JP2009508294A

JP2009508294A - 真空バルブ

Info

Publication number: JP2009508294A
Application number: JP2008529459A
Authority: JP
Inventors: アンガー、ニルス; レンツ、ローマン; シューマン、ウルフ; シュテルツァー、アンドレアス
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2005-09-12
Filing date: 2005-09-12
Publication date: 2009-02-26
Also published as: US20080245772A1; EP1925007B1; EP1925007A1; WO2007031040A1; DE112005003757A5

Abstract

ハウジング（２）と、可動接触子（１９、３４）と固定接触子（２２、３１）から成る第１接触装置（１９、２２、３１、３４）と、可動接地接触子（１６）と固定接地接触子（１１）とから成る第２接触装置（１１、１６）とを有し、可動接地接触子（１６）がハウジング（２）から気密に導き出された可動電極棒（１４）に配置された真空バルブ（１、１′）において、アークと固定接地接触子との相互作用を防止すべく、ハウジングの内部で、真空バルブの内部室（２０、２１）を第１接触装置付き第１内部室と第２接触装置付き第２内部室とに分割する真空密分離手段（９、１８、３３）によって第１接触装置を保持する。

Description

本発明は、ハウジングと、可動接触子と固定接触子から成る第１接触装置と、可動接地接触子と固定接地接触子とから成る第２接触装置とを有し、可動接地接触子がハウジングから気密に導き出された可動電極棒に配置された真空バルブに関する。

かかる真空バルブは独国特許第１００３０６７０号明細書で知られている。該真空バルブは、固定接触子と可動電極棒としての電流供給棒に結合された可動接触子とから成る第１接触装置を有している。真空バルブのハウジングの内部空間は、電流供給棒でベローズによって大気に対して真空密に密封されている。その第１接触装置は電気接続を開閉するために用いられる。第２接触装置の接地接点として可動接触子を備えた接触子ホルダが可動電極棒に配置され、その対向接触子として固定接点を備えた固定接地接触子は、真空バルブを接地するために用いられる。その固定接地接触子はラジアルフランジ付き厚肉管部材によって外側に導き出されている。上述の真空バルブにおいて、可動電極棒によって次の３つの開閉状態が得られる。即ち、
１．固定接触子が可動接触子に接続されている閉路状態、
２．固定接触子が可動接触子から離され、可動接地接触子が固定接地接触子から同様に離されている開路状態、
３．可動接地接触子が固定接地接触子に接続されている接地状態。

開路過程中に生ずるアークは、ラビリンス状シールド装置によって対向接触子からプラズマ物理学的に遮蔽される。該ラビリンス状シールドにもかかわらず、アークのイオンが対向接触子の接地電位により引き寄せられ、その結果、真空バルブの極性依存開閉性能が生じてしまう。

本発明の課題は、アークと固定接地接触子との相互作用が防止した、冒頭に述べた形式の真空バルブを提供することにある。

この課題は、本発明に基づいて、ハウジングの内部において、真空バルブの内部室を第１接触装置付き第１内部室と第２接触装置付き第２内部室とに分割する真空密分離手段により第１接触装置を保持することによって解決される。

内部室を各々接触装置が配置される２個の内部室に真空密に分割することによって、第１接触装置の開路過程中におけるアークのイオンと可動接地接触子ないし固定接地接触子との相互作用を防止できる。

本発明の一実施態様では、分離手段は、ハウジングに保持された真空密ブッシング付き分離板を備える。この分離板は、好適には導電体であり、真空バルブの内部室を互いに真空密に密封された２個の内部室に分割する単純な方式を提供する。

有利な実施態様では、可動電極棒は分離板を貫通して延び、第１内部室において第１接触装置の可動接触子に結合され、分離板においてベローズが真空密ブッシングを形成している。該ベローズにより可動電極棒に対する真空密のブッシングを形成し、可動電極棒に配置された接触子を異なった位置間で移動可能とすべく、そのブッシングによって可動電極棒の運動を可能とする。

他の有利な実施態様では、真空密ブッシングを第１接触装置の固定接触子における分離板に真空密にはめ込んだ接触台により形成し、可動電極棒の内部終端部材が第３接触装置の可動接触子を形成し、第３接触装置の固定接触子は接触台である。この配置構造は、互いに真空密に分離された内部室に第１接触装置と第２接触装置を各々配置する方式を提供し、その場合、第３接触装置が真空バルブの開路機能を発揮する。

この実施態様の目的に適った実施態様において、第１接触装置の可動接触子は、第１内部室に真空密に延びている他の第２可動電極棒に設けられている。該第２可動電極棒の配置により、電流断絶機能ないし閉路機能および開路機能を互いに無関係に実施でき、この結果、電流断絶およびアーク消弧のために、固定接触子と可動接触子との間隔が小さくて足りるので、真空バルブはコンパクトな構造になる。これに対して、誘電分離は接触子間に大きな間隔を必要とする。

有利な実施態様では、ベローズが第２可動電極棒の真空密ブッシングを形成する。ベローズは、可動電極棒に対する真空密ブッシングを形成するための有効な手段である。

本発明の他の有利な実施態様では、固定接触子および可動接触子を各々銅・クロム合金で形成する。かかる材料は、有利に大きな開閉特性を有し、同じ開閉強度の場合、僅かな過電圧しか生じない。

他の実施態様では、固定接触子および可動接触子を各々、銀含有率２０〜５０％のダングステンカーバイト銀合金で形成する。この材料は同様に第１接触装置を形成するために使用する。

本発明の他の有利な実施態様では、可動接地接触子および固定接地接触子を各々銅で形成する。銅は良導電材料であり、従って、第２接触装置に対して接地接触装置としての特性を提供する利点がある。

他の実施態様では、可動接地接触子および固定接地接触子を各々銅・クロム合金で形成する。この材料は上述した利点を有し、従って、第２接触装置にも採用できる。

本発明の他の実施態様で、第３接触装置の接触面を銅で形成する。上述の特性を持つ銅は、第３接触装置に適した材料である。

他の実施態様では、第３接触装置の接触面を銅・クロム合金で形成する。銅・クロム合金も第３接触装置に対し有効に利用できる。

以下、図に示した実施例を参照して本発明を詳細に説明する。

図１は、ブッシング（貫通開口）４付きの片側端板３と、反対側端板５と、絶縁筒６、７、８とから成るハウジング２を備えた真空バルブ１を示す。ハウジング２の絶縁筒６と絶縁筒７との間に導電性分離板９が配置され、該導電性分離板９は真空密のブッシング１０を備える。ハウジング２の絶縁筒７と絶縁筒８の間に固定接地接触子１１が配置され、該固定接地接触子１１は開口１２を備え、絶縁筒７および８より大きな外径を持つ。この結果、固定接地接触子１１を接地すべく、真空バルブ１のフランジ状突出部１３に外側から接近できる。電流供給導体（図示せず）に導電的に、かつ作動装置に機械的に結合された可動電極棒１４は、端板３のブッシング４を貫通して延びている。ベローズ１５が端板３と可動電極棒１４に、各々可動電極棒１４が真空バルブの内部室から真空密に導き出されるように結合されている。可動電極棒１４は固定接地接触子１１の開口１２を貫通して延び、該開口１２は可動電極棒１４の外径よりかなり大きな直径を有している。固定接地接触子１１のベローズ１５とは反対の側に、開口１２の内径より大きい外径を持つ接触板１６の形をした可動接地接触子１６が配置されている。可動電極棒１４は、更に分離板９の真空密ブッシング１０を貫通して延び、先端１７が可動接触子１９に結合されている。その際、分離板９と可動接触子１９に結合されたベローズ１８は真空密ブッシングとして用いられ、この結果真空バルブの内部室が第１内部室２０と第２内部室２１とに真空密に分けられている。固定接触子２２が第１内部室２０内に可動接触子１９に対向して配置されている。固定接触子２２は端板５に固く結合されている。接触子１９、２２は、第１接触装置の接触特性および消弧特性を改善するために平形接点２３ないし平形接点２４を備えたラジアル磁界接触子或いはアキシャル磁界接触子である。矢印ＡとＢは可動電極棒１４の運動方向を示す。端板３にシールド２５が、固定接地接触子１１の両側にシールド２６、２７が、分離板９の両側にシールド２８、２９が、端板５にシールド３０が、各々絶縁筒６、７、８を蒸気から遮蔽し、かつ電位を制御するために設けられている。

真空バルブ１は、矢印Ａ、Ｂで示す運動方向に沿った可動電極棒１４の動きにより３つの異なる状態と取る。図１に示す状態は、真空バルブ１の開路状態に相当する。可動接触子１９と固定接触子２２は互いに空間的に離れ、導電接続は存在しない。この状態では、可動接地接触子１６と固定接地接触子１１の間にも導電接続は存在しない。可動電極棒１４が駆動機構（図示せず）により矢印Ｂの方向に動かされると、真空バルブ１は可動接触子１９と固定接触子２２が導電接続された閉路状態となる。真空バルブ１は閉路状態にある。可動電極棒１４が駆動機構を介して固定接触子２２から矢印Ａの方向に離されると、まず開路状態に相当する図１の位置となり、その方向に更に動かされると、最終的に可動接地接触子１６が固定接地接触子１１と導電接続する真空バルブ１の接地位置となる。真空バルブ１の個々の状態間の移行は、ベローズ１５と１８の可撓性により可能となり、該ベローズ１５、１８は、可動電極棒１４の運動時、第１内部室２０ないし第２内部室２１の真空密を保証する。

図２は本発明に基づく真空バルブ１′の異なる実施例を示す。この実施例では、固定接触子３１は導電性分離板９に、固定接触子３１の接触台３３が分離板９に入り込むように配置され、接触台３３は真空密ブッシング１０を形成し、第２内部室２１の中に達する。第１内部室２０と第２内部室２１は、分離板９と接触台３３によって互いに真空密に分離されている。可動電極棒３２は、端板３のブッシング４を通って第２内部室２１に達し、該第２内部室２１はベローズ１５により外側に対し真空密に密封されている。可動電極棒３２は、固定接地接触子１１の開口を通って延び、固定接地接触子１１のベローズとは反対の側に可動接地接触子１６を有している。可動接触子３４は別の（第２）可動電極棒３５に固く結合されている。この第２可動電極棒３５は端板３６におけるブッシング３７を通して第１内部室２０から外側に延び、図示しない電流供給導体に接続されている。第１内部室２０を大気に対して真空密に分離すべく、ベローズ３８が端板３６と第２可動電極棒３５に結合されている。第１接触装置を形成する可動接触子３４並びに固定接触子３１には平形接点２３、２４が設けられている。各端板、分離板および固定接地接触子に各々シールド２５〜３０が配置されている。

図２の配置構造において、固定接触子３１の接触台３３と可動電極棒３２の先端は、接触面３９、４０を備えた第３接触装置を形成している。接触面３９、４０は、第３接触装置の接触特性を改善すべく、接触台３３および可動電極棒３２の先端における平形接点３９、４０によって形成されている。この配置構造の場合、真空バルブ１′の１つの開閉状態は、一方では、図示しない駆動装置を介して、可動接触子３４付きの第２可動電極棒３５が、矢印Ｃの方向に動かされ、このため可動接触子３４と固定接触子３１が導電接続され、他方では、可動電極棒３２が矢印Ａの方向に上向きに動かされ、このため固定接触子３１の接触台３３と可動電極棒３２の先端が同様に導電接続されることで得られる。第２可動電極棒３５が矢印Ｄの方向に動かれると、可動接触子３４と固定接触子３１は互いに離され、かくして導電接続が切られる。その際、固定接触子３１と可動接触子３４の間にアークが発生し、該アークは真空中で消弧される。この配置構造における断路過程は、可動電極棒３２が固定接触子３１の接触台３３から誘電分離にとって十分な間隔が得られるまで、矢印Ｂの方向に離すことで生ずる。可動電極棒３２が固定接触子３１の接触台３３から一層離された際、可動接地接触子１６が固定接地接触子１１と導電接続されることによって、真空バルブ１′の接地過程が生ずる。この配置構造における断路状態おいて電流を断絶しアークを消弧するための可動接触子３４と固定接触子３１との間隔ｓ１は、断路状態における可動電極棒３２の先端と固定接触子３１の接触台３３との間の誘電分離にとって必要な間隔ｓ２よりかなり小さく、その値は、最大でｓ１＝（０．３５ｍｍ／ｋＶ×真空バルブの定格電圧［ｋＶ］）である。

本発明に基づく真空バルブの第１実施例の断面図。本発明に基づく真空バルブの第２実施例の断面図。

符号の説明

１、１′ 真空バルブ、２ハウジング、３端板、４ブッシング、５端板、６〜８絶縁筒、９分離板、１０ブッシング、１１固定接地接触子、１２開口、１３フランジ状突出部、１４可動電極棒、１５ベローズ、１６可動接地接触子、１７可動電極棒先端、１８ベローズ、１９可動接触子、２０第１内部室、２１第２内部室、２２固定接触子、２３、２４平形接点、２５〜３０シールド、３１固定接触子、３２可動電極棒、３３接触台、３４可動接触子、３５可動電極棒、３６端板、３７ブッシング、３８ベローズ、３９、４０平形接点

Claims

ハウジング（２）と、可動接触子（１９、３４）と固定接触子（２２、３１）から成る第１接触装置（１９、２２、３１、３４）と、可動接地接触子（１６）と固定接地接触子（１１）とから成る第２接触装置（１１、１６）とを有し、可動接地接触子（１６）がハウジング（２）から気密に導き出された可動電極棒（１４）に配置されている真空バルブ（１、１′）において、
第１接触装置がハウジングの内部において、真空バルブ（１、１′）の内部室（２０、２１）を第１接触装置（１９、２２、３１、３４）付きの第１内部室（２０）と第２接触装置（１１、１６）付きの第２内部室（２１）とに分割する真空密分離手段（９、１８、３３）に保持されていることを特徴とする真空バルブ。
分離手段（９、１８）が、ハウジング（２）に保持された真空密ブッシング（１０）付き分離板（９）を有していることを特徴とする請求項１記載の真空バルブ。
可動電極棒（１４）が分離板（９）を貫通して延び、第１内部室（２０）において第１接触装置の可動接触子（１９）に結合され、分離板（９）においてベローズ（１８）が真空密ブッシング（１０）を形成していることを特徴とする請求項２記載の真空バルブ。
真空密ブッシング（１０）が、第１接触装置の固定接触子（３１）における分離板に真空密にはめ込まれた接触台（３３）により形成され、可動電極棒（３２）の内部終端部材が第３接触装置の可動接触子を形成し、第３接触装置の固定接触子が接触台（３３）であることを特徴とする請求項２記載の真空バルブ。
断路状態における固定接触子（３１）と可動接触子（３４）との間隔（ｓ１）が、断路状態における可動電極棒（３２）の内部終端部材と第３接触装置の接触台（３３）との間の間隔（ｓ２）より小さく、その間隔（ｓ１）が最大で（真空バルブの定格電圧）×０．３５ｍｍ／ｋＶに相当していることを特徴とする請求項４記載の真空バルブ。
第１接触装置の可動接触子（３４）が、第１内部室（２０）に真空密に延びている可動電極棒（３５）に設けられていることを特徴とする請求項４又は５記載の真空バルブ。
ベローズ（３８）が可動電極棒（３５）の真空密ブッシングを形成していることを特徴とする請求項６記載の真空バルブ。
固定接触子（２２、３１）および可動接触子（１９、３４）が各々銅・クロム合金で形成されている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。
固定接触子（２２、３１）および可動接触子（１９、３４）が、各々銀含有率２０〜５０％のダングステンカーバイト銀合金で形成されている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。
可動接地接触子（１６）および固定接地接触子（１１）が各々銅で形成されていることを特徴とする請求項１から９の１つに記載の真空バルブ。
可動接地接触子（１６）および固定接地接触子（１１）が各々銅・クロム合金で形成されていることを特徴とする請求項１から９の１つに記載の真空バルブ。
第３接触装置の接触面（３９、４０）が銅で形成されていることを特徴とする請求項５から１１の１つに記載の真空バルブ。
第３接触装置の接触面（３９、４０）が銅・クロム合金で形成されていることを特徴とする請求項５から１１の１つに記載の真空バルブ。