WO1986000463A1 - Vacuum switch with vacuum control device - Google Patents

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WO1986000463A1
WO1986000463A1 PCT/DE1985/000218 DE8500218W WO8600463A1 WO 1986000463 A1 WO1986000463 A1 WO 1986000463A1 DE 8500218 W DE8500218 W DE 8500218W WO 8600463 A1 WO8600463 A1 WO 8600463A1
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switching tube
vacuum
clapper
vacuum switch
spark gap
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Application number
PCT/DE1985/000218
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German (de)
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Inventor
Ulrich Baumgärtl
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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    • 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
    • H01H33/668—Means for obtaining or monitoring the vacuum

Definitions

  • the invention relates to a vacuum switch with a switching tube and a device for monitoring the vacuum, the auxiliary spark gap provided with external connections arranged inside the * switching tube and an outwardly leading bushing and a voltage source for applying a test voltage to the auxiliary spark gap as well as an evaluation circuit for discontinuous Detection of a discharge occurring on the auxiliary spark gap includes.
  • a vacuum switch of this type is known from DE-OS 20 02 685.
  • the network to be switched or an external voltage source serves as the voltage source for the application of the auxiliary spark gap.
  • the constant provision of auxiliary voltage represents a considerable effort; this is in contrast to the requirement to get by with as simple and inexpensive means as possible.
  • the invention is based on the object of specifying an external voltage source which does not require any mains connection and which can be attached to the switch tube or in the vicinity thereof.
  • a voltage generator actuated as a function of the mechanical switching movement of the switching tube serves as the voltage source.
  • the advantage of this arrangement is that the voltage generator is only in operation for a short time during the switching operations and is neither mechanically nor electrically stressed for the rest of the time. This enables a very tight dimensioning of the voltage generator with the result of a simple and inexpensive design.
  • the pulsed mode of operation of the voltage generator also facilitates the design of the evaluation circuit, because it is only responsible for determining the current flow caused by the voltage pulse or the exceeding of a certain size of this current flow.
  • the voltage generator can advantageously be designed as a piezoelectric element acted upon by a mechanical striking mechanism.
  • Such voltage generators are generally known and are used, for example, to generate an ignition spark in lighters (cf. DE-OS 16 32 657, DE-OS 16 32 708 and DE-OS 25 16 948).
  • DE-OS 16 32 657, DE-OS 16 32 708 and DE-OS 25 16 948 are generally known and are used, for example, to generate an ignition spark in lighters (cf. DE-OS 16 32 657, DE-OS 16 32 708 and DE-OS 25 16 948).
  • these voltage generators are able to break down a spark gap with a range of the order of magnitude of one millimeter under the conditions of the vacuum prevailing in the switching tube.
  • the basis of a piezoelectric element for the purposes of the invention is to produce the desired coupling between the switching movement of the switching tube and the striking mechanism.
  • the striking mechanism comprises a pivotably mounted clapper and a force accumulator that biases the clapper in the direction of the piezoelectric element, as well as a driver for the clapper attached to a drive element of the switching tube.
  • the auxiliary energy for the voltage generator is thus removed from the drive mechanism of the vacuum switch. Since this auxiliary energy is extraordinarily small in relation to the energy required for the switching operations, there is no need to change the dimensioning of the drive device of the vacuum switch.
  • the driver ensures actuation of the striking mechanism that is completely independent of coincidences and thus a constant level of the voltage pulses.
  • the display caused by the response of the auxiliary spark gap can best be used in the sense of a protective function for the vacuum switch in that the clapper of the striking mechanism is provided with a freewheel device which leaves the clapper unaffected when it is switched off.
  • the vacuum test is carried out each time the device is switched on, if there is a normal condition in the switching tube.
  • a faulty result would be possible if an increase in pressure occurs due to an arc discharge, which simulates a reduced vacuum on the auxiliary spark gap.
  • the vacuum test at power on can be used to prevent subsequent shutdown if the test has revealed an insufficient vacuum. This principle of protection is known per se (cf. DE-PS 529 303).
  • the piezoelectric voltage generator can be installed in the immediate vicinity of the switching tubes.
  • He is at the potential of the switching tube.
  • the protective purpose of the arrangement requires that the evaluation circuit be installed at another location, preferably at earth potential.
  • An advantageous solution for the connection of the two assemblies exists in a further embodiment the invention in that a circuit comprising the auxiliary spark gap and the piezoelectric element additionally contains a light-emitting diode and that a light guide is provided for connecting the diode to the evaluation circuit. Because of the good insulating ability of the light guides and their flexibility, the evaluation circuit can be accommodated at a suitable location, for example in the earthed drive box of the vacuum switch.
  • Fig. 1 shows a vacuum switch according to the invention in a side view.
  • the device for monitoring the vacuum is shown separately in FIG. 2 in connection with a switching tube partially shown.
  • the vacuum switch 1 shown in the side view in FIG. 1 is a circuit breaker for the medium-voltage range.
  • the essential components of the vacuum switch 1 are a drive box 2, one or more switching tubes 3 and support insulators 4 as a mechanically load-bearing and electrically insulating connection between the drive box 2 and the switching tube (s) 3.
  • the support insulators 4 are on the drive box
  • a foot part 6 which contains a lever mechanism for deflecting the essentially rectilinear movement of an insulating drive rod 7 into a movement running in the longitudinal axis of the switching tube 3.
  • Connection rails 10 and 11 are provided on the foot part 6 and a head piece 12 assigned to the upper end of the switching tube 3.
  • a voltage generator 13 is accommodated in the foot part 6, the one connecting line of which is connected to an additional feedthrough of the switching tube 3.
  • a light guide 14 connects a signal transmitter (not shown in FIG. 1) arranged near the switching tube 3 to an evaluation device 15 which is accommodated in the drive box 2.
  • FIG. 2 shows, as components of the switching tube 3, a lower hollow insulator 20, a movable power supply pin 21, a lower end flange 22 and a bellows 23.
  • An auxiliary spark gap 24 is arranged in the ring-shaped space between the hollow insulator 20 and the bellows 23 and comprises a first electrode 25 connected to the end flange 22 and a second electrode 26 which is passed through the hollow insulator 20 in a vacuum-tight manner.
  • the electrode pin itself can be soldered into a metallized hole in the hollow insulator 20.
  • the voltage generator 13 comprises a piezoelectric element 30 supported on a stationary abutment 27 and a striking mechanism designated as a whole by 31.
  • This has a clapper 33 pivotally mounted about a fixed bearing 32 and a spring 34, one end of which is also connected to a fixed abutment and the other end to a lever arm 35 of the clapper 33 attacks.
  • the lever arm 35 is provided with a freewheel device which allows the angle lever formed from the clapper 33 and the lever arm 35 to be pivoted clockwise while simultaneously tensioning the spring 34.
  • the freewheel is effective in the reverse direction and no force is transmitted to the lever arm.
  • the freewheel device has a roller lever articulated to the lever arm 35
  • roller 41 located at the outer end of the roller lever 36 acts with a
  • the voltage pulse generated in this way is applied via connecting lines to the end flange 22 of the switching tube 3 and with the interposition of a light-emitting diode 43 to the electrode 26 of the auxiliary spark gap 24.
  • a light guide 14 is arranged between the diode 43 and the evaluation device 15.
  • auxiliary spark gap 24 it is expedient to dimension the auxiliary spark gap 24 in such a way that when the vacuum in the switching tube 3 is perfect, a current flow which is insufficient to excite the light-emitting diode 43 occurs. However, if the pressure in the switching tube 3 rises as a result of a leak to a higher pressure which is no longer sufficient for proper switching, then a higher current flows via the auxiliary spark gap 24, which causes the diode 43 to light up. The light pulse passes through the light guide 14 to the evaluation device 15, which causes a corresponding display and / or a blocking of the vacuum switch 1 against switching off.
  • the freewheel device takes effect when it is normally switched off. This is done in such a way that the driver 42 abuts the roller 41 with its lower edge and thereby pivots the roller lever 36 relative to the lever arm 35 while simultaneously tensioning the spring 40. Only the restoring force of the spring 40 is exerted on the clapper 33.
  • auxiliary spark gap 24 there are a number of different possibilities for the arrangement of the auxiliary spark gap 24 within the switching tube 3.
  • the arrangement shown in FIG. 2 can therefore be modified in many ways. In particular, it depends on the particular design of the switching tubes. Since these are often described in the literature, it can be dispensed with in the context of the present application to go into more detail about these designs and the dependent accommodation of the auxiliary spark gap.
  • the light-emitting diode 43 can be accommodated separately or directly at the voltage generator, so that the entire monitoring device essentially comprises only the voltage generator, the evaluation device and the light guide as a connection between these two assemblies. If the evaluation device requires auxiliary energy, this can be found in the housing of the evaluation device shown in FIG. 1 in the drive box 2 from the devices usually present there.

Abstract

A vacuum switch comprises a switching tube (3) with an auxiliary gap (24) and a voltage generator (13) actuated as a function of a mechanical switching motion of the switching tube (3). The voltage generator comprises a piezo-electric element (30) and a striking member (31) generating a voltage pulse of the piezo-electric element (30) when turning on the switching tube (3). In the case of an insufficient vacuum within the switching tube (3), the current flow via the auxiliary gap (4) causes the lighting of a light emitting diode (43). The light pulse passes through a light guide (14) and arrives to an evaluation apparatus (15).

Description

Vakuumschalter mit einer Einrichtung zur Überwachung des VakuumVacuum switch with a device for monitoring the vacuum
Die Erfindung betrifft einen Vakuumschalter mit einer Schaltröhre und einer Einrichtung zur Überwachung des Vakuums, die eine mit äußeren Anschlüssen versehene im Inneren *der Schaltröhre angeordnete Hilfsfunkenstrecke und eine nach außen führende Durchführung und eine Spannuπgsquelle zum Anlegen einer Prüfspannung an die Hilfsfunkenstrecke sowie eine Auswertungsschaltung zur diskontinuierlichen Erfassung einer an der Hilfsfunken- strecke auftretenden Entladung umfaßt.The invention relates to a vacuum switch with a switching tube and a device for monitoring the vacuum, the auxiliary spark gap provided with external connections arranged inside the * switching tube and an outwardly leading bushing and a voltage source for applying a test voltage to the auxiliary spark gap as well as an evaluation circuit for discontinuous Detection of a discharge occurring on the auxiliary spark gap includes.
Ein Vakuumschalter dieser Art ist durch die DE-OS 20 02 685 bekannt geworden. Als Spannungsquelle zur Beaufschlagung der Hilfsfunkenstrecke dient bei diesem Vakuumschalter das zu schaltende Netz oder eine Fremdspannungsquelle. Die ständige Bereitstellung einer Hilfsspanπung stellt jedoch einen beträchtlichen Aufwand dar; dies steht im Gegensatz zu der Forderung, mit möglichst unkomplizierten und preiswerten Mitteln auszukommen.A vacuum switch of this type is known from DE-OS 20 02 685. With this vacuum switch, the network to be switched or an external voltage source serves as the voltage source for the application of the auxiliary spark gap. However, the constant provision of auxiliary voltage represents a considerable effort; this is in contrast to the requirement to get by with as simple and inexpensive means as possible.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fremd¬ spannungsquelle anzugeben, die keinerlei Netzanschluß benötigt und die sich an der Schaltröhre oder in deren Nähe anbringen läßt.The invention is based on the object of specifying an external voltage source which does not require any mains connection and which can be attached to the switch tube or in the vicinity thereof.
Gemäß der Erfindung dient als Spannungsquelle ein in Abhängigkeit von der mechanischen Schaltbewegung der Schaltröhre betätigter Spannungserzeuger. Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß der Spannungserzeuger nur kurzzeitig während der Schaltvorgänge in Betrieb ist und während der ganzen übrigen Zeit weder mechanisch noch elektrisch beansprucht ist. Dies ermöglicht eine sehr knappe Dimensionierung des Spannungserzeugers mit dem Ergebnis einer einfachen und preiswerten Gestal¬ tung. Die impulsartige Betriebsweise des Spannungser¬ zeugers erleichtert auch die Ausgestaltung der Auswer¬ tungsschaltung, weil dieser nur noch die Aufgabe obliegt, einen durch den Spannungsimpuls veranlaßten StromfluÖ oder die Überschreitung einer bestimmten Größe dieses Stromflusses festzustellen.According to the invention, a voltage generator actuated as a function of the mechanical switching movement of the switching tube serves as the voltage source. The advantage of this arrangement is that the voltage generator is only in operation for a short time during the switching operations and is neither mechanically nor electrically stressed for the rest of the time. This enables a very tight dimensioning of the voltage generator with the result of a simple and inexpensive design. The pulsed mode of operation of the voltage generator also facilitates the design of the evaluation circuit, because it is only responsible for determining the current flow caused by the voltage pulse or the exceeding of a certain size of this current flow.
Im Rahmen der Erfindung kann der Spannungserzeuger vorteilhaft als ein durch ein mechanisches Schlagwerk beaufschlagtes piezoelektrisches Element ausgebildet sein. Derartige Spannungserzeuger sind allgemein bekannt und werden beispielsweise zur Erzeugung eines Zündfunkens in Feuerzeugen benutzt (vgl. DE-OS 16 32 657, DE-OS 16 32 708 und DE-OS 25 16 948). Trotz geringer Größe sind diese Spannungserzeuger imstande, unter den Bedingun¬ gen des in Schaltröhreπ herrschenden Vakuums eine Funkenstrek- kε mit einer Schlagweite in der Größenordnung von einem Millimeter zu durchschlagen.In the context of the invention, the voltage generator can advantageously be designed as a piezoelectric element acted upon by a mechanical striking mechanism. Such voltage generators are generally known and are used, for example, to generate an ignition spark in lighters (cf. DE-OS 16 32 657, DE-OS 16 32 708 and DE-OS 25 16 948). In spite of their small size, these voltage generators are able to break down a spark gap with a range of the order of magnitude of one millimeter under the conditions of the vacuum prevailing in the switching tube.
Für die Anwendung eines Spannungserzeugers auf derFor the application of a voltage generator on the
Basis eines piezoelektrischen Elementes für die Zwecke der Erfindung kommt es darauf an, die gewünschte Kopp¬ lung zwischen der Schaltbewegung der Schaltröhre und dem Schlagwerk herzustellen. Dies kann nach einer Ausge- staltung der Erfindung dadurch geschehen, daß das Schlagwerk einen schwenkbar gelagerten Klöppel und einen den Klöppel in Richtung des piezoelektrischen Elementes vorspannenden Kraftspeicher sowie einen an einem Antriebsglied der Schaltröhre angebrachten Mitnehmer für den Klöppel umfaßt. Die Hilfsenergie für den Spannungserzeuger wird somit aus dem Antriebsmechanismus des Vakuumschalters entnommen. Da diese Hilfsenergie außerordentlich -klein im Verhältnis zu der für die Schaltvorgänge benötig¬ ten Enerige ist, bedarf es keiner veränderten Dimensionie¬ rung der Antriebsvorrichtung des Vakuumschalters. Ande¬ rerseits ist durch den Mitnehmer eine von Zufälligkeiten völlig unabhängige Betätigung des Schlagwerkes und damit eine gleichbleibende Höhe der Spannungsimpulse gewährleistet.The basis of a piezoelectric element for the purposes of the invention is to produce the desired coupling between the switching movement of the switching tube and the striking mechanism. According to one embodiment of the invention, this can be done in that the striking mechanism comprises a pivotably mounted clapper and a force accumulator that biases the clapper in the direction of the piezoelectric element, as well as a driver for the clapper attached to a drive element of the switching tube. The auxiliary energy for the voltage generator is thus removed from the drive mechanism of the vacuum switch. Since this auxiliary energy is extraordinarily small in relation to the energy required for the switching operations, there is no need to change the dimensioning of the drive device of the vacuum switch. On the other hand, the driver ensures actuation of the striking mechanism that is completely independent of coincidences and thus a constant level of the voltage pulses.
Die durch das Ansprechen der Hilfsfunkenstrecke bewirkte Anzeige kann am besten dadurch im Sinne einer Schutzfunk¬ tion für den Vakuumschalter ausgenutzt werden, daß der Klöppel des Schlagwerkes mit einer Freilaufvor- richtung versehen ist, die den Klöppel bei Ausschaltun¬ gen unbeeinflußt läßt. Durch diese Anordnung wird die Vakuumprüfung jeweils beim Einschalten durchgeführt, wenn in der Schaltröhre ein normaler Zustand besteht. Beim Ausschalten dagegen wäre ein fehlerhaftes Ergebnis möglich, wenn durch eine Lichtbogenentladung ein Druck¬ anstieg auftritt, der an der Hilfsfunkenstrecke ein verringertes Vakuum vortäuscht. Ferner kann die Prüfung des Vakuums beim Einschalten dazu benutzt werden, eine anschließende Ausschaltung zu verhindern, wenn die Prüfung ein unzureichendes Vakuum ergeben hat. Dieses Schutzprinzip ist an sich bekannt (vgl. DE-PS 529 303).The display caused by the response of the auxiliary spark gap can best be used in the sense of a protective function for the vacuum switch in that the clapper of the striking mechanism is provided with a freewheel device which leaves the clapper unaffected when it is switched off. With this arrangement, the vacuum test is carried out each time the device is switched on, if there is a normal condition in the switching tube. On the other hand, when switching off, a faulty result would be possible if an increase in pressure occurs due to an arc discharge, which simulates a reduced vacuum on the auxiliary spark gap. Furthermore, the vacuum test at power on can be used to prevent subsequent shutdown if the test has revealed an insufficient vacuum. This principle of protection is known per se (cf. DE-PS 529 303).
Wie bereits erwähnt, kann der piezoelektrische Spannungs¬ erzeuger infolge seiner Einfachheit und Kleinheit in unmittelbarer Nähe der Schaltröhren angebracht werden.As already mentioned, due to its simplicity and smallness, the piezoelectric voltage generator can be installed in the immediate vicinity of the switching tubes.
Damit befindet er sich auf dem Potential der Schaltröhre. Jedoch erfordert es der Schutzzweck der Anordnung, daß die Auswertungsschaltung an einer anderen, vorzugswei¬ se auf Erdpotential befindlichen Stelle angebracht ist. Eine vorteilhafte Lösung für die Verbindung beider Baugruppen besteht nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung darin, daß ein die Hilfsfunkenstrecke und daß piezoelektrische Element umfassender Stromkreis zusätzlich eine lichtε ittierende Diode enthält und daß zur Verbindung der Diode mit der Auswertungsschaltung ein Lichtleiter vorgesehen ist. Wegen des guten Isolier¬ vermögens der Lichtleiter und ihrer Biegsamkeit kann die Auswertungsschaltung an einer geeigneten Stelle, beispielsweise in dem geerdeten Antriebskasten des Vakuumschalters, untergebracht werden.He is at the potential of the switching tube. However, the protective purpose of the arrangement requires that the evaluation circuit be installed at another location, preferably at earth potential. An advantageous solution for the connection of the two assemblies exists in a further embodiment the invention in that a circuit comprising the auxiliary spark gap and the piezoelectric element additionally contains a light-emitting diode and that a light guide is provided for connecting the diode to the evaluation circuit. Because of the good insulating ability of the light guides and their flexibility, the evaluation circuit can be accommodated at a suitable location, for example in the earthed drive box of the vacuum switch.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to the figures.
Die Fig. 1 zeigt einen Vakuumschalter nach der Erfindung in einer Seitenansicht.Fig. 1 shows a vacuum switch according to the invention in a side view.
Die Einrichtung zur Überwachung des Vakuums ist in Verbindung mit einer teilweise gezeigten Schaltröhre « gesondert in der Fig. 2 dargestellt.The device for monitoring the vacuum is shown separately in FIG. 2 in connection with a switching tube partially shown.
Der in der Fig. 1 in der Seitenansicht gezeigte Vakuum¬ schalter 1 ist ein Leistungsschalter für den Mittelspan¬ nungsbereich. Die wesentlichen Bestandteile des Vakuum¬ schalters 1 sind ein Antriebskasten 2, eine oder mehrere Schaltröhren 3 sowie Stützisolatoren 4 als mechanisch tragende und elektrisch isolierende Verbindung zwischen dem Antriebskasten 2 und der bzw. den Schaltröhren 3. Die Stützisolatoren 4 sind an dem AntriebskastenThe vacuum switch 1 shown in the side view in FIG. 1 is a circuit breaker for the medium-voltage range. The essential components of the vacuum switch 1 are a drive box 2, one or more switching tubes 3 and support insulators 4 as a mechanically load-bearing and electrically insulating connection between the drive box 2 and the switching tube (s) 3. The support insulators 4 are on the drive box
2 unter Einfügung von Tragschienen 5 befestigt, so daß ein einheitlicher Antriebskasten 2 für Vakuumschalter mit einer unterschiedlichen Anzahl von Schaltröhren2 attached with the insertion of mounting rails 5, so that a single drive box 2 for vacuum switches with a different number of switching tubes
3 benutzt werden kann, wobei der Abstand der Schaltröhren entsprechend der jeweiligen Höhe der zwischen ihnen auftretenden Spannung gewählt werden kann. Für jede Schaltröhre 3 ist ein Fußteil 6 vorgesehen, das ein Hebelgetriebe zur Umlenkung der im wesentlichen geradlinigen Bewegung einer isolierenden Antriebsstange 7 in eine in der Längsachse der Schaltröhre 3 verlaufende Bewegung enthält. Anschlußschienen 10 und 11 sind an dem Fußteil 6 bzw. einem dem oberen Ende der Schaltröhre 3 zugeordneten Kopfstück 12 vorgesehen.3 can be used, the distance between the switching tubes can be selected according to the respective level of the voltage occurring between them. For each switching tube 3, a foot part 6 is provided, which contains a lever mechanism for deflecting the essentially rectilinear movement of an insulating drive rod 7 into a movement running in the longitudinal axis of the switching tube 3. Connection rails 10 and 11 are provided on the foot part 6 and a head piece 12 assigned to the upper end of the switching tube 3.
Zur Überwachung des Vakuums in der Schaltröhre 3 ist in dem Fußteil 6 ein Spannungserzeuger 13 untergebracht, dessen eine Anschlußleitung mit einer zusätzlichen Durchführung der Schaltröhre 3 verbunden ist. Ein Licht¬ leiter 14 verbindet einen in der Fig. 1 nicht darge¬ stellten, nahe der Schaltröhre 3 angeordneten Signal- geber mit einem Auswertungsgerät 15, das in dem Antriebs¬ kasten 2 untergebracht ist.To monitor the vacuum in the switching tube 3, a voltage generator 13 is accommodated in the foot part 6, the one connecting line of which is connected to an additional feedthrough of the switching tube 3. A light guide 14 connects a signal transmitter (not shown in FIG. 1) arranged near the switching tube 3 to an evaluation device 15 which is accommodated in the drive box 2.
Einzelheiten dieser Anordnung werden im folgenden anhand der Fig. 2 erläutert. In der Fig. 2 sind als Bestandteile der Schaltröhre 3 ein unterer Hohlisolator 20, ein beweglicher Stromzuführungsbolzen 21, ein unterer Abschlu߬ flansch 22 und ein Federbalg 23 gezeigt. In dem ring¬ förmigen Raum zwischen dem Ho lisolator 20 und dem Federbalg 23 ist eine Hilfsfunkenstrecke 24 angeordnet, die eine erste, mit dem Abschlußflansch 22 verbundene Elektrode 25 und eine zweite, vakuumdicht durch den Hohlisolator 20 hindurchgeführte Elektrode 26 umfaßt. Beispielsweise kann der Elektrodenstift selbst in eine metallisierte Bohrung des Hohlisolators 20 eingelötet sein.Details of this arrangement are explained below with reference to FIG. 2. 2 shows, as components of the switching tube 3, a lower hollow insulator 20, a movable power supply pin 21, a lower end flange 22 and a bellows 23. An auxiliary spark gap 24 is arranged in the ring-shaped space between the hollow insulator 20 and the bellows 23 and comprises a first electrode 25 connected to the end flange 22 and a second electrode 26 which is passed through the hollow insulator 20 in a vacuum-tight manner. For example, the electrode pin itself can be soldered into a metallized hole in the hollow insulator 20.
Der Spannungserzeuger 13 umfaßt ein an einem ortsfesten Widerlager 27 abgestütztes piezoelektrisches Element 30 und ein als Ganzes mit 31 bezeichnetes Schlagwerk. Dieses weist einen um ein ortsfestes Lager 32 schwenkbar gelagerten Klöppel 33 sowie eine Feder 34 auf, deren eines Ende gleichfalls an einem ortsfesten Widerlager und deren anderes Ende an einem Hebelarm 35 des Klöppels 33 angreift. Der Hebelarm 35 ist mit einer Freilaufvor¬ richtung versehen, die eine Schwenkung des aus dem Klöppel 33 und dem Hebelarm 35 gebildeten Winkelhebels im Uhrzeigersinn bei gleichzeitigem Spannen der Feder 34 gestattet. In der umgekehrten Richtung ist der Frei¬ lauf wirksam, und es wird keine Kraft auf den Hebelarm übertragen. Hierzu weist die Freilaufvorrichtung einen gelenkig mit dem Hebelarm 35 verbundenen RollεnhebelThe voltage generator 13 comprises a piezoelectric element 30 supported on a stationary abutment 27 and a striking mechanism designated as a whole by 31. This has a clapper 33 pivotally mounted about a fixed bearing 32 and a spring 34, one end of which is also connected to a fixed abutment and the other end to a lever arm 35 of the clapper 33 attacks. The lever arm 35 is provided with a freewheel device which allows the angle lever formed from the clapper 33 and the lever arm 35 to be pivoted clockwise while simultaneously tensioning the spring 34. The freewheel is effective in the reverse direction and no force is transmitted to the lever arm. For this purpose, the freewheel device has a roller lever articulated to the lever arm 35
36 auf, der einen Stützwinkel 37 trägt. Das dem Lager 32 des Klöppels 33 zugewandte Ende des Stützwinkels36 on which carries a support bracket 37. The end of the support bracket facing the bearing 32 of the clapper 33
37 ist mit dem Klöppel in solcher Anordnung mit einer Zugfeder 40 verbunden, daß der Stützwinkel an dem Hebelarm37 is connected to the clapper in such an arrangement with a tension spring 40 that the support bracket on the lever arm
35 anliegt und dadurch der Hebelarm 35 und der Rollenhebel35 rests and thereby the lever arm 35 and the roller lever
36 etwa miteinander fluchten. Die am äußeren Ende des Rollenhebels 36 befindliche Rolle 41 wirkt mit einem36 are roughly aligned. The roller 41 located at the outer end of the roller lever 36 acts with a
Mitnehmer 42 zusammen, der an dem beweglichen Strom¬ zuführungsbolzen 21 der Schaltröhre 3 angebracht ist. In der Fig. 2 gezeigten Stellung des Mitnehmers 42 befindet sich die Schaltröhre 3 in einer zwischen der Ausschaltstellung und der Einschaltstellung liegenden Zwischenstellung.Die der Einschaltstellung und der Ausschaltstellung der Schaltröhre 3 entsprechenden Lagen des Mitnehmers 42 sind gestrichelt eingezeichnet.Driver 42 together, which is attached to the movable Strom¬ supply pin 21 of the switching tube 3. In the position of the driver 42 shown in FIG. 2, the switching tube 3 is in an intermediate position lying between the switched-off position and the switched-on position. The positions of the driver 42 corresponding to the switched-on position and the switched-off position of the switching tube 3 are shown in broken lines.
Im Ruhezustand liegt der Klöppel 33 an dem piezoelektri¬ schen Element 30 an. In der in der Fig. 2 gezeigten Stellung der Teile ist der Klöppel 33 aus dieser Ruhe¬ stellung im Uhrzeigersinn geschwenkt dargestellt, wobei die Feder 34 gespannt ist und die Rolle 41 bereits nahe bei der Kante des Mitnehmers 42 steht. Bei einer weiteren geringen Bewegung des Stromzuführungsbolzens 21 in Richtung der Einschaltstellung gleitet die Rolle 41 von dem Mitnehmer 42 ab, wodurch der Hebelarm 35 freigegeben wird und der Klöppel unter dem Einfluß der Feder 34 gegen das piezoelektrische Element 30 schlägt. Der hierdurch erzeugte Spannungsimpuls wird über Verbindungsleitungen an den Abschlußflansch 22 der Schaltröhre 3 und unter Zwischenschaltung einer lichtemittierenden Diode 43 an die Elektrode 26 der Hilfsfunkenstrecke 24 angelegt. Wie bereits erwähnt, ist zwischen der Diode 43 und dem Auswertungsgerät 15 ein Lichtleiter 14 angeordnet.In the idle state, the clapper 33 bears against the piezoelectric element 30. In the embodiment shown in the Fig. 2 position of the parts of the bobbin 33 is guided from this inoperative position ¬ clockwise pivoted shown, the spring being stretched 34 and the roller 41 is already close to the edge of the driver 42nd With a further slight movement of the power supply pin 21 in the direction of the switch-on position, the roller 41 slides off the driver 42, as a result of which the lever arm 35 is released and the clapper strikes against the piezoelectric element 30 under the influence of the spring 34. The voltage pulse generated in this way is applied via connecting lines to the end flange 22 of the switching tube 3 and with the interposition of a light-emitting diode 43 to the electrode 26 of the auxiliary spark gap 24. As already mentioned, a light guide 14 is arranged between the diode 43 and the evaluation device 15.
Es ist zweckmäßig, die Hilfsfunkenstrecke 24 derart zu bemessen, daß bei einwandfreiem Vakuum in der Schalt¬ röhre 3 ein zur Erregung der lichtemittierenden Diode 43 nicht ausreichender Stromfluß auftritt. Steigt jedoch der Druck in der Schaltröhre 3 infolge eines Lecks auf einen höheren, zum ordnungsgemäßen Schalten nicht mehr ausreichenden Druck an, so fließt über die Hilfs¬ funkenstrecke 24 ein höherer Strom, der die Diode 43 zum Aufleuchten bringt. Der Lichtimpuls gelangt über den Lichtleiter 14 zu dem Auswertungsgerät 15, welches eine entsprechende Anzeige und/oder eine Sperrung des Vakuumschalters 1 gegen Ausschalten veranlaßt.It is expedient to dimension the auxiliary spark gap 24 in such a way that when the vacuum in the switching tube 3 is perfect, a current flow which is insufficient to excite the light-emitting diode 43 occurs. However, if the pressure in the switching tube 3 rises as a result of a leak to a higher pressure which is no longer sufficient for proper switching, then a higher current flows via the auxiliary spark gap 24, which causes the diode 43 to light up. The light pulse passes through the light guide 14 to the evaluation device 15, which causes a corresponding display and / or a blocking of the vacuum switch 1 against switching off.
Beim Ausschalten im Normalfall wird die FreilaufVorrichtung wirksam. Dies geschieht in der Weise, daß der Mitnehmer 42 mit seiner Unterkante gegen die Rolle 41 stößt und dabei den Rollεnhebel 36 unter gleichzeitiger Spannung der Feder 40 relativ zu dem Hebelarm 35 schwenkt. Auf den Klöppel 33 wird dabei nur die Rückstellkraft der Feder 40 ausgeübt.The freewheel device takes effect when it is normally switched off. This is done in such a way that the driver 42 abuts the roller 41 with its lower edge and thereby pivots the roller lever 36 relative to the lever arm 35 while simultaneously tensioning the spring 40. Only the restoring force of the spring 40 is exerted on the clapper 33.
Für die Anordnung der Hilfsfunkenstrecke 24 innerhalb der Schaltröhre 3 gibt es eine Reihe unterschiedlicher Möglichkeiten. Die in der Fig. 2 dargestellte Anord- nung läßt sich daher vielfältig abwandeln. Insbesondere kommt es hierbei auf die jeweils vorliegende Bauform der Schaltröhren an. Da diese in der Literatur vielfach beschreiben sind, kann im Rahmen der vorliegenden Anmel¬ dung davon abgesehen werden, auf diese Bauformen und die davon abhängige Unterbringung der Hilfsfunkenstrecke näher einzugehen.There are a number of different possibilities for the arrangement of the auxiliary spark gap 24 within the switching tube 3. The arrangement shown in FIG. 2 can therefore be modified in many ways. In particular, it depends on the particular design of the switching tubes. Since these are often described in the literature, it can be dispensed with in the context of the present application to go into more detail about these designs and the dependent accommodation of the auxiliary spark gap.
Die lichtemittierende Diode 43 kann gesondert oder unmittelbar bei dem Spannungserzeuger untergebracht werden, so daß die gesamte Überwachungseinrichtung im wesentlichen nur den Spannungserzeuger, das Auswer¬ tungsgerät und den Lichtleiter als Verbindung dieser beiden Baugruppen umfaßt. Sofern .das Auswertungsgerät eine Hilfsenergie benötigt, so kann diese bei der in der Fig. 1 dargestellten Unterbringung des Auswertungs- gerätes in dem Antriebskasten 2 den dort üblicherweise vorhandenen Einrichtungen entnommen werden. The light-emitting diode 43 can be accommodated separately or directly at the voltage generator, so that the entire monitoring device essentially comprises only the voltage generator, the evaluation device and the light guide as a connection between these two assemblies. If the evaluation device requires auxiliary energy, this can be found in the housing of the evaluation device shown in FIG. 1 in the drive box 2 from the devices usually present there.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Vakuumschalter (1) mit einer Schaltröhre (3) und einer Einrichtung zur Überwachung des Vakuums, die eine mit äußeren Anschlüssen versehene im Inneren der Schaltröhre (3) angeordnete Hilfsfunkenstrecke (24) und eine Spannungsquelle (13) zum Anlegen einer Prüf¬ spannung an die Hilfsfunkenstrecke (24) sowie ein Auswer¬ tungsgerät (15) zur diskontinuierlichen Erfassung einer an der Hilfsfunkenstrecke (24) auftretenden Entladung umfaßt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Spannungsquelle ein in Abhängigkeit von der mechanischen Schaltbewegung der Schaltröhre (3) betätigter Spannungserzeuger (13) dient.1. Vacuum switch (1) with a switching tube (3) and a device for monitoring the vacuum, the auxiliary spark gap (24) provided with external connections inside the switching tube (3) and a voltage source (13) for applying a test voltage to the auxiliary spark gap (24) and an evaluation device (15) for the discontinuous detection of a discharge occurring on the auxiliary spark gap (24), characterized in that a voltage generator (13) actuated as a voltage source depending on the mechanical switching movement of the switching tube (3) serves.
2. Vakuumschalter nach Anspruch 1, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , daß der Spannungserzeuger • (13) ein piezoelektrisches Element (30) und ein dieses mechanisch beaufschlagendes Schlagwerk (31) umfaßt.2. Vacuum switch according to claim 1, dadurchge ¬ indicates that the voltage generator • (13) comprises a piezoelectric element (30) and a mechanically acting impact mechanism (31).
3. Vakuumschalter nach Anspruch 2, d a d u r c h g e - k e n n z e i c h n e t , daß das Schlagwerk (31) einen schwenkbar gelagerten Klöppel (33) und einen den Klöppel (33) in Richtung des piezoelektrischen Elementes (30) vorspannenden Kraftspeicher (Feder 34) sowie einen an einem Antriebsglied der Schaltröhre angebrachten Mitnehmer (42) für den Klöppel (33) umfaßt.3. Vacuum switch according to claim 2, dadurchge - indicates that the striking mechanism (31) has a pivoted clapper (33) and a clapper (33) in the direction of the piezoelectric element (30) biasing energy store (spring 34) and one on a drive member the switching tube attached driver (42) for the clapper (33) comprises.
4. Vakuumschalter nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Klöppel (33) mit einer Frei- laufVorrichtung versehen ist, die den Klöppel (33) bei einer Ausschaltbewegung des Antriebgliedes der Schaltröhre (3) unbeeinflußt läßt. 4. Vacuum switch according to claim 3, characterized in that the clapper (33) is provided with a freewheel device which leaves the clapper (33) unaffected when the drive element of the switching tube (3) is switched off.
5. Vakuumschalter nach Anspruch 2, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , daß in einen die Hilfsfunken¬ strecke (24) und das piezoelektrische Element (30) umfassenden Stromkreis eine lichtemittierendε Diode (43) eingefügt ist, die durch einen Lichtleiter (14) mit dem Auswertungsgerät (15) verbunden ist. 5. Vacuum switch according to claim 2, dadurchge ¬ indicates that a light-emitting diode (43) is inserted into an auxiliary spark gap (24) and the piezoelectric element (30) comprising a light guide (14) with the evaluation device ( 15) is connected.
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