JP2005518635A - 開閉用接触子付き真空バルブ - Google Patents

Abstract

真空バルブ（１）内に生ずる熱は、接触子（５、６）の電極棒（７、８）を通して外に排出せねばならない。熱の継続的な放散を可能とすべく、滑り接触装置の第１滑り接触面（１８）を有する電極棒（７）の第１滑り接触面（１８）を、電極棒（７）の残り部分より大きな直径を有する電極棒第１部分に配置すると共に、該部分を軸方向に貫通する開口（２５ａ、ｂ）を設ける。これに伴い放熱面積が増大すると共に、冷却媒体の貫流が可能となる。

Description

本発明は、開閉用接触子が真空バルブの開閉接点と反対側の端部に電極棒を有し、該電極棒が第１滑り接触面に結合され、この接触面が第２滑り接触面と共に滑り接触装置を形成し、前記電極棒が、その残り部分に比べて大きな直径の電極棒第１部分を有し、該第１部分に第１滑り接触面が配置された開閉用接触子付きの真空バルブに関する。

そのような配置構造は、例えば独国特許出願公開第３５２９３８６号明細書で知られている。その明細書における第１滑り接触面は、太く形成された電極棒第１部分に配置され、第２滑り接触面に電気伝導接続されている。

それと異なった配置構造は、例えば独国特許出願公開第１９６０３１５７号明細書で知られている。ここに開示された真空バルブは開閉接点を有する。該接点は、主に２つの開閉用接触子から形成され、その一方の開閉用接触子は可動である。この可動接触子は、その開閉接点と反対側の端部に電極棒を有し、該電極棒は、真空バルブの壁を、弾性ベローズによって気密にされて貫通している。開閉用可動接触子が貫通する壁の直近で、固定接点が続いている。その固定接点に、開閉用可動接触子が導電的に接続されている。そのために、そこに、ベリリウム青銅から成る自己弾性接触要素が設けられている。その接触要素はコイルばねの形をし、開閉用可動接触子の電極棒の周りに延びている。開閉用接触子は、自己弾性接触要素によって、固定接点に電気的に接続されている。

このコイルばね状自己弾性接触要素は、十分な電気接触を保証する。真空バルブの内部に存在する真空の顕著な電気的並びに熱的絶縁に基づき、接触個所で生ずる熱を排出するために、殆ど開閉用可動接触子の外部に導かれた電極棒しか利用できない。その公知のコイルばね状自己弾性接触要素は、電力の伝達の他に、熱を他の構成要素に伝達するために条件付きでしか適用されない。特に、独国特許出願公開第１９６０３１５７号明細書で公知の配置構造の場合、自己弾性接触要素の真空バルブへの直接配置のために、熱エネルギの周囲への伝達は、限られた範囲でしかできない。

本発明の課題は、真空バルブの内部で生ずる熱を良好に排出可能とすることにある。

この課題は、本発明に基づき冒頭に述べた形式の開閉用接触子付きの真空バルブにおいて、電極棒第１部分が貫通開口を備えることで解決される。

大きな直径に伴い、滑り接触装置の有用な接触面が増大する。この結果、第１滑り接触面と第２滑り接触面とが電気的並びに熱的に接触する点の数を増大できる。この増大に伴い、個々の点の電気的負荷が減少し、熱エネルギの伝達を改善できる。直径の大きな電極棒第１部分は、例えば電極棒の残り部分と一体に結合される。

その貫通開口に基づき、ジュール熱の排出に有効な表面が増大する。更に、貫通開口を経て、冷却媒体が貫流可能となる。かかる冷却媒体は、例えば気体或いは液体である。

更に、電極棒第１部分の貫通開口が、真空バルブと反対側の端部から、真空バルブ側の端部迄延びていると有利である。

開閉過程中に、電極棒第２部分は、ピストンの形で、それを取り囲む媒体を貫通して移動する。この際、媒体も前記開口を経て流れる。特に、例えば大きな熱負荷を生じさせる短絡電流のような大きな電流を遮断する際、開閉用接触子並びに電極棒の改善された冷却が、電極第１部分を介して可能となる。

また、電極棒第１部分を、電極棒と異なる中間部材で形成してもよい。

電極棒第１部分を形成する中間部材の利用により、真空バルブのそれ自体公知の電極棒構造を維持できる。真空バルブの採用分野の技術的条件に応じ、種々の中間部材を利用することで、電極棒第１部分の直径を可変的に選択できる。これに伴い、開閉用接触子の相応の電極棒を備えた同一の真空バルブを、種々の中間部材を採用することで、種々の開閉装置に利用できる。また、中間部材自体で、熱を一時的に蓄え、放出してもよい。

中間部材に駆動装置を連結すると有利である。

開閉用接触子を動かすべく駆動装置へ開閉用接触子を連結する際、相応の連結装置を利用せねばならない。連結装置を中間部材で形成すると、構造的に非常に単純化できる。

本発明の他の実施態様では、第２滑り接触面を、付属品の形状の中空体に配置する。

第２滑り接触面を中空体に配置することで、第１滑り接触面から第２滑り接触面への熱エネルギの良好な伝達が、特別な様式で可能となる。中空体により、非常にコンパクトな外形形状で、両滑り接触面の大きな重畳範囲が生ずる。そのような中空体によれば、個々の例えば平らな部分に比べて、良好な誘電体形状も得られる。

更に、中空体が真空バルブを少なくとも部分的に保持してもよい。

中空体が、滑り接触装置の第２接触面を形成する他に、真空バルブを少なくとも部分的に保持すると特に有利である。電気的並びに熱的接触と保持との組合せで、必要な構成要素の数が減少する。更に、中空体の表面積が大きいことから、そこに伝わる熱エネルギを更に周囲に放出するのに適している。

中空体からの熱エネルギの放出に有利に影響を及ぼすべく、更に、中空体に、媒体が貫流する開口を設けることが考えられる。

かかる媒体は、例えば真空バルブ並びに中空体を囲む気体である。他の媒体として、例えば絶縁油等の液状媒体も利用できる。中空体の開口を経て、中空体内部の貫流とそれに伴う効果的な熱交換が可能となる。熱放射を助長すべく、熱放射用の構成要素の表面に被膜が設けられる。該被膜は、放射を改善しおよび／又は表面積を増大させる塗膜である。

更に、少なくとも１つの弾性接触要素が第１滑り接触面に結合していると有利である。

弾性接触要素が第１滑り接触面に結合することで、第１、第２滑り接触面の接触点の数を簡単に増大できる。この結果両接触面の電気的、熱的接触を改善できる。接触要素は、例えば導電性材料から成り、リング状に湾曲した帯材として形成できる。該帯材は、例えば帯材からスタンピング加工され、エンボス加工されたばね弾性フィンガを備える。

弾性接触要素を、電極棒の長手軸線を中心とする周溝内に置くと特に好ましい。

弾性接触要素は、電極棒の長手軸線を中心とする周溝で簡単に位置決めできる。特に弾性接触要素をリング状に形成する場合、該要素を周溝の内部に可動的に配置できるが、電極棒第１部分に場所を固定して置くこともできる。

以下図示の実施例を詳細に説明する。

図１は真空バルブ１を示す。このバルブ１は、電気開閉器の開閉極の遮断ユニットの一部である。バルブ１は、絶縁筒２と、第１、第２端板3、４とを備える。バルブ１の内部に、第１、第２接触子5、６が配置されている。両接触子５、６は開閉接点を形成する。第１電極棒７が、第１接触子５の開閉接点と反対側の端部から第２端板４を可動的に貫通して導かれている。第２電極棒８が第２接触子６を支持し、第１端板３に固定している。真空バルブ１の壁を第１電極棒７が気密に貫通するために、第１電極棒７と第２端板４との間にベローズ９が配置されている。

真空バルブ１は絶縁ハウジング１０内に配置されている。ハウジング１０は円筒形をなし、その外周面に補強リブ１１を備える。絶縁ハウジング１０の両側端面は、各々第１、第２閉鎖板１２、１３で閉じられている。両閉鎖板１２、１３は導電材料からなり、更に接続すべき電流回路の電気導体の接続に用いられる。真空バルブ１は絶縁ハウジング１０の内部に配置されている。代わりに、真空バルブ１を導電性ハウジング内に配置してもよい。その場合は、真空バルブ１を導電性ハウジングに対し絶縁して支持せねばならない。真空バルブ１を保持し、両接触子５、６を電気接触すべく、第１保持体１４が第１閉鎖板１２、第２保持板１５が第２閉鎖板１３に各々結合されている。それら両保持体１４、１５間に、真空バルブ１が保持されている。第２保持体１５は、ボルト１６の貫通孔を有している。ボルト１６は、真空バルブ１の第１端板３を第２閉鎖板１５に向けて引き寄せ、第２電極棒８と第１端板３を経て、第２接触子６を第２閉鎖板１３に接触させる。第１保持体１４は、真空バルブ１の軸および半径方向位置を定める。両保持体14、１５は、各々それらの真空バルブ１側の端部に、静電シールド用の膨出部２６ａ、２６ｂを持つ。絶縁ハウジング１０には絶縁ガスが封入されている。

第１保持体１４は中空体として形成され、内部に円筒状空所を持つ。該空所内に、第１電極棒７が突出している。第１電極棒７はその第１接触子５と反対側の端部に、中間部材１７を有する。該部材１７は、第１電極棒７の残り部分に比べ大きな直径を持つ電極棒第１部分を形成している。この部分は、第１滑り接触面１８を持つ。第１保持体１４の円筒状内周面は、第２滑り接触面１９を形成している。第２滑り接触面１９は、絶縁ハウジング１０に対し位置を固定して支持されている。第１、第２滑り接触面１８、１９は、滑り接触装置を形成する。両接触面１８、１９間の電気的、熱的接触を改善すべく、中間部材１７のこの部分は、第１、第２周溝２０ａ、２０ｂを有する。これら各周溝２０ａ、２０ｂ内に、リング状のばね弾性接触要素がはめ込まれている。これら接触要素によって、両接触面１８、１９間の接触が改善される。弾性接触要素の数は適当に選択できる。即ち、電流負荷に応じて、１つ、２つ又はそれ以上の接触要素が中間部材１７に配置される。その代わりに、弾性接触要素を第２滑り接触面１９に固定して支持してもよい。図１に示す実施例では、電極棒第１部分を、別個の中間部材１７で形成している。この部材１７を第１電極棒７の部分と一体に形成することも可能である。

中間部材１７はその真空バルブ１と反対側の端部にピン２１を備える。該ピン２１に駆動ロッド２２が結合している。このロッド２２は、駆動装置（図示せず）の運動を中間部材１７に伝達し、もって第１電極棒７を経て第１接触子５に伝達する。符号２３を付した矢印は、開閉接点の閉鎖過程時における第１接触子５の運動を表している。

第１保持体１４は複数の開口２４ａ、ｂ、ｃ、ｄを有する。絶縁ハウジング１０の内部に封入された絶縁ガスは、第１保持体１４の前記開口２４ａ、ｂ、ｃ、ｄを経て流れる。保持体１４の空所内の貫流を助長すべく、中間部材１７は開口２５ａ、２５ｂを有する。この結果、第１保持体１４の内部に対流による流れを発生させ得る。従って、第１電極棒７を経て第１保持体１４の内部に伝わる熱を、簡単な方法で外に放出できる。補助的に、第１保持体１４の外側表面が更に熱放射する。即ち、熱の一部は、第１接触子５から、第１電極棒７、中間部材１７および滑り接触装置を経て第１保持体１４に直接伝わり、第１保持体１４からその周囲に放出される。発生する熱は、抵抗損と、第１、第２接触子５、６の開閉過程時に生ずるアークに伴うものとである。

開閉用接触子と滑り接触装置を備えた真空バルブの断面図。

符号の説明

１ 真空バルブ、５、６ 接触子、７、８ 電極棒、１４、１５ 保持体、１７ 中間部材、１８、１９ 滑り接触面、２０ 周溝、２４、２５ 開口

Claims (9)

1. 開閉用接触子（５）が真空バルブ（１）の開閉接点と反対側の端部に電極棒（７）を有し、該電極棒（７）が第１滑り接触面（１８）に結合され、該接触面（１８）が第２滑り接触面（１９）と共に滑り接触装置を形成し、電極棒（７）が、その残り部分に比べて大きな直径を持つ電極棒第１部分を有し、この第１部分に第１滑り接触面（１８）が配置された開閉用接触子（５１）付きの真空バルブ（１）において、前記電極棒第１部分が、貫通開口（２５ａ、ｂ）を有することを特徴とする開閉用接触子付きの真空バルブ。
2. 電極棒第１部分の貫通開口（２５ａ、ｂ）が、真空バルブ（１）と反対側の端部から真空バルブ（１）側の端部迄延びることを特徴とする請求項１記載の真空バルブ。
3. 電極棒第１部分が、電極棒（７）に差し込まれた中間部材（１７）から成ることを特徴とする請求項１又は２記載の真空バルブ。
4. 中間部材（１７）に駆動装置が連結されたことを特徴とする請求項３記載の真空バルブ。
5. 第２滑り接触面（１９）が、付属品の形をした中空体（１４）に配置されたことを特徴とする請求項１から４の１つに記載の真空バルブ。
6. 中空体（１４）が、真空バルブ（１）を少なくとも部分的に保持することを特徴とする請求項５記載の真空バルブ。
7. 中空体（１４）が、封入媒体の貫流可能な開口（２４ａ、ｂ、ｃ、ｄ）を備えることを特徴とする請求項５又は６記載の真空バルブ。
8. 少なくとも１つの弾性接触要素が、第１滑り接触面（１８）に結合されたことを特徴とする請求項１から７の１つに記載の真空バルブ。
9. 弾性接触要素が、電極棒（７）の長手軸線を中心とする周溝（２０ａ、ｂ）内に支持されたことを特徴とする請求項８記載の真空バルブ。

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