EP4511856A1 - Vakuumschaltröhre zum schalten von spannungen und verfahren zum sammeln von partikeln in der vakuumschaltröhre - Google Patents

Vakuumschaltröhre zum schalten von spannungen und verfahren zum sammeln von partikeln in der vakuumschaltröhre

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Publication number
EP4511856A1
EP4511856A1 EP23741304.2A EP23741304A EP4511856A1 EP 4511856 A1 EP4511856 A1 EP 4511856A1 EP 23741304 A EP23741304 A EP 23741304A EP 4511856 A1 EP4511856 A1 EP 4511856A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vacuum interrupter
particles
contact pieces
chamber
switching
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23741304.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Heinz
Stefan Giere
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Energy Global GmbH and Co KG filed Critical Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Publication of EP4511856A1 publication Critical patent/EP4511856A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/662—Housings or protective screens
    • H01H33/66261—Specific screen details, e.g. mounting, materials, multiple screens or specific electrical field considerations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/662—Housings or protective screens
    • H01H33/66261—Specific screen details, e.g. mounting, materials, multiple screens or specific electrical field considerations
    • H01H2033/66292—Details relating to the use of multiple screens in vacuum switches

Definitions

  • Vacuum interrupter for switching voltages and method for collecting particles in the vacuum interrupter
  • the invention relates to a vacuum interrupter for switching voltages, with at least one casing and with at least two contact pieces, the at least one casing comprising at least one evacuated switching chamber.
  • the invention further includes a method for collecting particles in a vacuum interrupter.
  • Vacuum interrupters are used e.g. B. used in circuit breakers for switching high voltages and / or currents. In medium and high voltage technology, such vacuum interrupters are used for switching voltages in the range from 1 kV in medium voltage technology, or greater than/equal to 52 kV in high voltage technology, and/or for switching large currents in the range of e.g. B. used up to tens of kiloamperes.
  • Vacuum interrupters include contact pieces or switching contact pieces that can be moved relative to one another and which are located in at least one evacuated switching chamber, i.e. H. Vacuum switching chamber are arranged. Movable contact pieces can be moved by a drive, in particular via a kinematic chain.
  • the switching chamber includes e.g. B. several ceramic segments, especially in a hollow cylindrical shape, which z. B. are connected by metal shields.
  • the switching chamber is sealed vacuum-tight at the ends, with a fixed contact piece e.g. B. via a metallic cover element and with a movable contact piece z. B. movably mounted via a particularly metallic bellows.
  • the vacuum interrupters are in housings, e.g. B. in metallic tanks, dead and/or live tanks, and/or in insulating housings, e.g. B. ribbed silicone, ceramic and / or composite material housings.
  • the housings are filled with an insulating gas, in particular SF 6 and/or Clean Air, ie synthetic fresh air, filled.
  • the contact pieces of a vacuum interrupter are e.g. B. guided in a bolt shape into the vacuum interrupter, each with two opposite, plate-shaped ends, which are in mechanical and electrical contact with one another when the vacuum interrupter is switched on, and have a gap or distance from one another when the vacuum interrupter is switched off.
  • particles can e.g. B. arise as abrasion or torn out, in particular torn out of surfaces of the plate-shaped areas of the contact pieces.
  • the particles in the vacuum interrupter in particular deposited or adsorbed on the inner surfaces of the ceramic segments, lead to electrical and electromagnetic interference, including electrical flashovers between contact pieces in the open state. Electrical flashovers lead to a limited function of the vacuum interrupters, e.g. B. in circuit breakers, up to the irreversible destruction of the vacuum interrupters.
  • the invention is based on the object of specifying a vacuum interrupter for switching voltages and a method for collecting particles in a vacuum interrupter, which solve the problems described above.
  • it is the task to prevent particles in the vacuum interrupter from causing malfunctions and/or destruction, e.g. B. when switching, when switched off and/or due to leakage currents, electrical flashovers, and/or discharges via the particles.
  • a vacuum interrupter for switching voltages with the features of claim 1 and / or a method for collecting particles in a vacuum interrupter, in particular a previously described vacuum interrupter, according to claim 12.
  • Advantageous training Designs of the vacuum interrupter according to the invention for switching voltages and/or the method according to the invention for collecting particles in a vacuum interrupter are specified in the subclaims. Subjects of the main claim can be combined with features of subclaims and features of the subclaims with each other.
  • a vacuum interrupter according to the invention for switching voltages comprises at least one casing and at least two contact pieces, the at least one casing comprising at least one evacuated switching chamber.
  • at least one device for collecting particles is included.
  • the particles in the vacuum interrupter build up in an uncontrolled manner, particularly on insulating parts such as. B. deposit ceramic segments of the shell or be adsorbed on it. Particles are e.g. B. Burning of the contact pieces, which occurs when switching due to arcs, and / or z. B. Abrasion from the contact pieces, which is caused in particular by the switching movement.
  • the particles are at least partially electrically conductive, which means that particles on insulating parts enable electrical flashovers, which can damage and/or destroy the vacuum interrupter.
  • Collecting particles reduces and/or prevents the problems described above by collecting or storing the particles in a non-critical location where the particles lead to no or reduced disturbances, in particular no electrical flashovers - possible. This prevents damage or even destruction of the vacuum interrupter.
  • the device can be designed to collect the particles through the gravitational effect.
  • Gravity is a reliable, failure-free force whose effect enables reliable collection of particles. Particles that arise particularly on the contact pieces fall in the direction of the gravitational force or downwards in the vacuum interrupter, and are collected in the particle collecting device, with the advantages described above.
  • forces such as e.g. B. electrostatic and/or electromagnetic forces cause a collection of particles in the device for collecting particles.
  • the device can be designed in the manner of a particle trap, which acts in particular by sedimenting the particles from the at least one evacuated switching chamber. Particles are collected in a particle trap and are not released again without external influence, particularly by third parties. Sedimentation or sedimentation, i.e. H. The settling of particles as sediment is the deposition or settling of particles or particles under the influence of gravity and/or other forces, such as. B. centrifugal force in rotating systems. Collecting and retaining the particles in the device prevents the particles from settling on insulating parts, such as. B. ceramic segments, with the advantages described above, and / or the adsorption of particles on the contact pieces, whereby the particles disrupt or prevent the electrical fields during switching, the electrical and / or mechanical contact between contact pieces when adsorbed on contact pieces.
  • a particle trap acts in particular by sedimenting the particles from the at least one evacuated switching chamber. Particles are collected in a particle trap and are not released again without external influence, particularly by third parties. Sediment
  • the device can be designed as a separate chamber for collecting the particles, which in particular retains the particles from the contact pieces.
  • the device can be designed as a chamber integrated in the casing for collecting the particles, which in particular a retention of the particles from the contact pieces, in particular arranged on the circumference of the vacuum interrupter and along the longitudinal axis of the vacuum interrupter at least partially and / or completely in the area between the contact pieces.
  • Designing the device in the shell enables a simple, cost-effective device with good access to the switching chamber for simple and effective collection of particles in the device, especially when arranged on the circumference of the vacuum interrupter and along the longitudinal axis of the vacuum interrupter at least partially and/or completely in the area between the contact pieces.
  • the at least one shell can comprise at least one main screen and at least two ceramic segments, in particular with the at least one main screen arranged along the longitudinal axis of the vacuum interrupter between the at least two ceramic segments, wherein the at least one device can be encompassed by the at least one main screen.
  • the device can be formed in the main screen and/or arranged on the main screen, in particular outside the casing of the vacuum interrupter with an opening towards the switching chamber, and/or can be spatially encompassed by the main screen or enclosed by it.
  • the main screen between the ceramic segments is arranged in the area of the contact pieces, in particular in the contact area of contact pieces with one another, with which a device in the main screen and/or encompassed by the main screen can in particular collect particles which are in the area of the mechanical and/or electrical Contact occurs between the contact pieces.
  • the at least one device can have at least one opening, in particular an opening of at least one separate chamber for collecting particles.
  • a separate chamber with one or more openings is well suited to admitting particles into the chamber and, in particular, keeping them permanently in the chamber, with the advantages described above.
  • the at least one device With a horizontal position of the vacuum interrupter, in particular with the longitudinal axis of the vacuum interrupter parallel to a horizontal of the earth's surface, the at least one device can be designed exclusively in a lower region of the casing of the vacuum interrupter. Particularly due to the gravitational effect or during sedimentation, particles are well collected and retained in such a device, with the gravitational effect e.g. B. in conjunction with, in particular, a small opening in the chamber of the device towards the switching chamber, keeps or retains and collects particles well from the switching chamber, with the advantages described above.
  • the at least one device can comprise walls, in particular walls which comprise and/or form at least one opening,
  • walls can be designed to be slanted towards the opening, in particular with an angle other than zero in relation to the longitudinal axis of the vacuum interrupter, and/or
  • walls can be T-shaped, and/or
  • walls can be U- and/or V-shaped, in particular with U- and/or V-shaped depressions.
  • the walls enable the formation of a chamber or a delimited area which enables the retention and storage or collection of particles, with the advantages described above.
  • the gravitational force in particular causes a movement of particles or a particle transport towards a respective opening, the passage through the opening, and a collection and retention of the particles in the device for collecting the particles.
  • U- and/or V-shaped walls enable movement of particles or particle transport to at least one collection area, in particular the lowest point, which is separated from the contact pieces and/or insulating parts, such as. B.
  • T-shaped walls also enable the formation of a chamber or a demarcated area, which enables the retention and storage or collection of particles, in particular several T-shaped walls.
  • a combination of walls, in particular with different shapes, is possible to form collection areas for particles.
  • the at least one device can have at least one elliptical, angular and/or circular cross section.
  • Other shapes or cross sections, in particular shapes that allow the formation of at least one chamber or a delimited area that enables the retention and storage or collection of particles, are possible, with the advantages described above.
  • the vacuum interrupter can be designed for switching high voltages, in particular for switching voltages greater than 52 kV.
  • particles lead to the disadvantages described above, especially when adsorbed in the area of insulating parts such as. B. ceramic segments and/or on the contact pieces. Flashovers occur more frequently at high voltages on contaminated surfaces on which particles are adsorbed. At high voltages, the flashovers lead to damage or even the destruction of vacuum interrupters, and/or can limit their function, especially when switching.
  • a method according to the invention for collecting particles in a vacuum interrupter, in particular in a previously described vacuum interrupter comprises that the particles, in particular burn-off particles from contact pieces of the vacuum interrupter, are collected and/or retained in a device in the manner of a chamber are caused by the contact pieces, especially by the gravitational force.
  • FIG. 1 shows schematically a vacuum interrupter 1 for switching voltages in a sectional view from the side, with a casing 2 and with two contact pieces 3 and 4, the casing comprising an evacuated switching chamber 16, and
  • FIG. 2 shows schematically a section of a vacuum interrupter 1 according to the invention, with a structure according to FIG the vacuum interrupter 1, and
  • FIG 3 schematically shows a section of a vacuum interrupter 1 according to the invention, analogous to Figure 2, with beveled walls 10, which are additionally curved towards the opening 9, and
  • FIG. 4 schematically shows a section of a vacuum interrupter 1 according to the invention, with a structure according to FIG and a main screen 6 of the vacuum interrupter 1
  • 5 shows schematically a section of a vacuum interrupter 1 according to the invention, with a structure according to FIG. 1, which comprises a device 5 according to the invention for collecting particles 12, with two chambers 11, each of which has a side opening 9, formed by T-shaped wall 10 and a main screen 6 of the vacuum interrupter 1, and
  • FIG. 6 shows schematically a section of a vacuum interrupter 1 according to the invention, with a structure according to FIG. 1, which comprises a device 5 according to the invention for collecting particles 12, with three chambers 11, each of which has an opening 9, formed by two T -shaped walls 10 and a main screen 6 of the vacuum interrupter 1, and
  • FIG. 7 shows schematically a section of a vacuum interrupter 1 according to the invention, with a structure according to FIG. 1, which includes a device 5 according to the invention for collecting particles 12, with two chambers 11, each of which has an opening 9, formed by a rounded one T-shaped wall 10 and a main screen 6 of the vacuum interrupter 1, the main screen 11 comprising a wall 10 designed as a U-shaped recess, and
  • FIG 8 shows schematically a section of a vacuum interrupter 1 according to the invention, with a structure according to FIG trained includes, and
  • FIG. 9 shows schematically a section of a vacuum interrupter 1 according to the invention, with a structure according to FIG. 1, which has a device 5 according to the invention for collecting particles 12, with a chamber 11 with an elliptical cross section, which has an opening 9 formed by a wall 10 as a recess in a main screen 6 of the vacuum interrupter 1, and
  • FIG. 10 shows schematically a section of a vacuum interrupter 1 according to the invention, with a structure according to FIG. 1, which comprises a device 5 according to the invention for collecting particles 12, formed by a main screen 11 of the vacuum interrupter 1, which walls 10 as two adjacent, rounded V -shaped depressions formed includes, and
  • FIG 11 shows schematically a section of a vacuum interrupter 1 according to the invention, with a structure according to FIG -shaped recesses are formed, each of which is provided with a bevelled, curved wall 10 as a lid, which results in an opening 9 in each case.
  • the vacuum interrupter 1 shows a schematic example of a vacuum interrupter 1 according to the invention for switching voltages, in particular high voltages in the range greater than/equal to 52 kV, in a sectional view from one side.
  • the vacuum interrupter 1 has a casing 2, which includes, among other things, a central main screen 6 and a first and second ceramic segment 7, 8 which are flush on the right and left.
  • the main screen 6 and the ceramic segments 7, 8 are hollow cylindrical or tubular, with the central axes arranged along a longitudinal axis 13 of the vacuum interrupter 1, and each closed in a fluid-tight manner at the ends of the vacuum interrupter 1.
  • the casing 2 forms a switching chamber 16 or encloses the switching chamber in a vacuum-tight manner. chamber 16. Inside the vacuum interrupter 1 is evacuated or there is a vacuum.
  • the main screen 6 is z. B. made of a metal, in particular copper and / or steel, and includes z. B. steam shields inside, which are not shown in the figures for the sake of simplicity.
  • the hollow cylindrical ceramic segments 7, 8 are z. B. made of sintered ceramic and in particular surface treated.
  • the ceramic segments 7, 8 include z. B. Ceramic segment elements which are connected to one another via steam shields, which is not shown in the figures for the sake of simplicity.
  • a connection is made e.g. B. during a soldering process in an oven at a few hundred degrees Celsius, when producing the vacuum interrupter 1.
  • the vapor shields are e.g. B. made of metal, in particular copper and / or steel, and ring-shaped.
  • the vapor shields include z. B. vaporization screens, which are not shown in the figures for the sake of simplicity. When pulled outwards, the steam screens protrude e.g. B. in the form of flat rings out of the vacuum interrupter 1 or beyond the circumference of the ceramic segment element.
  • the steam shields divide a respective ceramic segment 7, 8 into ceramic segment elements.
  • contact pieces 3 and 4 protrude into the casing 2 of the vacuum interrupter 1, e.g. B. a fixed contact piece 3 from one side or a base surface of the cylinder and a movable contact piece 4 from the other side or a top surface of the cylinder.
  • the contact pieces 3 and 4 are designed as bolts or cylindrical towards the ends outside the vacuum interrupter 1, and as plate-shaped contact piece ends 15 towards the ends in the vacuum interrupter 1, ie in the casing 2.
  • Two contact piece ends 15, ie a contact piece end 15 of the first, fixed contact piece 3, and a contact piece end 15 of the second, movable contact piece 4 are arranged opposite one another in the casing 2, with arranged parallel to one another. th flat cylinder or plate shapes.
  • the contact piece ends 15 are z. B. slotted to guide arcs on the surfaces when switching.
  • the contact pieces 3 and 4 are z. B. made of copper, in particular with a copper, steel and / or aluminum shaft.
  • the first contact piece 4 is z. B. via a particularly metallic lid, e.g. B. made of steel, firmly connected to the casing 2.
  • the second contact piece 4 is z. B. via a particularly metallic bellows 14, e.g. B. made of steel, movably mounted in the casing 2.
  • the gap distance between the contact pieces 3 and 4 is large enough so that no electrical flashovers occur between the contact pieces 3 and 4 when voltage is applied.
  • the ceramic segments 7, 8 are made of an electrically insulating ceramic, which prevents an electrical flashover between the contact pieces 3, 4 when the vacuum interrupter 1 is switched off without particles 12 and voltage is applied to the contact pieces 3, 4.
  • the space between the contact pieces 3, 4 is insulated by vacuum, and the casing 2 between the contact pieces 3, 4, with the exception of the area of the main shield 6, is electrically insulated by the ceramic segments 7, 8.
  • Particles 12 on the inner surfaces of the ceramic segments 7, 8 can weaken or cancel the insulating effect, which means that electrical flashovers between the contact pieces 3, 4 via the ceramic segments 7, 8 are possible when electrical voltage is applied. These flashovers lead to a restricted function of the vacuum interrupter 1 and can lead to damage or even irreversible destruction of the vacuum interrupter 1.
  • FIG. 2 schematically shows a section of a vacuum interrupter 1 according to the invention, which includes a device 5 according to the invention for collecting particles 12.
  • the detail shows a sectional view of the lower half of the vacuum interrupter 1, with a structure according to Figure 1, and additionally with a chamber 11 as a device 5 for collecting particles 12.
  • the chamber 11 is formed by beveled walls 10 and areas of the main screen 6 of the vacuum switching tube 1.
  • the beveled walls 10 comprise an opening 9 in the middle, designed for the entry of particles 12 into the chamber 11.
  • the vacuum interrupter 1 in Figure 2 is arranged in a horizontal position, with the longitudinal axis 13 of the vacuum interrupter perpendicular to the force of the gravitational force.
  • the longitudinal axis 13 is shown horizontally in the plane of the drawing.
  • the main shield 6 is arranged between the first, left ceramic segment 7 and the second, right ceramic segment 8. Additional steam screens of the main screen 6 are not shown in the figures for the sake of simplicity.
  • the walls 10 can in particular have the effect of steam screens.
  • the main screen 6 is designed to be hollow cylindrical, analogous to the ceramic segments 7, 8, with a larger diameter than the diameter of the ceramic segments 7, 8, with the diameter of the main screen 6 increasing in the area towards the ceramic segments 7, 8 Diameter of the ceramic segments 7, 8 decreases.
  • the walls 10 are designed obliquely towards the opening 9, i.e. H. with an increasing distance from the longitudinal axis 13 to the opening 9.
  • the walls 10 thus have a slope towards the opening
  • the opening 9 is z. B. in the range from millimeters to centimeters, with a chamber size in the range from a few centimeters to decimeters.
  • the chamber 11 is z. B. formed all around the circumference of the vacuum interrupter 1, with a slot as an opening 9 and / or one or more, in particular circular openings 9, which z. B. are arranged on a circumferential line or parallel to it.
  • the chamber 11 is formed in an area, as shown in FIG. 2, which exclusively covers the lower area of the vacuum interrupter 1 in a horizontal arrangement, i.e. H. with a longitudinal axis 13 arranged perpendicular to the direction of the gravitational force, comprising at least one slot-shaped and/or circular opening 9.
  • Particles 12, which z. B. when switching, in particular due to abrasion, erosion and / or when separating contact pieces 3, 4, in particular by tearing them out of the plate-shaped contact piece ends 15, and which have a maximum diameter smaller than the diameter of the opening 9, are caused by the effect of gravity into the chamber 11 and are collected and retained there.
  • the collected particles 12 z. B. are not adsorbed on the inner surfaces of the ceramic segments 7, 8 and/or on the contact pieces 3, 4, and do not disturb the switching process during further switching and/or do not change the electric field distribution in the area of the contact pieces 7, 8 or do not lead to any electrical flashovers across the ceramic segments 7, 8 when the vacuum interrupter 1 is switched off. Damage and/or destruction of the vacuum interrupter by particles 12 can be prevented in this way.
  • FIG. 3 shows an alternative embodiment of the device 5 according to the invention for collecting particles 12 as a section of the vacuum interrupter 1 analogous to FIG. 2, shown schematically in a sectional view, with walls 10 which have a curvature or increasing slope towards the opening 9.
  • the sectional view shows the lower half of the vacuum interrupter 1.
  • the walls are curved towards the opening 9, e.g. B. with a semi-circular curvature in a sectional view towards the interior of the chamber. Due to the additional curvature around the opening 9, particles 12 are moved accelerated into the chamber 11 and can be better retained in this, especially when the chamber 11 is filled.
  • FIG. 4 shows an alternative embodiment of the device 5 according to the invention for collecting particles 12 as a section of the vacuum interrupter 1, analogous to FIG. 2, shown schematically in a sectional view, with one instead of two walls 10. Analogously to FIG lower half of the vacuum interrupter 1.
  • the opening 9 is formed on one side of the chamber 11, and the wall 10 has a particularly continuous slope towards the opening.
  • FIG. 5 shows a further alternative embodiment of the device 5 according to the invention for collecting particles 12 as a section of the vacuum interrupter 1, analogous to FIG. 2, shown schematically in a sectional view, with T-shaped walls 10, which are arranged in the middle of the main screen 6. Analogous to Figure 2, the cutout shows the lower half of the vacuum interrupter 1 in a sectional view.
  • two chambers 11, on the right and left of the T-shape, are formed as a device 5, with openings 9 each - Because it is arranged on the edge towards the main screen 6 or the respective ceramic segment 7, 8.
  • FIG. 6 shows a further alternative embodiment of the device 5 according to the invention for collecting particles 12 as a section of the vacuum interrupter 1 analogous to FIG. 2.
  • the section shows the lower half of the vacuum interrupter 1 in a sectional view.
  • the two adjacent T-shaped walls 10 create three chambers 11, to the right and left of the respective T-shape and in the middle between the two T-shapes, as a device 5, with openings 9 at the edge towards the main screen 6 or the respective ceramic segment 7, 8, and with an opening 9 in the middle between the two T-shapes.
  • FIG. 7 shows a further alternative embodiment of the device 5 according to the invention for collecting particles 12 as a section of the vacuum interrupter 1 analogous to FIG. 2, shown schematically in a sectional view, with curved, T-shaped walls 10, which are in the middle in a U-shaped version - Recesses are arranged in the main screen 6.
  • the section shows the lower half of the vacuum interrupter 1 in a sectional view.
  • two chambers 11, on the right and left of the T-shape are formed as a device 5, with openings 9 each on the edge towards the main screen 6 or the respective ceramic segment 7, 8.
  • the curvature of the T-shape towards the edge of the main screen 6 or the respective ceramic segment 7, 8, in the direction of chamber 11, enables an accelerated movement of the particles 12 into the chamber 11, analogous to the embodiment in FIG a better retention of the particles 12 in the chambers 11.
  • the U-shaped depression in the main screen 6 increases the respective chamber interior volume and increases the distance from particles 12 in the chamber 11 to critical areas such as. B. the inner surfaces of the ceramic segments 7, 8 and the intermediate area of the plate-shaped contact piece ends 15. The particles 12 can collect better in the chamber 11 and be retained.
  • FIG. 8 shows a further alternative embodiment of the device 5 according to the invention for collecting particles 12 as a section of the vacuum interrupter 1 analogous to FIG. 2.
  • the section in a sectional view represents the lower half of the vacuum interrupter 1.
  • the area of The main screen 6, which is U-shaped, acts analogously to the walls 10, with an increased collection of the particles 12 in this area, in particular by the gravitational force, and a retention of the particles 12 in the area. Further walls 10 for retention are not provided in the exemplary embodiment in FIG. 8, which saves material and effort.
  • FIG. 9 shows a further alternative embodiment of the device 5 according to the invention for collecting particles 12 as a section of the vacuum interrupter 1 analogous to FIG Main screen 6. Analogous to FIG. rich in particular due to the gravitational force and retention of the particles 12 in the area.
  • the elliptical shape of the device 5 is formed with an opening 9 in the middle of the main screen 6 towards the contact pieces 3, 4 or their plate-shaped ends 15. Further walls 10 for retention are not provided in the exemplary embodiment in FIG. 9, which saves material and effort.
  • FIG. 10 shows a further alternative embodiment of the device 5 according to the invention for collecting particles 12 as a section of the vacuum interrupter 1 analogous to FIG. 2, shown schematically in a sectional view, with two U-shaped recesses in the main screen 6 as a device 5 or two V - Shaped depressions with a rounded tip, each arranged on the sides of the main screen 6 towards the respective ceramic segments 7, 8.
  • a sectional view shows the lower half of the vacuum interrupter 1.
  • the areas of the main screen 6, which are U-shaped or rounded V-shaped act analogously to the exemplary embodiment in FIG. 8, with an increased collection of the particles 12 in these areas in particular due to the gravitational force and retention of the particles 12 in the areas. Further walls 10 for retention are not provided in the exemplary embodiment in FIG. 10, which also saves material and effort.
  • FIG. 11 shows a further alternative embodiment of the device 5 according to the invention for collecting particles 12 as a section of the vacuum interrupter 1, analogous to FIG. 2, shown schematically in a sectional view, with two U-shaped recesses in the main screen 6 as a device 5 or two V - shaped depressions with a rounded tip, each arranged on the sides of the main screen 6 towards the respective ceramic segments 7, 8, analogous to the exemplary embodiment in FIG. 10.
  • the walls 10 have a decreasing gradient up to a respective opening 9, which is arranged to the side of the chamber 11 formed by the walls 10, in the middle of the main screen 6.
  • the cutout shows the lower half of the vacuum interrupter 1 in a sectional view.
  • the exemplary embodiments described above can be combined with one another and/or can be combined with the prior art. So you can e.g. B. several devices 5 for collecting particles 12 can be designed in a vacuum interrupter 1, in particular with different ones To form. Further forms of the device 5 not shown in the exemplary embodiments are possible.
  • the device 5 is z. B. instead of in or on the main screen 6 in or on the ceramic segments 7 and / or 8 can be arranged or formed.
  • the vacuum interrupter 1 can be electrically contacted.
  • the contact pieces can also both be designed to be movable. More than two contact pieces can also be provided in a vacuum interrupter 1.
  • the gap created between the contact piece ends 15 of the contact pieces 3 and 4 as well as the contact piece ends themselves are arranged in the evacuated interior of the vacuum interrupter 1, so that a gap in the range of millimeters to centimeters is sufficient to switch off high voltages in particular.
  • the vacuum interrupter 1 has z. B. a length in the range of in particular 30 to 100 centimeters, and a circumference in the range of in particular 10 to 100 centimeters.
  • Several vacuum switching tubes 1 can be connected to one another, in particular in series and/or parallel.
  • Chambers 11 of a vacuum interrupter 1 can have different shapes, in particular cube, tetrahedron, pyramid, prism, octahedron, cylinder, cone and/or truncated cone, spherical and/or torus shape .
  • Walls 10 are z. B. made of metal, in particular copper and/or steel, and/or made of plastic, and/or made of ceramic.
  • the wall thicknesses are e.g. B. in the micrometer to millimeter range.
  • the wall surfaces are z. B. in the square millimeter up to the square centimeter range.
  • openings 9 are z. B.
  • the size of the openings 9 is in the range of the particle size or slightly larger, in particular in the range of the maximum size of particles 12.
  • Chamber volumes are e.g. B. in the range from cubic millimeters to cubic decimeters.
  • the particles 12 are collected and/or retained in an area of the vacuum interrupter 1, in particular in the chambers 11, in which no damage can be caused by the particles.
  • the particles are collected and/or retained in the device 5 in the manner of a chamber 11, in particular by the gravitational force. In the manner of a chamber 11, z. B.
  • the particles 12 are moved into the device 5 by the effect of the gravitational force, and / or can be moved by z. B. electromagnetic fields are collected in the device.
  • the fields can e.g. B. be designed such that the particles 12 are moved into the device 5, or their movement is supported, and / or the particles 12 are held in the device.

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

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vakuumschaltröhre (1) zum Schalten von Spannungen, insbesondere Hochspannungen, und ein Verfahren zum Sammeln von Partikeln (12) in einer Vakuumschaltröhre (1), mit wenigstens einer Hülle (2) und mit wenigstens zwei Kontaktstücken (3, 4), wobei die wenigstens eine Hülle wenigstens eine evakuierte Schaltkammer (16) umfasst. Die Vakuumschaltröhre (1) umfasst wenigstens eine Vorrichtung (5) zum Sammeln von Partikeln (12). Partikel (12), insbesondere Abbrandpartikel von Kontaktstücken (3, 4) der Vakuumschaltröhre (1), werden in einer Vorrichtung (5) nach Art einer Kammer (11) gesammelt und/oder zurückgehalten von den Kontaktstücken (3, 4), insbesondere durch die Gravitationskraft.

Description

Beschreibung
Vakuumschaltröhre zum Schalten von Spannungen und Verfahren zum Sammeln von Partikeln in der Vakuumschaltröhre
Die Erfindung betrifft eine Vakuumschaltröhre zum Schalten von Spannungen, mit wenigstens einer Hülle und mit wenigstens zwei Kontaktstücken, wobei die wenigstens eine Hülle wenigs- tens eine evakuierte Schaltkammer umfasst. Des Weiteren um- fasst die Erfindung ein Verfahren zum Sammeln von Partikeln in einer Vakuumschaltröhre.
Vakuumschaltröhren werden z. B. in Leistungsschaltern zum Schalten hoher Spannungen und/oder Ströme verwendet. In der Mittel- und Hochspannungstechnik werden derartige Vakuum- schaltröhren zum Schalten von Spannungen im Bereich ab 1 kV in der Mittelspannungstechnik, oder größer/gleich 52 kV in der Hochspannungstechnik eingesetzt, und/oder zum Schalten von großen Strömen im Bereich von z. B. bis zu einigen zehn Kiloampere verwendet. Vakuumschaltröhren umfassen relativ zu- einander bewegbare Kontaktstücke bzw. Schaltkontaktstücke, welche in wenigstens einer evakuierten Schaltkammer, d. h. Vakuumschaltkammer angeordnet sind. Dabei sind bewegbare Kon- taktstücke durch einen Antrieb, insbesondere über eine kine- matische Kette bewegbar. Die Schaltkammer umfasst z. B. meh- rere Keramiksegmente, insbesondere in hohlzylindrischer Form, welche z. B. durch Metallschirme verbunden sind. An den Enden ist die Schaltkammer vakuumdicht verschlossen, bei einem fes- ten Kontaktstück z. B. über ein metallisches Deckelelement und bei einem beweglichen Kontaktstück z. B. über einen insbesondere metallischen Faltenbalg, beweglich gelagert.
In Schaltanlagen, insbesondere in Leistungsschaltern, sind die Vakuumschaltröhren in Gehäusen, z. B. in metallischen Tanks, Dead- und/oder Live-Tanks, und/oder in Isoliergehäu- sen, z. B. gerippten Silikon-, Keramik- und/oder Verbundwerk- stoff-Gehäusen, angeordnet. Die Gehäuse sind mit einem Iso- liergas, insbesondere SF6 und/oder Clean Air, d. h. syntheti- scher Luft, befüllt. Die Kontaktstücke einer Vakuumschaltröh- re sind z. B. bolzenförmig in die Vakuumschaltröhre geführt, mit jeweils zwei gegenüberliegenden, tellerförmigen Enden, welche im eingeschalteten Zustand der Vakuumschaltröhre in mechanischen und elektrischen Kontakt miteinander sind, und im ausgeschalteten Zustand der Vakuumschaltröhre einen Spalt bzw. Abstand voneinander aufweisen.
Beim Schalten, d. h. der Bewegung von wenigstens einem Kon- taktstück, und insbesondere bei einer mechanischen Trennung von im eingeschalteten Zustand miteinander verbundenen Kon- taktstücken, können Partikel z. B. als Abrieb oder herausge- rissen, insbesondere aus Oberflächen der tellerförmigen Be- reiche der Kontaktstücke herausgerissen, entstehen. Die Par- tikel in der Vakuumschaltröhre, insbesondere abgesetzt bzw. adsorbiert an Innenflächen der Keramiksegmente, führen zu elektrischen und elektromagnetischen Störungen, bis hin zu elektrischen Überschlägen zwischen Kontaktstücken in geöffne- tem Zustand. Elektrische Überschläge führen zu einer einge- schränkten Funktion der Vakuumschaltröhren z. B. in Leis- tungsschaltern, bis hin zu einer irreversiblen Zerstörung der Vakuumschaltröhren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vakuumschalt- röhre zum Schalten von Spannungen und ein Verfahren zum Sam- meln von Partikeln in einer Vakuumschaltröhre anzugeben, wel- che die zuvor beschriebenen Probleme lösen. Insbesondere ist es Aufgabe zu verhindern, dass Partikel in der Vakuumschalt- röhre zu Störungen und/oder zur Zerstörung führen, z. B. beim Schalten, im ausgeschalteten Zustand und/oder durch Kriech- ströme, elektrische Überschläge, und/oder Entladungen über die Partikel.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vakuumschaltröhre zum Schalten von Spannungen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und/oder einem Verfahren zum Sammeln von Partikeln in einer Vakuumschaltröhre, insbesondere einer zuvor beschriebenen Va- kuumschaltröhre, gemäß Anspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Aus- gestaltungen der erfindungsgemäßen Vakuumschaltröhre zum Schalten von Spannungen und/oder des erfindungsgemäßen Ver- fahrens zum Sammeln von Partikeln in einer Vakuumschaltröhre, sind in den Unteransprüchen angegeben. Dabei sind Gegenstände des Hauptanspruchs mit Merkmalen von Unteransprüchen und Merkmale der Unteransprüche untereinander kombinierbar.
Eine erfindungsgemäße Vakuumschaltröhre zum Schalten von Spannungen umfasst wenigstens eine Hülle und wenigstens zwei Kontaktstücke, wobei die wenigstens eine Hülle wenigstens ei- ne evakuierte Schaltkammer umfasst. Erfindungsgemäß ist we- nigstens eine Vorrichtung zum Sammeln von Partikeln umfasst.
Durch das Sammeln von Partikeln in einer Vorrichtung zum Sam- meln von Partikeln wird verhindert, dass sich die Partikel in der Vakuumschaltröhre unkontrolliert insbesondere an isolie- renden Teilen wie z. B. Keramiksegmenten der Hülle absetzen bzw. daran adsorbiert werden. Partikel sind z. B. Abbrand von den Kontaktstücken, welcher beim Schalten durch Lichtbögen entsteht, und/oder z. B. Abrieb von den Kontaktstücken, wel- cher insbesondere durch die Schaltbewegung entsteht. Die Par- tikel sind zumindest teilweise elektrisch leitend, womit Par- tikel an isolierenden Teilen elektrische Überschläge ermögli- chen, welche die Vakuumschaltröhre beschädigen und/oder zer- stören können. Das Sammeln von Partikeln reduziert und/oder verhindert die zuvor beschriebenen Probleme, indem die Parti- kel an einem unkritischen Ort gesammelt bzw. eingelagert wer- den, an dem die Partikel zu keinen bzw. verringerten Störun- gen führen, insbesondere keine elektrischen Überschläge er- möglichen. Dadurch wird eine Beschädigung bis hin zur Zerstö- rung der Vakuumschaltröhre verhindert.
Die Vorrichtung kann ausgebildet sein, die Partikel durch die Gravitationswirkung zu sammeln. Gravitation ist eine zuver- lässige, ausfallfreie Kraft, deren Wirkung ein zuverlässiges Sammeln von Partikeln ermöglicht. Partikel, welche insbeson- dere an den Kontaktstücken entstehen, fallen in Richtung der Gravitationskraft bzw. nach unten in der Vakuumschaltröhre, und werden in der Vorrichtung zum Sammeln von Partikeln ge- sammelt, mit den zuvor beschrieben Vorteilen. Alternativ oder zusätzlich zur Gravitationskraft können auch Kräfte wie z. B. elektrostatische und/oder elektromagnetische Kräfte ein Sam- meln von Partikeln in der Vorrichtung zum Sammeln von Parti- keln bewirken.
Die Vorrichtung kann nach Art einer Partikelfalle ausgebildet sein, welche insbesondere durch Sedimentierung der Partikel aus der wenigstens einen evakuierten Schaltkammer wirkt. In einer Partikelfalle werden Partikel gesammelt und ohne äußere Einwirkung insbesondere durch Dritte nicht wieder freigege- ben. Sedimentierung bzw. Sedimentation, d. h. das Absetzen von Partikeln als Bodensatz, ist das Ablagern bzw. Absetzen von Teilchen bzw. Partikeln unter dem Einfluss der Schwer- kraft und/oder anderer Kräfte, wie z. B. der Fliehkraft bei rotierenden Systemen. Das Sammeln und Zurückhalten der Parti- kel in der Vorrichtung, verhindert ein Absetzen der Partikel an isolierenden Teilen, wie z. B. Keramiksegmenten, mit den zuvor beschriebenen Vorteilen, und/oder die Adsorption von Partikeln an den Kontaktstücken, wobei die Partikel die elektrischen Felder beim Schalten, den elektrischen und/oder mechanischen Kontakt zwischen Kontaktstücken bei Adsorption an Kontaktstücken stören bzw. verhindern.
Die Vorrichtung kann als separate Kammer zum Sammeln der Par- tikel ausgebildet sein, welche insbesondere eine Rückhaltung der Partikel von den Kontaktstücken bewirkt. Eine separate Kammer, benachbart und räumlich abgetrennt von der Schaltkam- mer, mit Ausnahme einer Öffnung zum Eintritt von Partikeln in die separate Kammer, ermöglicht ein Sammeln und insbesondere dauerhaftes zurückhalten von Partikeln von Teilen bzw. Kompo- nenten in der Schaltkammer, z. B. von isolierenden Teilen wie z. B. Keramiksegmenten und/oder von den Kontaktstücken, mit zuvor beschriebenen Vorteilen.
Die Vorrichtung kann als in der Hülle integrierte Kammer zum Sammeln der Partikel ausgebildet sein, welche insbesondere eine Rückhaltung der Partikel von den Kontaktstücken bewirkt, insbesondere angeordnet am Umfang der Vakuumschaltröhre und entlang der Längsachse der Vakuumschaltröhre zumindest teil- weise und/oder vollständig im Bereich zwischen den Kontakt- stücken. Eine Ausbildung der Vorrichtung in der Hülle ermög- licht eine einfache, kostengünstige Vorrichtung, mit gutem Zugang zur Schaltkammer für eine einfache und effektive Samm- lung von Partikeln in der Vorrichtung, insbesondere bei An- ordnung am Umfang der Vakuumschaltröhre und entlang der Längsachse der Vakuumschaltröhre zumindest teilweise und/oder vollständig im Bereich zwischen den Kontaktstücken.
Die wenigstens eine Hülle kann wenigstens einen Hauptschirm und wenigstens zwei Keramiksegmente umfassen, insbesondere mit dem wenigstens einen Hauptschirm entlang der Längsachse der Vakuumschaltröhre zwischen den wenigstens zwei Keramikse- gmenten angeordnet, wobei die wenigstens eine Vorrichtung vom wenigstens einen Hauptschirm umfasst sein kann. Die Vorrich- tung kann im Hauptschirm ausgebildet sein und/oder am Haupt- schirm angeordnet sein, insbesondere außerhalb der Hülle der Vakuumschaltröhre mit einer Öffnung zur Schaltkammer hin, und/oder kann vom Hauptschirm räumlich umfasst sein bzw. von diesem umschlossen sein. Der Hauptschirm zwischen den Kera- miksegmenten ist im Bereich der Kontaktstücke, insbesondere im Kontaktbereich von Kontaktstücken untereinander angeord- net, womit eine Vorrichtung im Hauptschirm und/oder vom Hauptschirm umfasst insbesondere Partikel sammeln kann, wel- che im Bereich des mechanischen und/oder elektrischen Kontak- tes zwischen den Kontaktstücken entstehen.
Die wenigstens eine Vorrichtung kann wenigstens eine Öffnung aufweisen, insbesondere eine Öffnung wenigstens einer separa- ten Kammer zum Sammeln von Partikeln. Eine separate Kammer mit einer oder mehr Öffnungen ist gut geeignet, Partikel in die Kammer einzulassen und in der Kammer insbesondere dauer- haft zu halten, mit den zuvor beschriebenen Vorteilen. Die wenigstens eine Vorrichtung kann bei einer waagerechten Lage der Vakuumschaltröhre, insbesondere mit der Längsachse der Vakuumschaltröhre parallel zu einer Horizontalen der Erd- oberfläche, insbesondere ausschließlich in einem unteren Be- reich der Hülle der Vakuumschaltröhre ausgebildet sein. Ins- besondere durch Gravitationswirkung bzw. bei Sedimentierung werden Partikel in einer derartigen Vorrichtung gut gesammelt und zurückgehalten, wobei die Gravitationswirkung z. B. in Verbindung mit insbesondere einer kleinen Öffnung der Kammer der Vorrichtung zur Schaltkammer hin, Partikel von der Schaltkammer gut fernhält bzw. zurückhält und sammelt, mit den zuvor beschriebenen Vorteilen.
Die wenigstens eine Vorrichtung kann Wände umfassen, insbe- sondere Wände, welche wenigstens eine Öffnung umfassen und/oder ausbilden,
- wobei Wände zur Öffnung hin abgeschrägt ausgebildet sein können, insbesondere mit einem Winkel ungleich Null in Bezug zur Längsachse der Vakuumschaltröhre, und/oder
- wobei Wände T-förmig ausgebildet sein können, und/oder
- wobei Wände U- und/oder V-förmige ausgebildet sein können, insbesondere mit U- und/oder V-förmigen Vertiefungen. Die Wände ermöglichen die Ausbildung einer Kammer bzw. eines ab- gegrenzten Bereichs, welcher die Rückhaltung und Aufbewahrung bzw. Sammlung von Partikeln ermöglicht, mit den zuvor be- schriebenen Vorteilen. Bei abgeschrägten Wänden zu wenigstens einer Öffnung hin, bewirkt insbesondere die Gravitationskraft eine Bewegung von Partikeln bzw. einen Partikeltransport zu einer jeweiligen Öffnung hin, den Durchtritt durch die Öff- nung, und ein Sammeln und Rückhalten der Partikel in der Vor- richtung zum Sammeln der Partikel. Analog ermöglichen U- und/oder V-förmige Wände eine Bewegung von Partikeln bzw. ei- nen Partikeltransport zu wenigstens einen Sammelbereich, ins- besondere tiefsten Punkt hin, welcher von den Kontaktstücken und/oder isolierenden Teilen, wie z. B. Keramiksegmenten, entfernt ist, und ein Sammeln und Aufbewahren der Partikel in diesem Bereich. T-förmige Wände ermöglichen ebenfalls die Ausbildung einer Kammer bzw. eines abgegrenzten Bereichs, welcher die Rückhaltung und Aufbewahrung bzw. Sammlung von Partikeln ermöglicht, insbesondere mehrere T-förmige Wände. Eine Kombination von Wänden, insbesondere mit unterschiedli- chen Formen, ist zur Ausbildung von Sammelbereichen für Par- tikel möglich.
Die wenigstens eine Vorrichtung kann wenigstens einen ellip- tischen, eckigen, und/oder kreisförmigen Querschnitt aufwei- sen. Weitere Formen bzw. Querschnitte, insbesondere Formen, welche die Ausbildung wenigstens einer Kammer bzw. eines ab- gegrenzten Bereichs, welcher die Rückhaltung und Aufbewahrung bzw. Sammlung von Partikeln ermöglicht, ist möglich, mit den zuvor beschriebenen Vorteilen.
Die Vakuumschaltröhre kann zum Schalten von Hochspannungen ausgebildet sein, insbesondere zum Schalten von Spannungen größer 52 kV. Bei hohen Spannungen, insbesondere im Hochspan- nungsbereich, führen Partikel zu den zuvor beschriebenen Nachteilen, insbesondere adsorbiert im Bereich von isolieren- den Teilen wie z. B. Keramiksegmenten und/oder an den Kon- taktstücken. Überschläge treten bei hohen Spannungen ver- stärkt an verunreinigten Flächen auf, an denen Partikel ad- sorbiert sind. Die Überschläge führen bei hohen Spannungen zu Beschädigungen bis hin zur Zerstörung von Vakuumschaltröhren, und/oder können deren Funktion insbesondere beim Schalten einschränken.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Sammeln von Partikeln in einer Vakuumschaltröhre, insbesondere in einer zuvor be- schriebenen Vakuumschaltröhre, umfasst, dass die Partikel, insbesondere Abbrandpartikel von Kontaktstücken der Vakuum- schaltröhre, in einer Vorrichtung nach Art einer Kammer ge- sammelt werden und/oder zurückgehalten werden von den Kon- taktstücken, insbesondere durch die Gravitationskraft.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Sammeln von Partikeln in einer Vakuumschaltröhre, insbesondere in einer zuvor beschriebenen Vakuumschaltröhre, gemäß Anspruch 12 sind analog den zuvor beschriebenen Vorteilen der erfindungsgemä- ßen Vakuumschaltröhre zum Schalten von Spannungen gemäß An- spruch 1 und umgekehrt.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung sche- matisch in den Figuren dargestellt und nachfolgend näher be- schrieben.
Dabei zeigen die
Figur 1 schematisch eine Vakuumschaltröhre 1 zum Schalten von Spannungen in Schnittansicht von der Seite, mit einer Hülle 2 und mit zwei Kontaktstücken 3 und 4, wobei die Hülle eine evakuierte Schaltkammer 16 um- fasst, und
Figur 2 schematisch einen Ausschnitt aus einer erfindungs- gemäßen Vakuumschaltröhre 1, mit einem Aufbau gemäß Figur 1, welche eine erfindungsgemäße Vorrichtung 5 zum Sammeln von Partikeln 12 umfasst, mit einer Kammer 11 mit mittiger Öffnung 9, ausgebildet durch abgeschrägte Wände 10 und einem Hauptschirm 6 der Vakuumschaltröhre 1, und
Figur 3 schematisch einen Ausschnitt aus einer erfindungs- gemäßen Vakuumschaltröhre 1, analog Figur 2, mit abgeschrägten Wänden 10, welche zur Öffnung 9 hin zusätzlich gekrümmt sind, und
Figur 4 schematisch einen Ausschnitt aus einer erfindungs- gemäßen Vakuumschaltröhre 1, mit einem Aufbau gemäß Figur 1, welche eine erfindungsgemäße Vorrichtung 5 zum Sammeln von Partikeln 12 umfasst, mit einer Kammer 11 mit einer seitlichen Öffnung 9, ausgebil- det durch eine abgeschrägte Wand 10 und einem Hauptschirm 6 der Vakuumschaltröhre 1, und Figur 5 schematisch einen Ausschnitt aus einer erfindungs- gemäßen Vakuumschaltröhre 1, mit einem Aufbau gemäß Figur 1, welche eine erfindungsgemäße Vorrichtung 5 zum Sammeln von Partikeln 12 umfasst, mit zwei Kam- mern 11, welche jeweils eine seitliche Öffnung 9 aufweisen, ausgebildet durch eine T-förmige Wand 10 und einem Hauptschirm 6 der Vakuumschaltröhre 1, und
Figur 6 schematisch einen Ausschnitt aus einer erfindungs- gemäßen Vakuumschaltröhre 1, mit einem Aufbau gemäß Figur 1, welche eine erfindungsgemäße Vorrichtung 5 zum Sammeln von Partikeln 12 umfasst, mit drei Kam- mern 11, welche jeweils eine Öffnung 9 aufweisen, ausgebildet durch zwei T-förmige Wände 10 und einem Hauptschirm 6 der Vakuumschaltröhre 1, und
Figur 7 schematisch einen Ausschnitt aus einer erfindungs- gemäßen Vakuumschaltröhre 1, mit einem Aufbau gemäß Figur 1, welche eine erfindungsgemäße Vorrichtung 5 zum Sammeln von Partikeln 12 umfasst, mit zwei Kam- mern 11, welche jeweils eine Öffnung 9 aufweisen, ausgebildet durch eine abgerundete T-förmige Wand 10 und einem Hauptschirm 6 der Vakuumschaltröhre 1, wobei der Hauptschirm 11 eine Wand 10 als U-förmige Vertiefung ausgebildet umfasst, und
Figur 8 schematisch einen Ausschnitt aus einer erfindungs- gemäßen Vakuumschaltröhre 1, mit einem Aufbau gemäß Figur 1, welche eine erfindungsgemäße Vorrichtung 5 zum Sammeln von Partikeln 12 umfasst, ausgebildet durch einen Hauptschirm 11 der Vakuumschaltröhre 1, welcher eine Wand 10 als U-förmige Vertiefung aus- gebildet umfasst, und
Figur 9 schematisch einen Ausschnitt aus einer erfindungs- gemäßen Vakuumschaltröhre 1, mit einem Aufbau gemäß Figur 1, welche eine erfindungsgemäße Vorrichtung 5 zum Sammeln von Partikeln 12 umfasst, mit einer Kammer 11 mit elliptischem Querschnitt, welche eine Öffnung 9 aufweist, ausgebildet durch eine Wand 10 als Vertiefung in einem Hauptschirm 6 der Vakuum- schaltröhre 1, und
Figur 10 schematisch einen Ausschnitt aus einer erfindungs- gemäßen Vakuumschaltröhre 1, mit einem Aufbau gemäß Figur 1, welche eine erfindungsgemäße Vorrichtung 5 zum Sammeln von Partikeln 12 umfasst, ausgebildet durch einen Hauptschirm 11 der Vakuumschaltröhre 1, welcher Wände 10 als zwei benachbarte, abgerundete V-förmige Vertiefungen ausgebildet umfasst, und
Figur 11 schematisch einen Ausschnitt aus einer erfindungs- gemäßen Vakuumschaltröhre 1, mit einem Aufbau gemäß Figur 1, welche eine erfindungsgemäße Vorrichtung 5 zum Sammeln von Partikeln 12 umfasst, ausgebildet durch einen Hauptschirm 11 der Vakuumschaltröhre 1, welcher Wände 10 als zwei benachbarte, abgerundete V-förmige Vertiefungen ausgebildet umfasst, welche jeweils mit einer abgeschrägten, gekrümmten Wand 10 als Deckel versehen sind, wodurch sich jeweils eine Öffnung 9 ergibt.
In Figur 1 ist schematisch eine erfindungsgemäße Vakuum- schaltröhre 1 zum Schalten von Spannungen, insbesondere von Hochspannungen im Bereich größer/gleich 52 kV, in Schnittan- sicht von einer Seite beispielhaft dargestellt. Die Vakuum- schaltröhre 1 weist eine Hülle 2 auf, welche unter anderem einen mittigen Hauptschirm 6 und jeweils ein sich rechts und links bündig anschließendes erstes und zweites Keramiksegment 7, 8 umfasst. Der Hauptschirm 6 und die Keramiksegmente 7, 8 sind hohlzylinderförmig bzw. rohrförmig ausgebildet, mit den Mittelachsen entlang einer Längsachse 13 der Vakuumschaltröh- re 1 angeordnet, und an den Enden der Vakuumschaltröhre 1 je- weils fluiddicht verschlossen. Die Hülle 2 bildet eine Schaltkammer 16 aus bzw. umschließt vakuumdicht die Schalt- kammer 16. Im Inneren ist die Vakuumschaltröhre 1 evakuiert bzw. herrscht ein Vakuum.
Der Hauptschirm 6 ist z. B. aus einem Metall, insbesondere Kupfer und/oder Stahl, und umfasst z. B. im Inneren Bedamp- fungsschirme, welche der Einfachheit halber in den Figuren nicht dargestellt sind. Die hohlzylinderförmigen Keramikseg- mente 7, 8 sind z. B. aus gesinterter Keramik hergestellt und insbesondere oberflächenbehandelt. Die Keramiksegmente 7, 8 umfassen z. B. Keramiksegment-Elemente, welche über Dampf- schirme miteinander verbunden sind, was der Einfachheit hal- ber in den Figuren nicht dargestellt ist. Dabei erfolgt eine Verbindung z. B. bei einem Lötvorgang in einem Ofen bei eini- gen hundert Grad Celsius, bei der Herstellung der Vakuum- schaltröhre 1. Die Dampfschirme sind z. B. aus Metall, insbe- sondere Kupfer und/oder Stahl, und ringförmig ausgebildet. Im Inneren der Vakuumschaltröhre 1 umfassen die Dampfschirme z. B. Bedampfungsschirme, welche der Einfachheit halber in den Figuren nicht dargestellt sind. Nach Außen gezogen ragen die Dampfschirme z. B. in Form flacher Ringe aus der Vakuum- schaltröhre 1 heraus bzw. über den Keramiksegment-Element Um- fang hinaus. Die Dampfschirme unterteilen ein jeweiliges Ke- ramiksegment 7, 8 in Keramiksegment-Elemente.
Von den Enden der zylinderförmigen Vakuumschaltröhre 1 her ragen Kontaktstücke 3 und 4 in die Hülle 2 der Vakuumschalt- röhre 1 hinein, z. B. ein festes Kontaktstück 3 von einer Seite bzw. einer Grundfläche des Zylinders her und ein beweg- liches Kontaktstück 4 von der anderen Seite bzw. einer Deck- fläche des Zylinders her hinein. Die Kontaktstücke 3 und 4 sind zu den Enden außerhalb der Vakuumschaltröhre 1 hin als Bolzen ausgebildet bzw. zylinderförmig, und zu den Enden in der Vakuumschaltröhre 1 hin, d. h. in der Hülle 2, als tel- lerförmige Kontaktstückenden 15 ausgebildet. Zwei Kontaktstü- ckenden 15, d. h. jeweils ein Kontaktstückende 15 des ersten, festen Kontaktstücks 3, und ein Kontaktstückende 15 des zwei- ten, beweglichen Kontaktstücks 4, sind sich gegenüberliegend angeordnet in der Hülle 2, mit parallel zueinander angeordne- ten Flachzylinder- bzw. Tellerformen. Die Kontaktstückenden 15 sind in den sich gegenüberliegenden Flächen z. B. ge- schlitzt, um Lichtbögen beim Schalten auf den Oberflächen zu führen.
Die Kontaktstücke 3 und 4 sind z. B. aus Kupfer, insbesondere mit einem Kupfer-, Stahl- und/oder Aluminium-Schaft. Das ers- te Kontaktstück 4 ist z. B. über einen insbesondere metalli- schen Deckel, z. B. aus Stahl, fest mit der Hülle 2 verbun- den. Das zweite Kontaktstück 4 ist z. B. über einen insbeson- dere metallischen Faltenbalg 14, z. B. aus Stahl, in der Hül- le 2 beweglich gelagert. Beim Schalten wird das bewegliche Kontaktstück 4 auf das feste Kontaktstück 3 zubewegt, d. h. beim Einschalten, bis ein elektrischer und/oder mechanischer Kontakt zwischen den zwei Kontaktstücken 3 und 4 besteht, oder das bewegliche Kontaktstück 4 wird von dem festen Kon- taktstück 3 wegbewegt, d. h. beim Ausschalten, bis der elekt- rische und/oder mechanische Kontakt zwischen den zwei Kon- taktstücken 3 und 4 aufgehoben ist, und ein Spalt zwischen den Kontaktstücken 3 und 4 ausgebildet ist. Der Spaltabstand der Kontaktstücke 3 und 4 ist groß genug, damit bei angeleg- ter Spannung keine elektrischen Überschläge zwischen den Kon- taktstücken 3 und 4 entstehen.
Beim Schalten, insbesondere beim Ausschalten, brennt zwischen den Kontaktstücken 3 und 4 ein Lichtbogen, welcher bei aus- reichendem Spaltabstand, abhängig der Schaltspannung, er- lischt. Der Lichtbogen kann im eingeschalteten Zustand zu ei- nem Verschweißen bzw. einer Schweißverbindung der Kontaktstü- cke 3 und 4 miteinander führen, was beim Ausschalten durch ausreichenden Kraftaufwand mechanisch gelöst wird. Durch das Lösen der Verbindung der tellerförmigen Kontaktstückenden 15 beim Ausschalten, und/oder durch den Lichtbogen sowie die Be- wegung der Kontaktstücke 3 und 4 können beim Schalten Parti- kel 12 entstehen, insbesondere Abbrandpartikel. Die Partikel 12 setzen sich in der evakuierten, abgeschlossenen Hülle 2 der Vakuumschaltröhre 1 ab, z. B. auf den Innenflächen der Keramiksegmente 7, 8 und/oder auf den Kontaktstücken 3, 4. Die Keramiksegmente 7, 8 sind aus einer elektrisch isolieren- den Keramik, was im ausgeschalteten Zustand der Vakuumschalt- röhre 1 ohne Partikel 12, bei angelegter Spannung an den Kon- taktstücken 3, 4, einen elektrischen Überschlag zwischen den Kontaktstücken 3, 4 verhindert. Der Raum zwischen den Kon- taktstücken 3, 4 ist durch Vakuum isolierend, und durch die Keramiksegmente 7, 8 ist die Hülle 2 zwischen den Kontaktstü- cken 3, 4 mit Ausnahme des Bereichs des Hauptschirms 6, elektrisch isolierend. Partikel 12 auf den Innenflächen der Keramiksegmente 7, 8 können die isolierende Wirkung schwächen bzw. aufheben, womit elektrische Überschläge zwischen den Kontaktstücken 3, 4 über die Keramiksegmente 7, 8 bei ange- legter elektrischer Spannung möglich sind. Diese Überschläge führen zu einer eingeschränkten Funktion der Vakuumschaltröh- re 1, und können zu einer Beschädigung bis hin zu einer irre- versiblen Zerstörung der Vakuumschaltröhre 1 führen.
Partikel 12, adsorbiert auf Kontaktstücken 3, 4, insbesondere im Bereich der Kontaktstückenden 15, können zu Überschlägen führen und/oder die Führung eines Lichtbogens behindern. Des Weiteren können Partikel 12, welche z. B. nicht oder be- schränkt elektrisch leitend sind, einen elektrischen und/oder mechanischen Kontakt der Kontaktstücke 3 und 4 im eingeschal- teten Zustand behindern, bis hin zu einer Verhinderung des Kontakts.
Somit ist zu verhindern, dass sich die Partikel 12 auf den isolierenden Teilen der Vakuumschaltröhre 1, wie z. B. den Keramiksegmenten 7, 8, und/oder auf elektrisch leitenden Tei- len, wie z. B. den Kontaktstücken 3, 4, ablagern.
In Figur 2 ist schematisch ein Ausschnitt aus einer erfin- dungsgemäßen Vakuumschaltröhre 1 dargestellt, welche eine er- findungsgemäße Vorrichtung 5 zum Sammeln von Partikeln 12 um- fasst. Der Ausschnitt stellt in Schnittansicht die untere Hälfte der Vakuumschaltröhre 1 dar, mit einem Aufbau gemäß Figur 1, und zusätzlich mit einer Kammer 11 als Vorrichtung 5 zum Sammeln von Partikeln 12. Die Kammer 11 wird durch abge- schrägte Wände 10 und Bereichen des Hauptschirms 6 der Vaku- umschaltröhre 1 ausgebildet. Die abgeschrägten Wände 10 um- fassen mittig eine Öffnung 9, ausgebildet zum Eintritt von Partikeln 12 in die Kammer 11.
Die Vakuumschaltröhre 1 in Figur 2 ist in einer waagerechten Lage angeordnet, mit der Längsachse 13 der Vakuumschaltröhre senkrecht zur Kraftwirkung der Gravitationskraft. In der Fi- gur 2 ist die Längsachse 13 in der Zeichenebene waagerecht dargestellt. Im Bereich der tellerförmigen Kontaktstückenden 15, insbesondere mittig der Vakuumschaltröhre 1, ist zwischen dem ersten, linken Keramiksegment 7 und dem zweiten, rechten Keramiksegment 8 der Hauptschirm 6 angeordnet. Zusätzliche Dampfschirme des Hauptschirms 6 sind der Einfachheit halber in den Figuren nicht dargestellt. Die Wände 10 können insbe- sondere die Wirkung von Dampfschirmen aufweisen. Der Haupt- schirm 6 ist analog den Keramiksegmenten 7, 8 hohlzylinder- förmig ausgebildet, mit einem größeren Durchmesser als die Durchmesser der Keramiksegmente 7, 8, wobei jeweils im Be- reich zu den Keramiksegmenten 7, 8 hin der Durchmesser des Hauptschirms 6 auf den Durchmesser der Keramiksegmente 7, 8 abnimmt. In der Schnittansicht ergibt sich ein topfförmiger Hauptschirm 6 zwischen den Keramiksegmenten 7, 8, welcher durch die Wände 10 nach oben hin, d. h. zu der Längsachse 13 hin, geschlossen ist, mit einer mittigen Öffnung 9.
Die Wände 10 sind zur Öffnung 9 hin schräg ausgebildet, d. h. mit einem zunehmenden Abstand von der Längsachse 13 zur Öff- nung 9 hin. Somit weisen die Wände 10 ein Gefälle zur Öffnung
9 hinauf, welches Partikel 12, die von den Kontaktstücken 3, 4 bzw. tellerförmigen Kontaktstückenden 15 her auf die Wände
10 unter Gravitationswirkung fallen, zu der Öffnung 9 hhin- lenktbzw. die Partikel 12 unter Gravitationswirkung zu der Öffnung 9 hin bewegt. Die Partikel 12 treten durch die Öff- nung 9 und fallen in die Kammer 11, wobei durch die geringe Größe der Öffnung 9 die Partikel 12 in der Kammer „gefangen" sind, d. h. ein Austritt aus der Kammer 11 in der Regel ver- hindert wird bzw. behindert ist. Die Öffnung 9 ist z. B. in der Größenordnung im Bereich von Millimetern bis hin zu Zen- timetern, bei einer Kammergröße im Bereich von einigen Zenti- metern bis hin zu Dezimetern.
Die Kammer 11 ist z. B. umlaufend um den Umfang der Vakuum- schaltröhre 1 ausgebildet, mit einem Schlitz als Öffnung 9 und/oder einer oder mehr insbesondere kreisförmigen Öffnungen 9, welche z. B. auf einer Umfangslinie oder parallel dazu an- geordnet sind. Oder die Kammer 11 ist in einem Bereich ausge- bildet, wie in Figur 2 dargestellt, der ausschließlich den unteren Bereich der Vakuumschaltröhre 1 in waagerechter An- ordnung, d. h. mit einer Längsachse 13 senkrecht zur Richtung der Gravitationskraft angeordnet, umfasst, mit wenigstens ei- ner schlitz- und/oder kreisförmigen Öffnung 9.
Partikel 12, welche z. B. beim Schalten durch insbesondere Abrieb, Abbrand und/oder beim Trennen von Kontaktstücken 3, 4 insbesondere durch Herausreißen aus den tellerförmigen Kon- taktstückenden 15 entstehen, und welche im maximalen Durch- messer kleiner dem Durchmesser der Öffnung 9 sind, fallen durch die Wirkung der Gravitation in die Kammer 11 und werden dort gesammelt sowie zurückgehalten. Dadurch werden die ge- sammelten Partikel 12 z. B. nicht an Innenflächen der Kera- miksegmente 7, 8 adsorbiert und/oder an den Kontaktstücken 3, 4, und stören beim weiteren Schalten den Schaltvorgang nicht und/oder ändern nicht die elektrische Feldverteilung im Be- reich der Kontaktstücke 7, 8 bzw. führen zu keinen elektri- schen Überschlägen über die Keramiksegmente 7, 8 hinweg im ausgeschalteten Zustand der Vakuumschaltröhre 1. Eine Beschä- digung und/oder Zerstörung der Vakuumschaltröhre durch Parti- kel 12 kann derart verhindert werden.
In Figur 3 ist eine alternative Ausführungsform der erfin- dungsgemäßen Vorrichtung 5 zum Sammeln von Partikeln 12 als Ausschnitt der Vakuumschaltröhre 1 analog Figur 2 schematisch in Schnittansicht dargestellt, mit Wänden 10, welche zur Öff- nung 9 hin eine Krümmung bzw. zunehmendes Gefälle aufweisen. Analog der Figur 2 stellt der Ausschnitt in Schnittansicht die untere Hälfte der Vakuumschaltröhre 1 dar. Im Unterschied zur Ausführungsform der Figur 2 umfasst in Figur 3 die Vor- richtung 5 zum Sammeln von Partikeln 12 Wände 10, die nicht kontinuierlich abfallen zur Öffnung 9 hin, sondern im Bereich der Öffnung 9 ein stark zunehmendes Gefälle aufweisen. Die Wände sind zur Öffnung 9 hin gekrümmt, z. B. mit einer halb- kreisförmigen Krümmung in Schnittansicht zum Kammerinneren hin. Durch die zusätzliche Krümmung um die Öffnung 9 herum werden Partikel 12 beschleunigt in die Kammer 11 bewegt, und können in dieser insbesondere mit gefüllter Kammer 11 besser zurückgehalten werden.
In Figur 4 ist eine alternative Ausführungsform der erfin- dungsgemäßen Vorrichtung 5 zum Sammeln von Partikeln 12 als Ausschnitt der Vakuumschaltröhre 1 analog Figur 2 schematisch in Schnittansicht dargestellt, mit einer statt zwei Wänden 10. Analog der Figur 2 stellt der Ausschnitt in Schnittan- sicht die untere Hälfte der Vakuumschaltröhre 1 dar. Die Öff- nung 9 ist auf einer Seite der Kammer 11 ausgebildet, und die Wand 10 weist zur Öffnung hinein insbesondere kontinuierli- ches Gefälle auf.
In Figur 5 ist eine weitere alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 5 zum Sammeln von Partikeln 12 als Ausschnitt der Vakuumschaltröhre 1 analog Figur 2 schema- tisch in Schnittansicht dargestellt, mit T-förmigen Wänden 10, welche mittig am Hauptschirm 6 angeordnet sind. Analog der Figur 2 stellt der Ausschnitt in Schnittansicht die unte- re Hälfte der Vakuumschaltröhre 1 dar. Durch die T-förmige Wand bzw. Wände 10 werden zwei Kammern 11, rechts und links der T-Form als Vorrichtung 5 ausgebildet, mit Öffnungen 9 je- weils am Rand zum Hauptschirm 6 hin bzw. dem jeweiligen Kera- miksegment 7, 8 hin angeordnet.
In Figur 6 ist eine weitere alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 5 zum Sammeln von Partikeln 12 als Ausschnitt der Vakuumschaltröhre 1 analog Figur 2 schema- tisch in Schnittansicht dargestellt, mit zwei T-förmigen Wän- den 10, welche benachbart zueinander mittig am Hauptschirm 6 angeordnet sind. Analog der Figur 2 stellt der Ausschnitt in Schnittansicht die untere Hälfte der Vakuumschaltröhre 1 dar. Durch die zwei benachbarten T-förmigen Wände 10 werden drei Kammern 11, rechts und links der jeweiligen T-Form und mittig zwischen den zwei T-Formen, als Vorrichtung 5 ausgebildet, mit Öffnungen 9 jeweils am Rand zum Hauptschirm 6 bzw. dem jeweiligen Keramiksegment 7, 8 hin, und mit einer Öffnung 9 mittig zwischen den zwei T-Formen.
In Figur 7 ist eine weitere alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 5 zum Sammeln von Partikeln 12 als Ausschnitt der Vakuumschaltröhre 1 analog Figur 2 schema- tisch in Schnittansicht dargestellt, mit gebogenen, T- förmigen Wänden 10, welche mittig, in einer U-förmigen Ver- tiefung im Hauptschirm 6 angeordnet sind. Analog der Figur 2 stellt der Ausschnitt in Schnittansicht die untere Hälfte der Vakuumschaltröhre 1 dar. Durch die T-förmige Wand bzw. Wände 10 werden zwei Kammern 11, rechts und links der T-Form als Vorrichtung 5 ausgebildet, mit Öffnungen 9 jeweils am Rand zum Hauptschirm 6 bzw. dem jeweiligen Keramiksegment 7, 8 hin. Die Krümmung der T-Form jeweils zum Rand des Haupt- schirms 6 bzw. dem jeweiligen Keramiksegment 7, 8 hin, in Richtung Kammer 11, ermöglicht analog der Ausführungsform der Figur 3, eine beschleunigte Bewegung der Partikel 12 in die Kammer 11 hinein, und ein besseres Zurückgehalten der Parti- kel 12 in den Kammern 11. Die U-förmige Vertiefung im Haupt- schirm 6 vergrößert dabei das jeweilige Kammerinnenvolumen, und vergrößert den Abstand von Partikeln 12 in der Kammer 11 zu kritischen Bereichen wie z. B. den Innenflächen der Kera- miksegmente 7, 8 und dem Zwischenbereich der tellerförmigen Kontaktstückenden 15. Die Partikel 12 können besser in der Kammer 11 sich sammeln und zurückgehalten werden.
In Figur 8 ist eine weitere alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 5 zum Sammeln von Partikeln 12 als Ausschnitt der Vakuumschaltröhre 1 analog Figur 2 schema- tisch in Schnittansicht dargestellt, mit einer U-förmigen Vertiefung im Hauptschirm 6 als Vorrichtung 5, mittig ange- ordnet im Hauptschirm 6. Analog der Figur 2 stellt der Aus- schnitt in Schnittansicht die untere Hälfte der Vakuumschalt- röhre 1 dar. Der Bereich des Hauptschirms 6, welcher U-förmig ausgebildet ist, wirkt analog den Wänden 10, mit einem ver- stärkten Sammeln der Partikel 12 in diesem Bereich insbeson- dere durch die Gravitationskraft und einem Rückhalten der Partikel 12 in dem Bereich. Weitere Wände 10 zum Rückhalten sind im Ausführungsbeispiel der Figur 8 nicht vorgesehen, wo- mit Material und Aufwand gespart wird.
In Figur 9 ist eine weitere alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 5 zum Sammeln von Partikeln 12 als Ausschnitt der Vakuumschaltröhre 1 analog Figur 2 schema- tisch in Schnittansicht dargestellt, mit einer elliptischen statt U-förmigen Vertiefung im Hauptschirm 6 als Vorrichtung 5, mittig angeordnet im Hauptschirm 6. Analog der Figur 2 stellt der Ausschnitt in Schnittansicht die untere Hälfte der Vakuumschaltröhre 1 dar. Der Bereich des Hauptschirms 6, wel- cher elliptisch ausgebildet ist, wirkt analog den Wänden 10, mit einem verstärkten Sammeln der Partikel 12 in diesem Be- reich insbesondere durch die Gravitationskraft und einem Rückhalten der Partikel 12 in dem Bereich. Die elliptische Form der Vorrichtung 5 ist mit einer Öffnung 9 mittig des Hauptschirms 6 zu den Kontaktstücken 3, 4 bzw. deren teller- förmigen Enden 15 hin ausgebildet. Weitere Wände 10 zum Rück- halten sind im Ausführungsbeispiel der Figur 9 nicht vorgese- hen, womit Material und Aufwand gespart wird.
In Figur 10 ist eine weitere alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 5 zum Sammeln von Partikeln 12 als Ausschnitt der Vakuumschaltröhre 1 analog Figur 2 schema- tisch in Schnittansicht dargestellt, mit zwei U-förmigen Ver- tiefungen im Hauptschirm 6 als Vorrichtung 5 bzw. zwei V- förmigen Vertiefungen mit abgerundeter Spitze, jeweils an den Seiten des Hauptschirms 6 zu den jeweiligen Keramiksegmenten 7, 8 hin angeordnet. Analog der Figur 2 stellt der Ausschnitt in Schnittansicht die untere Hälfte der Vakuumschaltröhre 1 dar. Die Bereiche des Hauptschirms 6, welche U- bzw. abgerun- det V-förmig ausgebildet sind, wirken analog dem Ausführungs- beispiel der Figur 8, mit einem verstärkten Sammeln der Par- tikel 12 in diesen Bereichen insbesondere durch die Gravita- tionskraft und einem Rückhalten der Partikel 12 in den Berei- chen. Weitere Wände 10 zum Rückhalten sind im Ausführungsbei- spiel der Figur 10 nicht vorgesehen, womit ebenfalls Material und Aufwand gespart wird.
In Figur 11 ist eine weitere alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 5 zum Sammeln von Partikeln 12 als Ausschnitt der Vakuumschaltröhre 1 analog Figur 2 schema- tisch in Schnittansicht dargestellt, mit zwei U-förmigen Ver- tiefungen im Hauptschirm 6 als Vorrichtung 5 bzw. zwei V- förmigen Vertiefungen mit abgerundeter Spitze, jeweils an den Seiten des Hauptschirms 6 zu den jeweiligen Keramiksegmenten 7, 8 hin angeordnet, analog dem Ausführungsbeispiel der Figur 10. Zusätzlich sind analog Fig. 4 jeweils abgeschrägte Wände über den U-förmigen Vertiefungen bzw. V-förmigen Vertiefungen mit abgerundeter Spitze 10 angeordnet. Die Wände 10 weisen ein abnehmendes Gefälle zu einer jeweiligen Öffnung 9 hinauf, welche seitlich der sich durch die Wände 10 ausbildenden Kam- mer 11, mittig des Hauptschirms 6 angeordnet ist. Analog der Figur 2 stellt der Ausschnitt in Schnittansicht die untere Hälfte der Vakuumschaltröhre 1 dar. Die Bereiche des Haupt- schirms 6, welche U- bzw. abgerundet V-förmig ausgebildet sind in Verbindung mit den Wänden 10, bilden Kammern 11, wel- che ein verstärktes Sammeln der Partikel 12 in diesen Berei- chen, insbesondere durch die Gravitationskraft, und ein Rück- halten der Partikel 12 durch die Wände 10 in den Bereichen ermöglichen.
Die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele können unterei- nander kombiniert werden und/oder können mit dem Stand der Technik kombiniert werden. So können z. B. mehrere Vorrich- tungen 5 zum Sammeln von Partikeln 12 in einer Vakuumschalt- röhre 1 ausgebildet sein, insbesondere mit unterschiedlichen Formen. Weitere, in den Ausführungsbeispielen nicht darge- stellte Formen der Vorrichtung 5 sind möglich. Die Vorrich- tung 5 ist z. B. statt im bzw. am Hauptschirm 6 in bzw. an den Keramiksegmenten 7 und/oder 8 anordenbar bzw. ausbildbar.
Über die nach Außen geführten Bolzen des festen Kontaktstücks
3 und des beweglichen Kontaktstücks 4, ist die Vakuumschalt- röhre 1 elektrisch kontaktierbar. Das bewegliche Kontaktstück
4 ermöglicht ein elektrisches Schalten durch Bewegung zum festen Kontaktstück 3 hin, d. h. zum Schließen eines Spalts zwischen den tellerförmigen Kontaktstückenden 15 der Kontakt- stücke 3 und 4, beim Einschalten, und durch Bewegung vom fes- ten Kontaktstück 3 weg, d. h. zum Erzeugen eines Spalts zwi- schen den tellerförmigen Kontaktstückenden 15 der Kontaktstü- cke 3 und 4, beim Ausschalten. Die Kontaktstücke können auch beide beweglich ausgebildet sein. Es sind auch mehr als zwei Kontaktstücke in einer Vakuumschaltröhre 1 vorsehbar. Der er- zeugte Spalt zwischen den Kontaktstückenden 15 der Kontakt- stücke 3 und 4 sowie die Kontaktstückenden selbst, sind im evakuierten Inneren der Vakuumschaltröhre 1 angeordnet, womit ein Spalt im Bereich von Millimetern bis hin zu Zentimetern zum Ausschalten insbesondere von Hochspannungen ausreicht. Die Vakuumschaltröhre 1 hat z. B. eine Länge im Bereich von insbesondere 30 bis 100 Zentimetern, und einen Umfang im Be- reich von insbesondere 10 bis 100 Zentimetern. Mehrere Vaku- umschaltröhren 1 sind miteinander verschaltbar, insbesondere in Reihe und/oder parallel.
Kammern 11 einer Vakuumschaltröhre 1 können unterschiedliche Formen aufweisen, insbesondere Würfel-, Tetraeder-, Pyrami- den-, Prismen-, Oktaeder-, Zylinder-, Kegel- und/oder Kegel- stumpf-, Kugel-, und/oder Torus-Form. Wände 10 sind z. B. aus Metall, insbesondere Kupfer und/oder Stahl, und/oder aus Kunststoff, und/oder aus Keramik. Die Wandstärken sind z. B. im Mikrometer bis Millimeterbereich. Die Wandflächen sind z. B. im Quadratmillimeter bis hin zu Quadratzentimeter-Bereich. Bei Partikeln 12 mit einem Durchmesser z. B. im Bereich von Mikrometern bis Millimeter, sind Öffnungen 9 z. B. im Bereich von Millimetern bis Zentimeter. Die Größe der Öffnungen 9 liegt im Bereich der Partikelgröße oder etwas größer, insbe- sondere im Bereich der maximalen Größe von Partikeln 12. Kam- mervolumen sind z. B. im Bereich von Kubikmillimetern bis Ku- bikdezimeter.
Mit den Vorrichtungen 5 zum Sammeln von Partikeln 12, insbe- sondere Abrieb- und/oder Abbrand-Partikeln der Kontaktstücke 3, 4, ist eine störende Wirkung der Partikel 12 verringerbar, bis hin zu vermeidbar. Eine Störung des Schaltvorganges und/oder der Feldverteilung in der Vakuumschaltröhre 1, Kurz- schlüsse über Partikel 12 und eine damit verbundene Beschädi- gung bis hin zur Zerstörung der Vakuumschaltröhre 1, kann verhindert werden. Die Partikel 12 werden in einem Bereich der Vakuumschaltröhre 1, insbesondere in den Kammern 11, ge- sammelt und/oder zurückgehalten, in dem von den Partikeln kein Schaden ausgehen kann. Im erfindungsgemäßen Verfahren zum Sammeln von Partikeln 12 in einer Vakuumschaltröhre 1, werden die Partikel in der Vorrichtung 5 nach Art einer Kam- mer 11 gesammelt und/oder zurückgehalten, insbesondere durch die Gravitationskraft. Nach Art einer Kammer 11 umfasst dabei z. B. auch zuvor in den Ausführungsbeispielen beschriebene Strukturen, welche insbesondere nur Vertiefungen, z. B. V- und/oder U-förmige Vertiefungen ohne zusätzliche Wände 10, aufweisen, insbesondere im Hauptschirm 6. Die Partikel 12 werden durch die Wirkung der Gravitationskraft in die Vor- richtung 5 bewegt, und/oder können durch z. B. elektromagne- tische Felder in der Vorrichtung gesammelt werden. Die Felder können z. B. derart ausgebildet sein, dass die Partikel 12 in die Vorrichtung 5 bewegt werden, oder deren Bewegung unter- stützt wird, und/oder die Partikel 12 in der Vorrichtung ge- halten werden. Bezugszeichenliste
1 Vakuumschaltröhre
2 Hülle
3 Festes Kontaktstück
4 Bewegliches Kontaktstück
5 Vorrichtung zum Sammeln von Partikeln
6 Hauptschirm, insbesondere mit Dampfschirm/Dampfschirmen
7 Erstes Keramiksegment
8 Zweites Keramiksegment
9 Öffnung
10 Wand
11 Kammer
12 Partikel, insbesondere Abbrandpartikel
13 Längsachse
14 Faltenbulg
15 Tellerförmiges Kontaktstückende
16 Schaltkammer bzw. evakuierter Raum

Claims

Patentansprüche
1. Vakuumschaltröhre (1) zum Schalten von Spannungen, mit we- nigstens einer Hülle (2) und mit wenigstens zwei Kontaktstü- cken (3, 4), wobei die wenigstens eine Hülle wenigstens eine evakuierte Schaltkammer (16) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Vorrichtung (5) zum Sammeln von Partikeln (12) umfasst ist.
2. Vakuumschaltröhre (1) nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Vorrichtung (5) ausgebildet ist, die Par- tikel (12) durch die Gravitationswirkung zu sammeln.
3. Vakuumschaltröhre (1) nach einem der vorhergehenden An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (5) nach Art einer Partikelfalle ausgebildet ist, welche insbe- sondere durch Sedimentierung der Partikel (12) aus der we- nigstens einen evakuierten Schaltkammer (16) wirkt.
4. Vakuumschaltröhre (1) nach einem der vorhergehenden An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (5) als separate Kammer (11) zum Sammeln der Partikel (12) ausgebil- det ist, welche insbesondere eine Rückhaltung der Partikel (12) von den Kontaktstücken (3, 4) bewirkt.
5. Vakuumschaltröhre (1) nach einem der vorhergehenden An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (5) als in der Hülle (2) integrierte Kammer (11) zum Sammeln der Par- tikel (12) ausgebildet ist, welche insbesondere eine Rückhal- tung der Partikel (12) von den Kontaktstücken (3, 4) bewirkt, insbesondere angeordnet am Umfang der Vakuumschaltröhre (1) und entlang der Längsachse (13) der Vakuumschaltröhre (1) zu- mindest teilweise und/oder vollständig im Bereich zwischen den Kontaktstücken (3, 4).
6. Vakuumschaltröhre (1) nach einem der vorhergehenden An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Hülle (2) wenigstens einen Hauptschirm (6) und wenigstens zwei Keramiksegmente (7, 8) umfasst, insbesondere mit dem we- nigstens einen Hauptschirm (6) entlang der Längsachse (13) der Vakuumschaltröhre (1) zwischen den wenigstens zwei Kera- miksegmenten (7, 8) angeordnet, wobei die wenigstens eine Vorrichtung (5) vom wenigstens einen Hauptschirm (6) umfasst ist.
7. Vakuumschaltröhre (1) nach einem der vorhergehenden An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Vorrichtung (5) wenigstens eine Öffnung (9) aufweist, insbe- sondere eine Öffnung (9) wenigstens einer separaten Kammer (11) zum Sammeln von Partikeln (12).
8. Vakuumschaltröhre (1) nach einem der vorhergehenden An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Vorrichtung (5) bei einer waagerechten Lage der Vakuumschalt- röhre (1), insbesondere mit der Längsachse (13) der Vakuum- schaltröhre parallel zu einer Horizontalen der Erdoberfläche, insbesondere ausschließlich in einem unteren Bereich der Hül- le (2) der Vakuumschaltröhre (1) ausgebildet ist.
9. Vakuumschaltröhre (1) nach einem der vorhergehenden An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Vorrichtung (5) Wände (10) umfasst, insbesondere Wände (10) welche wenigstens eine Öffnung (9) umfassen und/oder ausbil- den,
- wobei Wände (10) zur Öffnung (9) hin abgeschrägt ausgebil- det sind, insbesondere mit einem Winkel ungleich Null in Be- zug zur Längsachse (13) der Vakuumschaltröhre (1), und/oder
- wobei Wände (10) T-förmig ausgebildet sind, und/oder
- wobei Wände (10) U- und/oder V-förmige ausgebildet sind, insbesondere mit U- und/oder V-förmigen Vertiefungen.
10. Vakuumschaltröhre (1) nach einem der vorhergehenden An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Vorrichtung (5) wenigstens einen elliptischen, eckigen, und/oder kreisförmigen Querschnitt aufweist.
11. Vakuumschaltröhre (1) nach einem der vorhergehenden An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumschaltröhre (1) zum Schalten von Hochspannungen ausgebildet ist, insbe- sondere zum Schalten von Spannungen größer 52 kV.
12. Verfahren zum Sammeln von Partikeln (12) in einer Vakuum- schaltröhre (1), insbesondere einer Vakuumschaltröhre (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel (12), insbesondere Abbrandpartikel von Kon- taktstücken (3, 4) der Vakuumschaltröhre (1), in einer Vor- richtung (5) nach Art einer Kammer (11) gesammelt werden und/oder zurückgehalten werden von den Kontaktstücken (3, 4), insbesondere durch die Gravitationskraft.
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