the outer ring 23 span from one side to the diametrically opposite side arcuately with the involvement of the inner ring 24.
Wie aus der Aufsicht in Fig. 4 ersichtlich ist, die in Aufsicht von oben einen Blick in Richtung der Längsachse 26 des Kontaktstößels 17 darstellt, sind eingespannt zwischen dem Stößelring 21 und dem Ring 7 eine Vielzahl von Verbindungselementen 22, 22', 22'', 22''' übereinander in Richtung der Achse 26 angeordnet. Dabei sind die jeweils übereinander liegenden Verbindungselement 22, 22', 22'', 22''' jeweils in Drehrichtung um die Achse 26 herum um 10-15 Grad gegeneinander versetzt angeordnet, so dass alle diese Verbindungselemente 22 insgesamt mit ihren jeweiligen Abdeckelementen 26, 26' oder Stützelementen 25, 25' insgesamt die zwischen dem Ring 7 und dem Stößelring 21 gebildete Kreisringfläche flächendeckend überdecken. Damit ist aber auch insgesamt die freie innere kreisringförmige Querschnittsfläche der Vakuumkammer 12 bzw. der Vakuumschaltkammer 1 durch die Abdeckelemente 26 der Verbindungselemente 22 flächendeckend überdeckt. Aufgrund der jeweils um 10-15 Grad versetzten schichtweisen Übereinanderlagerung der Abdeckelemente, überdecken diese sich jeweils mit einer Teilfläche ihrer Stützelemente 25. Die Verbindungselemente 22 bilden somit den flexiblen Teil der leitfähigen Verbindung 20 und zusammen mit dem Ring 7 und dem Stößelring 21 insgesamt den Leiter 8 aus. Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, sind die Verbindungselemente 22 mit ihrem äußeren Ring 23 jeweils ortsfest im Ring 7 und mit ihrem inneren Ring 24 ortsfest im Stößelring 21 angeordnet, wobei zwischen den jeweils übereinander angeordneten einzelnen Verbindungselementen 22 ein Abstand in längsaxialer Richtung vorhanden ist, so dass durch die Verbindungselemente 22 mit ihren Abdeckelementen 26 und Stützelementen 25 hindurch eine Luft- oder Gasraumverbindung durchgängig besteht, andererseits aber in Aufsicht gemäß Fig. 4 eine blickdichte Abdeckung durch diese Verbindungselemente 22 geschaffen ist. In der Montagestellung ergibt sich bereits die der geschlossenen Stellung der Schaltkontaktstücke 14a, 14b entsprechende und in Fig. 3 dargestellte Positionierung der Verbindungselemente 22 mit der aus Fig. 6 ersichtlichen konkav ausgebildeten Unterseite und der aus Fig. 7 ersichtlichen konvex ausgebildeten Oberseite. Die Abdeckelemente 26 bzw. die Stützelemente 25 sind derart flexibel ausgebildet, dass sie die Bewegung des Kontaktstößels 17 bei den einzelnen Schaltvorgängen von der geschlossenen Schaltposition zur geöffneten Trennstellenposition und wieder zurück mitvollziehen.As can be seen from the plan view in FIG. 4, which shows a view from above in the direction of the longitudinal axis 26 of the contact plunger 17, a plurality of connecting elements 22, 22 ', 22 "are clamped between the plunger ring 21 and the ring 7. , 22 '''arranged one above the other in the direction of the axis 26. In this case, the respectively superimposed connection element 22, 22 ', 22'',22''' each offset in the direction of rotation about the axis 26 by 10-15 degrees to each other, so that all these connecting elements 22 in total with their respective cover elements 26, 26 'or support elements 25, 25' overall cover the area formed between the ring 7 and the plunger ring 21 annular surface area-covering. But that is Overall, the free inner annular cross-sectional area of the vacuum chamber 12 and the vacuum interrupter chamber 1 covered by the covering elements 26 of the connecting elements 22 area-covering. Due to the respective layered superimposition of the cover elements offset by 10-15 degrees, they each overlap with a partial surface of their support elements 25. The connection elements 22 thus form the flexible part of the conductive connection 20 and, together with the ring 7 and the plunger ring 21, the conductor as a whole 8 off. 5, the connecting elements 22 with their outer ring 23 each fixed in the ring 7 and with its inner ring 24 fixedly arranged in the tappet ring 21, wherein between the respective superposed individual connecting elements 22, a distance in the longitudinal axial direction is present , so that through the connecting elements 22 with their cover members 26 and support members 25 through an air or gas space connection is continuous, but on the other hand in supervision of FIG. 4 opaque cover created by these fasteners 22. In the assembly position, the positioning of the connecting elements 22 corresponding to the closed position of the switching contact pieces 14a, 14b and shown in FIG. 3 already results with the concave lower side shown in FIG. 6 and the convexly formed upper side visible from FIG. The cover elements 26 and the support elements 25 are designed so flexible that they accompany the movement of the contact plunger 17 in the individual switching operations from the closed switching position to the open disconnect position and back again.
Das mit dem Festkontakt 16 fest verbundene obereThe fixed to the fixed contact 16 upper
Schaltkontaktstück 14a und das mit dem beweglichen Kontaktstößel 17 fest verbundene untere Schaltkontaktstück 14b sind jeweils identisch ausgebildet, so dass nachstehend die Beschreibung lediglich anhand des in den Fig. 11-14 dargestellten unteren Schaltkontaktstückes 14b erläutert ist. Jedes Schalterkontaktstück 14a, 14b weist eine zweigeteilte Kontakt- und Schaltfläche 28 auf, die eine kreisringförmige äußere Schalt- und Kontaktfläche 29 und eine kreisflächenförmige innere Schalt- und Kontaktfläche 30 umfasst. Die äußere Schalt- und Kontaktfläche 29 ist lagefest auf einem Trägerkörper 31 des jeweiligen Schaltkontaktstückes 14a, 14b angeordnet und die innere Schalt- und Kontaktfläche 30 ist relativ zur äußeren Schalt- und Kontaktfläche 29 beweglich auf Stützköpfen 32 angeordnet. Außerdem greift innenseitig an der inneren Schalt- und Kontaktfläche 30 ein in Richtung der Achse 27 des beweglichen Kontaktstößels 17 mithilfe der Kraft von Federn 33 beweglicher innerer Stempel oder innerer Stößel 34 an. In dem Grundkörper oder Trägerkörper 31 sind auf einer Basisfläche 36 Federn 33 mit ihrem einen Ende angeordnet, wobei sie mit ihrem anderen Ende an einem Anschlagsring 35 des inneren Stößels 34 anliegen. In der in Fig. 13 dargestellten eingefahrenen Position der inneren Schalt- und Kontaktfläche 30 liegen die Schalt- und Kontaktflächen 29, 30 von oberem Schaltkontaktstück 14a und unterem Schaltkontaktstück 14b flächig aufeinander, so dass sich eine ebene Kontakt- und Schaltfläche 28 ausbildet. In dieser Position sind die Federn 33 über den Anschlagsring 35 in ihre gestauchte Position gebracht. Sobald der bewegliche Kontaktstößel 17 in die Position zur Ausbildung einer Trennstrecke gefahren wird, entfernen sich die äußeren Schalt- und Kontaktflächen 29 von oberem und unterem Schaltkontaktstück 14a, 14b voneinander. Die inneren Schalt- und Kontaktflächen 30 von oberem und unterem Schaltkontaktstück 14a, 14b bleiben aber zunächst noch in flächiger Aneinanderlage, solange die Triebkraft der sich nun entspannenden Federn 33 ausreicht, um den Stößel 34 bis in die in Figur 14 dargestellte ausgefahrene Position der inneren Schalt- und Kontaktfläche 30 zu bewegen. Wenn sich nun der Kontaktstößel 17 weiter vom Festkontakt 16 entfernt, entfernen sich auch die inneren Schalt- und Kontaktflächen 30 von unterem und oberem Schaltkontaktstück 14a, 14b voneinander, so dass nun die Trennstrecke ausgebildet wird. Im umgekehrten Fall, wenn sich der Kontaktstößel 17 auf den Festkontakt 16 zubewegt, gelangen zunächst die inneren Schalt- und Kontaktflächen 30 in flächige Aneinanderlage, werden die inneren Schalt- und Kontaktflächen 30 gegen die Kraft der Federn 33 relativ zu den äußeren Schalt- und Kontaktflächen 29 bewegt, bis die in Figur 13 dargestellte, eingefahrene Position der inneren Schalt- und Kontaktflächen und damit die in Figur 3 dargestellte Kontaktstellung der Schaltkontaktstücke 14a, 14b erreicht ist.Switch contact piece 14a and with the movable contact plunger 17 fixed lower switching contact piece 14b are each formed identically, so that the description is explained below only with reference to the illustrated in FIGS. 11-14 lower switching contact piece 14b. Each switch contact piece 14a, 14b has a two-part contact and button 28, which comprises an annular outer switching and contact surface 29 and a circular inner switching and contact surface 30. The outer switching and contact surface 29 is fixed in position on a carrier body 31 of the respective switching contact piece 14a, 14b arranged and the inner switching and contact surface 30 is arranged relative to the outer switching and contact surface 29 movable on support heads 32. In addition, on the inside engages the inner switching and contact surface 30 in the direction of the axis 27 of the movable contact plunger 17 by means of the force of springs 33 movable inner punch or inner plunger 34 at. In the main body or carrier body 31 springs 33 are arranged with its one end on a base surface 36, wherein abut with its other end to a stop ring 35 of the inner plunger 34. In the retracted position of the inner switching and contact surface 30 shown in FIG. 13, the switching and contact surfaces 29, 30 of upper switching contact piece 14a and lower switching contact piece 14b lie flat against one another, so that a planar contact and button 28 is formed. In this position, the springs 33 are placed over the stopper ring 35 in its compressed position. As soon as the movable contact plunger 17 is moved to the position for forming a separating gap, the outer switching and contact surfaces 29 of the upper and lower switching contact pieces 14a, 14b move away from each other. The inner switching and contact surfaces 30 of the upper and lower switching contact piece 14a, 14b remain but initially in flat succession, as long as the driving force of the now relaxing springs 33 is sufficient to push the plunger 34 into the extended position shown in FIG inner switching and contact surface 30 to move. If now the contact plunger 17 further away from the fixed contact 16, remove the inner switching and contact surfaces 30 of the lower and upper switching contact piece 14a, 14b from each other, so that now the separation distance is formed. In the opposite case, when the contact plunger 17 moves toward the fixed contact 16, first the inner switching and contact surfaces 30 reach into flat contact with each other, the inner switching and contact surfaces 30 against the force of the springs 33 relative to the outer switching and contact surfaces 29 moves until the retracted position of the inner switching and contact surfaces shown in FIG. 13 and thus the contact position of the switching contact pieces 14a, 14b shown in FIG. 3 are reached.
Die äußeren Schalt- und Kontaktflächen 29 sind aus einem kreisringförmigen Material, das hochleitfähig ist, ausgebildet. Dieses Material ist geeignet, den vom Vakuumschalter jeweils zu leitenden Nennstrom mit sehr geringem Widerstand zu übertragen. Die inneren Schalt- und Kontaktflächen 30 hingegen bestehen aus einem scheibenförmigen Material, das hochfest sowie besonders abrieb- und abbrandfest ist, um damit auch kurzfristig auftretende Lichtbogenströme aushalten und löschen zu können. Die darunter angeordneten Federn 33 bestehen aus kurzschlusstragfähigem Material, wie beispielsweise einer Kupfer-Wolfram-Legierung. Das Material der äußeren Schalt- und Kontaktflächen 29 ist insbesondere Sauerstofffrei und besteht beispielsweise aus einer Kupfer-Silber-Legierung. Das Material der inneren Schalt- und Kontaktfläche 30 besteht beispielsweise aus einer Kupfer-Chrom-Legierung.The outer switching and contact surfaces 29 are made of an annular material which is highly conductive. This material is suitable for transferring the nominal current which is to be conducted by the vacuum switch in each case with very little resistance. The inner switching and contact surfaces 30, however, consist of a disc-shaped material, which is highly resistant and particularly resistant to abrasion and erosion, so as to be able to withstand and erase short-term occurring arc currents. The underlying springs 33 are made of kurzschlusstragfähigem material, such as a copper-tungsten alloy. The material of the outer switching and contact surfaces 29 is in particular oxygen-free and consists for example of a copper-silver alloy. The material of the inner switching and contact surface 30 consists for example of a copper-chromium alloy.
Beim Trennen, d.h. Auseinanderfahren von Festkontakt 16 undWhen separating, i. Moving apart from fixed contact 16 and
Kontaktstößel 17 durch einen an der Antriebs- oder Schaltstange 11 angreifenden Antriebsmechanismus bewegen sich zunächst die äußeren Schalt- und Kontaktflachen 29 voneinander fort, wahrend die inneren Schalt- und Kontaktflachen 30 aufgrund des von den Federn 33 auf den inneren Stößel 34 ausgeübten Druckes aus der zunächst einheitlichen Kontakt- und Schaltflache 28 ausfahren und wahrend dessen den entstehenden Kurzschlussstrom tragen. Dabei ist das Ausfahren der inneren Schalt- und Kontaktflachen 30 so abgestimmt, dass sie so lange aneinanderliegend verbleiben, bis zwischen den äußeren Schalt- und Kontaktflachen 29 ein solcher Abstand ausgebildet ist, dass ein Überspringen des entstehenden/auftretenden Lichtbogens auf den Kreisring der äußeren Schalt- und Kontaktflachen 29 verhindert ist. Bei weiterem Auseinanderfahren von Festkontakt 16 und Kontaktstoßel 17 trennen sich dann auch die inneren Schalt- und Kontaktflachen 30, so dass der entstehende Lichtbogen dann nur zwischen diesen Flachen gehalten und nach Erreichen eines ausreichenden Abstandes gelöscht wird.Contact tappets 17 by a drive mechanism acting on the drive or shift rod 11 to move First, the outer switching and contact surfaces 29 away from each other, while the inner switching and contact surfaces 30 extend due to the pressure exerted by the springs 33 on the inner plunger 34 pressure from the initially uniform contact and switching surface 28 and during which carry the resulting short-circuit current. In this case, the extension of the inner switching and contact surfaces 30 is tuned so that they remain so long adjoining until such a distance is formed between the outer switching and contact surfaces 29, that skipping the resulting / occurring arc on the annulus of the outer switching - And contact surfaces 29 is prevented. Upon further moving apart of fixed contact 16 and contact pusher 17 then separate the inner switching and contact surfaces 30, so that the resulting arc is then held only between these surfaces and deleted after reaching a sufficient distance.
Weiterhin liegen die inneren Schalt- und Kontaktflachen 30 auf Stutzkopfen 32 auf, die Bestandteil einer spiralförmigen Anordnung von Kontakten zur Abstutzung der inneren Schalt- und Kontaktflache 30 sind. Hierdurch ist es möglich, ein axiales Magnetfeld zu erzeugen, mit welchem auch größere und stärkere Lichtbogen als diffuse Lichtbogen ausgestaltet werden können. Dabei besteht der innere Stößel 34 aus einer Konfiguration stegartiger Segmente 37 an denen die Stutzkopfe 32 spiralartig zueinander ausgerichtet angeordnet sind, wobei die Stutzkopfe 32 elektrisch leitend ausgebildet und angeschlossen sind.Furthermore, the inner switching and contact surfaces 30 are on Stutzkopfen 32, which are part of a spiral arrangement of contacts for Abstutzung the inner switching and contact surface 30. This makes it possible to generate an axial magnetic field with which larger and stronger arc than diffuse arc can be configured. In this case, the inner plunger 34 consists of a configuration web-like segments 37 on which the Stutzkopfe 32 are arranged spirally aligned with each other, the Stutzkopfe 32 are electrically conductive and connected.
Die Darstellungen der Figuren 12, 13 und 14 sind hinsichtlich der Funktion der Federn 33 und der Stutzkopfe 32 sowie deren Anordnung und Ausbildung als Spiralkontakte, d.h. als spiralförmig angeordnete Kontakte, lediglich schematisch und entsprechend vereinfacht.The representations of Figures 12, 13 and 14 are in terms of the function of the springs 33 and the Stutzkopfe 32 and their arrangement and training as spiral contacts, ie as spirally arranged contacts, only schematically and correspondingly simplified.
Bei dem Isolator 18 handelt es sich um einen solchen aus keramischem Material. Die Umhüllung der Vakuumschaltkammer 1 besteht vorzugsweise aus einem Gießharzmantel oder Gießharzgehäuse aus einem Silikonmaterial oder Silikongießharz .The insulator 18 is one made of ceramic material. The enclosure of the vacuum interrupter chamber 1 preferably consists of a cast resin jacket or cast resin housing made of a silicone material or silicone casting resin.
Insgesamt wird durch die Kombination der verschiedensten Maßnahmen die Standzeit und der Lebenszyklus einer Vakuumschaltkammer vergrößert, das Isolationsverhalten der Vakuumkammer 12 bzw. der Vakuumschaltkammer 1 insgesamt verbessert und damit eine kompakte Bauform der Vakuumschaltkammer 1 und damit eines Vakuumschalters insgesamt erzielt, wobei der Vollständigkeit halber nochmals aufgeführt sei, dass der obere Keramikzylinder 2 und der untere Keramikzylinder 3 aus einem gasdichten Keramikmaterial bestehen, da anderenfalls ein Vakuum in der Vakuumkammer 12 nicht aufrecht zu halten wäre.Overall, the life and the life cycle of a vacuum interrupter chamber is increased by the combination of various measures, the overall insulation behavior of the vacuum chamber 12 and the vacuum interrupter 1 improved and thus achieved a compact design of the vacuum interrupter chamber 1 and thus a vacuum switch total, with the sake of completeness listed again be that the upper ceramic cylinder 2 and the lower ceramic cylinder 3 made of a gas-tight ceramic material, otherwise a vacuum in the vacuum chamber 12 would not be upright.
Auch wenn dies aufgrund der hervorragenden Isolationseigenschaften bei dem erfindungsgemäßen Vakuumschalter nicht notwendig ist, kann dieser gewünschtenfalls dennoch in einem mit Isoliergas gefüllten Gehäuse einer Schaltanlage angeordnet sein. Although this is not necessary due to the excellent insulation properties in the vacuum switch according to the invention, this may still be arranged in a case of a switchgear filled with insulating gas, if desired.

Claims

Patentansprüche claims
1. Vakuumschalter, insbesondere Vakuumleistungsschalter, für Mittel- und Hochspannung mit einer innerhalb einer Vakuumschaltkammer (1) angeordneten beweglichen Schalteinheit, die miteinander beweglich einen Kontaktstößel (17), einen Isolator (18) und eine in die Vakuumschaltkammer (1) durch einen Faltenbalg (10) aus Metall eingeführte Antriebs- oder Schaltstange (11) umfasst, und einem in das Gehäuse der Vakuumschaltkammer (1) eingefügten Festkontakt (16), wobei das obere Ende des Isolators (18) mit dem Kontaktstößel (17) und das untere Ende des Isolators (18) mit der Antriebs- oder Schaltstange (11) fest verbunden ist, und wobei der Kontaktstößel (17) eine flexible, elektrisch leitende Verbindung (20) mit einem Leiter (8) aufweist, der in stromleitender Verbindung mit mindestens einem seitlich angeordneten Abgangskontakt (6) steht, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Querschnittsfläche der Vakuumschaltkammer (1) in Höhe des mindestens einen Abgangskontaktes (6) um den Kontaktstößel 17 herum durch daran angeordnete, folien- oder plättchenartig ausgebildete, elektrisch leitende Abdeckelemente (26) , die lagen- oder schichtweise übereinander angeordnet sind und sich jeweils zumindest teilweise überdecken, flächendeckend überdeckt ist.1. Vacuum switch, in particular vacuum circuit breaker, for medium and high voltage with a within a vacuum switching chamber (1) arranged movable switching unit with each other movably a contact plunger (17), an insulator (18) and one in the vacuum interrupter chamber (1) by a bellows ( 10) of metal introduced drive or shift rod (11), and a in the housing of the vacuum interrupter chamber (1) inserted fixed contact (16), wherein the upper end of the insulator (18) with the contact plunger (17) and the lower end of Insulator (18) with the drive or switching rod (11) is fixedly connected, and wherein the contact plunger (17) has a flexible, electrically conductive connection (20) with a conductor (8) in electrically conductive connection with at least one laterally arranged Outgoing contact (6) is, characterized in that the inner cross-sectional area of the vacuum interrupter chamber (1) in the amount of at least one outgoing contact (6) to the Contact plunger 17 around arranged thereon, foil or plate-like, electrically conductive cover members (26), the layer or layer are arranged one above the other and overlap each other at least partially covered area-covering.
2. Vakuumschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckelemente (26) zumindest teilweise die leitende Verbindung (20) ausbildet.2. Vacuum switch according to claim 1, characterized in that the cover elements (26) at least partially forms the conductive connection (20).
3. Vakuumschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter (8) als um den Kontaktstößel (17) herum angeordneter Ring (7) oder Ringabschnitt ausgebildet ist.3. Vacuum switch according to claim 1 or 2, characterized in that the conductor (8) as to the Contact ram (17) arranged around ring (7) or ring portion is formed.
4. Vakuumschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die leitende Verbindung4. Vacuum switch according to one of the preceding claims, characterized in that the conductive connection
(20) flexibel aus mehreren, in Drehrichtung um die vom(20) flexible from several, in the direction of rotation of the
Kontaktstößel (17) gebildete Achse (27) jeweils gegeneinander versetzt angeordnete, flexibleContact ram (17) formed axis (27) offset from one another arranged, flexible
Abdeckelemente (26) umfassenden Verbindungselementen (22) aufgebaut ist.Cover elements (26) comprising connecting elements (22) is constructed.
5. Vakuumschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die flexiblen Verbindungselemente (22) jeweils mit einer Teilfläche mindestens eines Abdeckelementes (26) zumindest eine Teilfläche eines Abdeckelementes (26) eines in Drehrichtung benachbarten Verbindungselementes (22) überdecken.5. Vacuum switch according to claim 4, characterized in that the flexible connecting elements (22) each with a partial surface of at least one cover (26) cover at least a partial surface of a cover (26) of a neighboring in the direction of rotation connecting element (22).
6. Vakuumschalter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (22) mit ihren sich gegenseitig überdeckenden Teilflächen in ihrer Gesamtheit die Querschnittsfläche der Vakuumsehaltkämmer (1) und/oder des Leiters (8) innerhalb des Rings (7) und/oder eines zwischen dem Kontaktstößel (17) und dem Ring (7) gebildeten Kreisringes überdecken.6. Vacuum switch according to claim 4 or 5, characterized in that the connecting elements (22) with their mutually overlapping partial surfaces in their entirety, the cross-sectional area of the Vakuumsehaltkämmer (1) and / or the conductor (8) within the ring (7) and / or cover a circular ring formed between the contact plunger (17) and the ring (7).
7. Vakuumschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Abdeckelemente (26) und/oder Verbindungselemente (22) Schicht- oder lageweise übereinander angeordnet sind.7. Vacuum switch according to one of the preceding claims, characterized in that covering elements (26) and / or connecting elements (22) are layered or layered one above the other.
8. Vakuumschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckelemente (26) und/oder Verbindungselemente (22) wendelartig übereinander angeordnet sind.8. Vacuum switch according to one of the preceding claims, characterized in that the cover elements (26) and / or connecting elements (22) are arranged one above the other like a helix.
9. Vakuumschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente9. Vacuum switch according to one of the preceding claims, characterized in that the connecting elements
(22) einen äußeren Ring (23) und einen inneren Ring (24) sowie mindestens ein, den äußeren und inneren Ring (23, 24) verbindendes und vorzugsweise ein Abdeckelement (26) ausbildendes Stützelement (25) umfassen.(22) an outer ring (23) and an inner ring (24) and at least one, the outer and inner ring (23, 24) connecting and preferably a cover member (26) forming support member (25).
10. Vakuumschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige äußere Ring10. Vacuum switch according to one of the preceding claims, characterized in that the respective outer ring
(23) der Verbindungselemente (22) in dem Ring (7) des Leiters (8) befestigt ist.(23) of the connecting elements (22) in the ring (7) of the conductor (8) is fixed.
11. Vakuumschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige innere Ring11. Vacuum switch according to one of the preceding claims, characterized in that the respective inner ring
(24) der Verbindungselemente (22) in einem Stößelring (21) eingefasst ist.(24) of the connecting elements (22) in a plunger ring (21) is enclosed.
12. Vakuumschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößelring (21) auf dem Kontaktstößel (17) angeordnet ist.12. Vacuum switch according to one of the preceding claims, characterized in that the plunger ring (21) on the contact plunger (17) is arranged.
13. Vakuumschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass oberer Keramikzylinder (2), unterer Keramikzylinder (3) und der Isolator (18) aus gasdichter Keramik bestehen.13. Vacuum switch according to one of the preceding claims, characterized in that upper ceramic cylinder (2), lower ceramic cylinder (3) and the insulator (18) consist of gas-tight ceramic.
14. Vakuumschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vakuumschalter außenseitig in ein Gießharzgehäuse (13) eingebettet ist. 14. Vacuum switch according to one of the preceding claims, characterized in that the vacuum switch is embedded on the outside in a cast resin housing (13).
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