WO2016110389A1 - Vacuum switching tube - Google Patents

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WO2016110389A1
WO2016110389A1 PCT/EP2015/080145 EP2015080145W WO2016110389A1 WO 2016110389 A1 WO2016110389 A1 WO 2016110389A1 EP 2015080145 W EP2015080145 W EP 2015080145W WO 2016110389 A1 WO2016110389 A1 WO 2016110389A1
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WO
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switching contact
contact
movement
vacuum interrupter
flywheel
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/080145
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German (de)
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Inventor
Georg Bachmaier
Andreas GÖDECKE
Sylvio Kosse
Wolfgang Zöls
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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    • 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
    • H01H33/666—Operating arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/12—Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/44—Automatic release mechanisms with or without manual release having means for introducing a predetermined time delay
    • H01H71/446—Automatic release mechanisms with or without manual release having means for introducing a predetermined time delay making use of an inertia mass
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/22—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism
    • H01H3/30—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using spring motor
    • H01H2003/3078—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using spring motor using an inertia element, e.g. a flywheel, to controll the energy released by the spring
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    • H01H3/30—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using spring motor

Definitions

  • Vakuumsehaltrschreibrschreiberhausene The invention relates to a vacuum interrupter tube.
  • Vacuum interrupters are today for switching medium and increasingly high voltage state of the art. Its spread continues to increase, partly because based on SF6 (sulfur hexafluoride) switchgear due to the crivadli ⁇ chen effect of SF6 are increasingly being forced out of business. However, the substitution of SF6 as an insulating egg ⁇ ne challenge, as other insulating gases have a lower dielectric strength and therefore the switchgear surfactant-denziell less can be made compact.
  • SF6 sulfur hexafluoride
  • the compact design of the drive is a basic requirement for a compact overall switchgear. For example, in
  • EP2312606B1 describes the use of a magnetic drive in the same housing as the tube, resulting in a particularly compact unit. While older systems (eg the ABB system VM1) often have a leverage between the drive and the vacuum interrupter, recent work, such as CN201788887U or CN202159623U, suggests a direct drive, ie a direct, and therefore compact, connection between actuator and vacuum interrupter. A similar arrangement is given in the so-called “recloser” where the vacuum interrupter is also driven by a magnetic drive means Di ⁇ rektantrieb (see for example EP0580285A2 or CN2350863Y).
  • Spring-loaded actuators are often used to open or close switch contacts in vacuum interrupters.
  • Such drives are characterized by springs as Energyspei ⁇ cher and a drive and a tripping or locking device from.
  • the energy storage can be achieved in a linearly acting coil spring or possibly in a torsionally acting torsion spring.
  • the object of the invention is to provide an improved vacuum switching ⁇ tube, which enables energy-efficient closing and opening of the switch contacts in the tube. This object is achieved with a vacuum interrupter with the features specified in An ⁇ claim 1. Preferred Wide Erbil ⁇ developments of the invention are defined in the dependent claims.
  • the vacuum interrupter according to the invention comprises a first and a second switching contact, which are arranged in a vacuum ⁇ , wherein the first switching contact linearly in a first direction along an axis to the second
  • Switching contact is movable in a contact position in which contact the first and second switching contact, and wherein the first switching contact linearly in a second direction opposite to the first direction along the axis se away from the second switching contact in an interruption ⁇ position is movable in which is the first and second
  • the interruption position is preferably the position with the maximum distance Zvi ⁇ rule the first and the second switching contact.
  • a mechanical oscillator with a flywheel and a drive wherein the flywheel is movable by means of energy from the drive with a (predetermined) oscillation frequency bar.
  • the drive is then coupled to the mechanical oscillator ⁇ rule to introduce mechanical energy from the drive to the oscillator (for example by biasing a spring). This introduced energy leads after disconnecting the drive to the movement of the oscillator or its flywheel with the oscillation frequency.
  • the mechanical oscillator is coupled to the first one
  • the vacuum interrupter according to the invention is characterized by at least one elastic member which is so attached ⁇ arranged that upon completion of a movement of the first switch contact by reaching the contact position the movement of the flywheel by deformation of the at least one elastic element (for a predetermined period) will continue.
  • the at least one elastic element is achieved in the vacuum interrupter according to the invention, that mechanical energy is temporarily stored and is not lost by impact of the first switching contact on the second switching contact. Consequently, the OF INVENTION ⁇ dung modern vacuum interrupter is energy efficient, so that smaller actuators can be used for the mechanical oscillator.
  • a compact construction of the vacuum interrupter is made possible.
  • the vacuum with the provided therein first and second switch contact, the mechanical oscillator (and therefore also its inertia mass and drive), the coupling and the at least one elastic Ele ⁇ element are preferably arranged in a common housing in which it ⁇ inventive vacuum interrupter whereby the Va ⁇ kuumschaltrschreibe is very compact.
  • the Oscil- is lationsfrequenz of the mechanical oscillator ⁇ provides such is that the average speed of the first switch contact for its movement in each of the first and second direction between the contact position and a predetermined distance from the first switch contact to the second switching contact a predetermined minimum value having. In this way, physical boundary conditions with regard to the extinguishment of an arc between the switch contacts are taken into appropriate consideration. In the detailed description, how an oscillation frequency can be set in accordance with the above requirement will be described in more detail.
  • the mechanical oscillator of the vacuum interrupter is a rotary vibrator having a rotary (i.e., rotationally moving)
  • Flywheel and the coupling with the first switching contact is designed such that it converts the rotational movement of the flywheel in the linear movement of the first switching ⁇ contact.
  • the coupling can be designed differently for the conversion of the rotational movement of the flywheel in the linear movement of the first switching ⁇ contact.
  • the coupling may comprise an arrangement of hinged rods and / or a recirculating ball thread and / or a cam system or possibly also other arrangements for movement conversion.
  • the above rotary oscillator comprises at least one torsion spring for generating the rotational movement of the flywheel.
  • the mechanical oscillator may also be a linear oscillator with a linearly moving flywheel.
  • the at least one elastic element comprises one or more (preferably prestressed) springs, in particular one or more linear springs.
  • the at least one elastic element is arranged in the coupling between the mechanical oscillator and the first switching contact. As a result, a simple construction of the vacuum interrupter is achieved.
  • the at least one elastic element is arranged such that it causes a movement of the mechanical oscillator relative to the first switching contact.
  • the rotational inertia mass is mounted for linear movement along or parallel to the axis of movement of the first switch contact.
  • at least one elastic element is vorgese ⁇ hen between one end of the at least one torsion spring and an abutment for the at least one torsion spring.
  • the vacuum interrupter includes a locking means for locking the first switch contact in the contact position and in the interrup ⁇ monitoring position.
  • the locking means preferably includes a free ⁇ running arrangement on the rotary flywheel with a first and a second activatable freewheel, wherein the first freewheel in the activated state, the movement of the first switching contact in the first direction allows and in the second direction locks, thereby locking in the contact position is achieved, and wherein the second freewheel in the activated state, the movement of the first switching contact in the second direction allows and locks in the first direction, whereby a locking in the interrupted position is achieved.
  • a simple locking mechanism is achieved, which takes into account the presence of the at least one elas ⁇ tables element in the vacuum interrupter.
  • a particularly simple construction of the freewheeling arrangement is achieved in a preferred variant, characterized in that the first free-wheel and the second freewheel each tooth flanks on the order ⁇ catch of the rotary inertia mass and at least one pawl ⁇ include wherein the at least one locking pawl by an actuator to engage and can be disengaged from the tooth flanks.
  • the first and the second freewheel are respectively activated when the at least one pawl is brought into engagement with the tooth flanks.
  • the tooth flanks belong to both the first and the second freewheel, whereby the freewheel assembly is particularly compact.
  • Fig. 1 and Fig. 2 are schematic representations of the opening and closing of switch contacts in a vacuum interrupter according to the prior art
  • Figure 3 is a schematic representation of the opening and closing ⁇ xs of switching contacts in a vacuum interrupter according to a first embodiment of the invention.
  • Figure 4 is a schematic representation of the opening and closing ⁇ xs of switching contacts in a vacuum interrupter according to a second embodiment of the invention.
  • Fig. 5 is an illustration of a construction of a vacuum interrupter according to a third embodiment of the invention.
  • Fig. 1 and Fig. 2 show known from the prior art opening and closing mechanisms for switching contacts in a vacuum interrupter.
  • Within the vacuum of the interrupter be ⁇ there are the first switching contact 1 and the second switching contact 2.
  • the first switching contact 1 with the two ⁇ th switching contact 2 via a mechanical oscillator 3 in contact or can be brought out of contact.
  • the movement of the oscillator takes place by means of mechanical energy from a drive (not shown).
  • a conventional electric motor can be used, which is coupled via a switchable clutch, for example.
  • a piezomotor can also be used, or a linear drive with piezo drive,
  • Solenoid drive or active materials such as electroactive polymers whose linear movement via a ratchet or Ratchet principle can be implemented in a rotational movement.
  • Fig. 1 shows a mechanical oscillator 3 in the form of a linear oscillator with a linear spring with the spring constant ki.
  • the spring is connected via a rod 9 with the first switching contact 1.
  • the linearly oscillating mass is indicated schematically by the reference symbol m x .
  • Fig. 2 shows an opening and closing mechanism for the switch contacts 1 and 2 based on an oscillator 3 in the form of a rotary vibrator.
  • a torsion spring 5 instead of a linear spring as in Fig. 1, a torsion spring 5 is used, which causes the oscillation of a circular flywheel 4 with the weight m r about the axis of rotation R.
  • the torsion ⁇ spring 5 is supported on the stationary abutment 6 and has the spring constant k r . Since the first switching contact 1 is to be moved toward the second switching contact 2 and away from line ⁇ ar, the coupling 7 is se between the centrifugal mass 4 and the switching contact 1 configured such that a
  • the coupling 7 comprises two together
  • the rod 8 is rotatably mounted on äuße ⁇ ren edge of the flywheel 4, whereby the oscillations of the torsion spring 5 and the associated rotation of the flywheel 4 lead to a linear movement of the rod 9 and thus the switch contact 1.
  • the spring constants kx and k r are selected such that the natural frequency of the respective system corresponds to a desired dynamic with respect to the closing or opening speeds between the contacts.
  • the boundary condition is considered that an arc, which forms when opening or closing the switch contacts between them, sufficiently fast is deleted.
  • the contacts with a minimum sen GeWiS ⁇ speed / s is typically about 1 m, to be closed for a minimum spacing of the contacts and open must.
  • FIG. 3 a decoupling of the linear movement of the switching contacts and the movement of the rotary oscillator.
  • the embodiment of FIG. 3 is based on the system of FIG. 2, ie the mechanical oscillator 3 is in turn implemented via flywheel 4, torsion spring 5 and abutment 6.
  • hinged rods 8 and 9 reached.
  • a linear spring 10 having the spring constant ki in the rod 9 of the coupling 7 is in the variant of FIG. ⁇ to additionally provided.
  • the spring is biased and causes the linearly moving mass ⁇ of the rotationally moving mass m r and the associated torsion spring 5 is separated.
  • it is achieved by the spring 10 that upon completion of the movement of the first switching contact 1 by reaching the contact position with the
  • the separation between linear movement and rotational movement can also be made so that the entire rotary oscillator 3 is mounted to be movable linearly on its axis of rotation R in the vertical direction and the prestressed spring 10 between the abutment 6 and is disposed adjacent to the abutment end of the torsion spring 5. Also at this variant, the oscillatory motion of the oscillator continues by upsetting the spring 10 upon contact of the two switching contacts 1 and 2, whereby mechanical energy is stored ⁇ gie in the springs.
  • a linear oscillator similar to that shown in FIG. 1 may also be used instead of a rotary oscillator.
  • the invention can also be realized in that in the system of Fig. 1, an additional linear spring in the rod 9 is inte ⁇ grated, thereby decoupling the linear movement of the switching contact 1 of the now also linear BEWE ⁇ tion of the oscillator 3 is effected.
  • Fig. 4 uses a mechanism of activatable freewheels 20 and 21.
  • FIG. 4 The structure of the embodiment of Fig. 4 corresponds in principle to Fig. 3, but now the flywheel 4 has tooth flanks 11 on its outer periphery. For reasons of clarity, only one of the tooth flanks is designated by this reference symbol in FIG. 4.
  • the tooth flanks interact with a pawl 12 of the freewheel 20 and a pawl 14 of the freewheel 21.
  • an actuator 13 in the form of a solenoid the pawl 12 can be brought into engagement and out of engagement with the Zahlflanken 11.
  • a solenoid 15 is used to bring the pawl 14 into or out of engagement with the tooth flanks 11.
  • the two pawls 12 and 14 are designed so that they engage without actuation of the solenoids 13 and 15 in the tooth flanks.
  • a lock in the closed position of the switching contacts 1 and 2 can be effected.
  • the freewheel 21 is activated thereby, that the ⁇ latch lock 14 is brought into engagement with the tooth flanks 11, when the first switching contact 1 is removed from the second switching ⁇ contact 2, ie, when the flywheel 4 is rotated in a clockwise.
  • the direction of rotation of the flywheel which then causes a blocking of the flywheel on the pawl 14 and thus a lock in the interruption position changes.
  • the pawl 14 is rotated by actuation of the solenoid 15 upwards and thus brought out of engagement with the tooth flanks.
  • the two activatable freewheels just described need not be realized by a pawl mechanism. Instead, if necessary, also pinch rollers, clamping bodies or toothed discs can be used. According to the embodiment of FIG. 4, the two activatable freewheels are structurally connected to each other via the shared tooth flanks. Nevertheless, the freewheels can also be realized structurally separate from each other. As actuators for the freewheels also no solenoids must be used. The actuators can also be electromagnets, piezo actuators,
  • the locking over freewheels shown in Fig. 4 has the advantage that a lock in almost any Po ⁇ tions of the flywheel is possible. In this way, the torsion spring can initially be overloaded, ie it is held more energy than for an opening-closing
  • the rotational mass m r moves in the closed position further than necessary for closing the contacts via the displacement of the linear mass ⁇ .
  • care must be taken that the spring 10 is not compressed too much, since the contact system can normally withstand only certain maximum forces.
  • the contact pressure of the switching contact 1 is on the switching contact 2 in the order of 1000 to 3000 N.
  • Fig. 5 shows a structural design of another opening and closing mechanism for a vacuum tube according to the invention.
  • Fig. 5 is a sectional view showing an end portion of the vacuum tube.
  • the rod 9 is designated, the front end of the switch contact 1 carries. This switching contact is not visible in the off ⁇ section of FIG. 5 and is located in the direction indicated by the arrow P direction.
  • the mechanical oscillator of the embodiment of FIG. 5 is again designated by reference numeral 3. It is realized via two oppositely acting torsion springs 5, which are shown in section and are angeord ⁇ net at the rear end of the tube.
  • the torsion springs cause a rotational BEWE ⁇ supply of a rod 22 which is in turn connected to a rotational inertia mass. 4
  • the rotation of the flywheel 4 is converted by a ball screw 16 in the linear movement of the rod 9. The decoupling of this linear movement of the rotational movement of the two torsion springs and the flywheel via the two prestressed springs 10, which are compressed when reaching the contact position between the switch contacts 1 and 2.
  • two activatable freewheels 20 and 21 are present. These are two structurally separate freewheels in ring construction, the in
  • the freewheel 20 is actuated via an actuator 13, which moves a pin 17 and thus a pawl 12.
  • the freewheel 20 locked in the activated state, the switching contact 1 in the contact position.
  • the actuators 13 and 15 are in the embodiment of Fig. 5 again solenoid actuators. However, other types of actuators may be used.
  • the embodiments of the invention described above have a number of advantages.
  • an additional elastic element or a linear spring the energy losses during the contact between the switching contacts of a vacuum tube can be reduced.
  • the actuators of the oscillator can be made smaller for moving the switching contacts.
  • This allowed ⁇ light is that the vacuum tube and the drive are performed in a com ⁇ pact composite, that are combined in a single housing. As a result, a more flexible arrangement of the tube and its switching mechanism and thereby a more compact and cheaper switching device is achieved.
  • the opening and closing mechanism of the embodiments described above operates with a mechanical oscillator according to the resonant principle, ie, the natural frequency of the oscillator is set by appropriate choice of the corresponding spring constants in the oscillator so that the desired dynamics, especially closing and ⁇ réellesge ⁇ speeds of the contact system, already purely passive, ie is achieved without further input of energy by actuators. This allows the use of a smaller and thus cheaper actuator.
  • the locking in the contact position or interruption position of the switching contacts is achieved in a simple and efficient manner by the combination of two activatable freewheels, which can be locked separately from each other.

Abstract

The invention relates to a vacuum switching tube, comprising a first and a second switch contact (1, 2), which are arranged in a vacuum, wherein the first switch contact (1) can be moved linearly in a first direction along an axis to the second switch contact (2), into a contact position in which the first and second switch contact (1, 2) are in contact, and wherein the first switch contact (1) can be moved linearly in a second direction, opposite direction to the first direction, along the axis away from the second switch contact (2) into a break position, in which the first and second switch contact (2) are not in contact. A mechanical oscillator (3) comprising an oscillating mass (4) and a drive is provided in the vacuum switching tube, wherein the oscillating mass (4) can be moved with an oscillation frequency energy from the drive, wherein the mechanical oscillator (3) is coupled via a coupling (7) with the first switch contact (1), such that by means of the movement of the oscillating mass (4) the first switch contact (1) can be moved in the first and second direction. Further, at least one elastic element (10) is arranged in the vacuum switch tube such that when a movement of the first switch contact (1) is ended by the contact position being reached, the movement of the oscillating mass (4) is continued by deformation of the at least one elastic element (10).

Description

Beschreibung description
Vakuumsehaltröhre Die Erfindung betrifft eine Vakuumschaltröhre. Vakuumsehaltröhre The invention relates to a vacuum interrupter tube.
Vakuumschaltröhren sind heute zum Schalten von Mittel- und zunehmend auch Hochspannung Stand der Technik. Ihre Verbreitung nimmt weiterhin zu, auch weil auf SF6 ( Schwefelhexa- fluorid) basierende Schaltanlagen aufgrund der klimaschädli¬ chen Wirkung von SF6 zunehmend vom Markt verdrängt werden. Allerdings stellt die Substitution von SF6 als Isoliergas ei¬ ne Herausforderung dar, da andere Isoliergase eine geringere Spannungsfestigkeit besitzen und daher die Schaltanlage ten- denziell weniger kompakt gebaut werden kann. Vacuum interrupters are today for switching medium and increasingly high voltage state of the art. Its spread continues to increase, partly because based on SF6 (sulfur hexafluoride) switchgear due to the klimaschädli ¬ chen effect of SF6 are increasingly being forced out of business. However, the substitution of SF6 as an insulating egg ¬ ne challenge, as other insulating gases have a lower dielectric strength and therefore the switchgear surfactant-denziell less can be made compact.
Gefragt sind daher Ansätze, um trotz des Verzichtes auf SF6 als Schalt- und Isoliermedium kompakte Schaltanlagen bauen zu können. Besonderes Augenmerk liegt dabei in der Gesamtbe- trachtung von Schaltröhre und Antrieb. There is therefore a need for approaches to be able to build compact switchgear despite the absence of SF6 as a switching and insulating medium. Particular attention is paid to the overall consideration of interrupter and drive.
Der verbreitetste Ansatz zum Ersatz von SF6 in Mittelspannungsschaltanlagen ist der Einsatz von Vakuumschaltröhren, zusammen mit alternativen Isoliergasen wie Stickstoff oder Kohlendioxid oder Festkörperisolatoren. The most common approach to replacing SF6 in medium voltage switchgear is the use of vacuum interrupters, along with alternative insulating gases such as nitrogen or carbon dioxide or solid state insulators.
Der kompakte Aufbau des Antriebs ist Grundvoraussetzung für eine kompakte Gesamtschaltanlage. Beispielsweise ist in The compact design of the drive is a basic requirement for a compact overall switchgear. For example, in
EP2312606B1 der Einsatz eines magnetischen Antriebs in dem- selben Gehäuse wie die Röhre beschrieben, was eine besonders kompakte Einheit ergibt. Während ältere Systeme (z.B. das ABB System VM1) oft eine Hebelübersetzung zwischen Antrieb und Vakuumschaltröhre aufweisen, schlagen neuere Arbeiten, wie z.B. CN201788887U oder CN202159623U, einen Direktantrieb vor, d.h. eine direkte, und damit kompakte, Verbindung zwischen Aktor und Vakuumschaltröhre. Eine ähnliche Anordnung ist in den sogenannten „Reclosern" gegeben, wo die Vakuumschaltröhre ebenfalls über einen Di¬ rektantrieb mittels Magnetantrieb angetrieben wird (siehe z.B. EP0580285A2 oder auch CN2350863Y) . EP2312606B1 describes the use of a magnetic drive in the same housing as the tube, resulting in a particularly compact unit. While older systems (eg the ABB system VM1) often have a leverage between the drive and the vacuum interrupter, recent work, such as CN201788887U or CN202159623U, suggests a direct drive, ie a direct, and therefore compact, connection between actuator and vacuum interrupter. A similar arrangement is given in the so-called "recloser" where the vacuum interrupter is also driven by a magnetic drive means Di ¬ rektantrieb (see for example EP0580285A2 or CN2350863Y).
Schließlich ist in DE10238950B4 eine Anordnung beschrieben, die Vakuumschaltröhre und Antrieb soweit zusammenführt, dass letzterer nicht nur in demselben Gehäuse, sondern sogar im Vakuumbereich der Schaltröhre untergebracht ist. Weiterhin ist dort beschrieben, dass der Antrieb auf dem elektrischen Potential der Mittelspannung gehalten wird, wodurch auf eine elektrische Isolation zwischen Antrieb und Schaltröhre ver¬ zichtet werden kann. Beide Ansätze ermöglichen einen besonders kompakten Aufbau. Finally, in DE10238950B4 an arrangement is described, the vacuum interrupter and drive merges so far that the latter is housed not only in the same housing, but even in the vacuum region of the interrupter. Furthermore, there is described that the drive is maintained at the electrical potential of the medium voltage, which can be dispensed ver ¬ to electrical insulation between the drive and the interrupter. Both approaches allow a particularly compact design.
Zum Öffnen bzw. Schließen von Schaltkontakten in Vakuumschaltröhren werden häufig Federspeicherantriebe genutzt. Solche Antriebe zeichnen sich durch Federn als Energiespei¬ cher sowie einen Antrieb und eine Auslöse- bzw. Sperreinrich- tung aus. Je nach Ausgestaltung kann die Energiespeicherung in einer linear wirkenden Schraubenfeder oder ggf. in einer rotatorisch wirkenden Torsionsfeder erreicht werden. Spring-loaded actuators are often used to open or close switch contacts in vacuum interrupters. Such drives are characterized by springs as Energiespei ¬ cher and a drive and a tripping or locking device from. Depending on the embodiment, the energy storage can be achieved in a linearly acting coil spring or possibly in a torsionally acting torsion spring.
Herkömmliche Federspeicherantriebe weisen den Nachteil auf, dass ein großer Anteil der Energie aus den Federn bei der Kontaktierung der Schaltkontakte durch Dämpfung verloren geht. Demzufolge arbeiten Federspeicherantriebe oftmals nicht energieeffizient und es wird ein großer Aktor zur Betätigung der Federspeicherantriebe benötigt. Conventional spring-loaded drives have the disadvantage that a large proportion of the energy from the springs is lost in the contacting of the switching contacts by damping. Consequently, spring drives often do not work energy efficient and it is a large actuator needed to operate the spring drives.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Vakuumschalt¬ röhre zu schaffen, welche ein energieeffizientes Schließen und Öffnen der Schaltkontakte in der Röhre ermöglicht. Diese Aufgabe wird mit einer Vakuumschaltröhre mit den in An¬ spruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Weiterbil¬ dungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert . Die erfindungsgemäße Vakuumschaltröhre umfasst einen ersten und einen zweiten Schaltkontakt, welche in einem Vakuum ange¬ ordnet sind, wobei der erste Schaltkontakt linear in einer ersten Richtung entlang einer Achse hin zu dem zweiten The object of the invention is to provide an improved vacuum switching ¬ tube, which enables energy-efficient closing and opening of the switch contacts in the tube. This object is achieved with a vacuum interrupter with the features specified in An ¬ claim 1. Preferred Wide Erbil ¬ developments of the invention are defined in the dependent claims. The vacuum interrupter according to the invention comprises a first and a second switching contact, which are arranged in a vacuum ¬ , wherein the first switching contact linearly in a first direction along an axis to the second
Schaltkontakt in eine Kontaktstellung beweglich ist, in welcher sich der erste und zweite Schaltkontakt kontaktieren, und wobei der erste Schaltkontakt linear in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung entlang der Ach- se weg von dem zweiten Schaltkontakt in eine Unterbrechungs¬ stellung beweglich ist, in welcher der erste und zweite Switching contact is movable in a contact position in which contact the first and second switching contact, and wherein the first switching contact linearly in a second direction opposite to the first direction along the axis se away from the second switching contact in an interruption ¬ position is movable in which is the first and second
Schaltkontakt außer Kontakt sind. Die Unterbrechungsstellung ist vorzugsweise die Position mit dem maximalen Abstand zwi¬ schen dem ersten und dem zweiten Schaltkontakt. Switching contact are out of contact. The interruption position is preferably the position with the maximum distance Zvi ¬ rule the first and the second switching contact.
In der erfindungsgemäßen Vakuumschaltröhre ist ein mechanischer Oszillator mit einer Schwungmasse und einem Antrieb vorgesehen, wobei die Schwungmasse mittels Energie aus dem Antrieb mit einer (vorgegebenen) Oszillationsfrequenz beweg- bar ist. Insbesondere wird der Antrieb dabei an den mechani¬ schen Oszillator gekoppelt, um mechanische Energie aus dem Antrieb in den Oszillator (z.B. durch Vorspannen einer Feder) einzubringen. Diese eingebrachte Energie führt nach Abkoppeln des Antriebs zu der Bewegung des Oszillators bzw. seiner Schwungmasse mit der Oszillationsfrequenz. Der mechanische Oszillator ist über eine Kopplung derart mit dem ersten In the vacuum interrupter according to the invention, a mechanical oscillator with a flywheel and a drive is provided, wherein the flywheel is movable by means of energy from the drive with a (predetermined) oscillation frequency bar. In particular, the drive is then coupled to the mechanical oscillator ¬ rule to introduce mechanical energy from the drive to the oscillator (for example by biasing a spring). This introduced energy leads after disconnecting the drive to the movement of the oscillator or its flywheel with the oscillation frequency. The mechanical oscillator is coupled to the first one
Schaltkontakt gekoppelt, das mittels der Bewegung der Switching contact coupled by means of the movement of the
Schwungmasse die Bewegung des ersten Schaltkontakts in die erste und die zweite Richtung durchgeführt wird. Flywheel, the movement of the first switching contact in the first and the second direction is performed.
Die erfindungsgemäße Vakuumschaltröhre zeichnet sich durch zumindest ein elastisches Element aus, welches derart ange¬ ordnet ist, dass bei Beendigung einer Bewegung des ersten Schaltkontakts durch Erreichen der Kontaktstellung die Bewe- gung der Schwungmasse durch Verformung des zumindest einen elastischen Elements (für einen vorbestimmten Zeitraum) fortgesetzt wird. Durch die Verwendung des zumindest eines elastischen Elements wird in der erfindungsgemäßen Vakuumschaltröhre erreicht, dass mechanische Energie zwischengespeichert wird und nicht durch Aufprall des ersten Schaltkontakts auf den zweiten Schaltkontakt verloren geht. Demzufolge arbeitet die erfin¬ dungsgemäße Vakuumschaltröhre energieeffizienter, so dass kleinere Antriebe für den mechanischen Oszillator verwendet werden können. Mittels der Erfindung wird ein kompakter Aufbau der Vakuumschaltröhre ermöglicht. Vorzugsweise sind deshalb in der er¬ findungsgemäßen Vakuumschaltröhre das Vakuum mit dem darin vorgesehenen ersten und zweiten Schaltkontakt, der mechanische Oszillator (und damit auch dessen Schwungmasse und An- trieb) , die Kopplung und das zumindest eine elastische Ele¬ ment in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet, wodurch die Va¬ kuumschaltröhre sehr kompakt wird. The vacuum interrupter according to the invention is characterized by at least one elastic member which is so attached ¬ arranged that upon completion of a movement of the first switch contact by reaching the contact position the movement of the flywheel by deformation of the at least one elastic element (for a predetermined period) will continue. By using the at least one elastic element is achieved in the vacuum interrupter according to the invention, that mechanical energy is temporarily stored and is not lost by impact of the first switching contact on the second switching contact. Consequently, the OF INVENTION ¬ dung modern vacuum interrupter is energy efficient, so that smaller actuators can be used for the mechanical oscillator. By means of the invention, a compact construction of the vacuum interrupter is made possible. Therefore, the vacuum with the provided therein first and second switch contact, the mechanical oscillator (and therefore also its inertia mass and drive), the coupling and the at least one elastic Ele ¬ element are preferably arranged in a common housing in which it ¬ inventive vacuum interrupter whereby the Va ¬ kuumschaltröhre is very compact.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Oszil- lationsfrequenz des mechanischen Oszillators derart einge¬ stellt, dass die Durchschnittsgeschwindigkeit des ersten Schaltkontakts für seine Bewegung in jeweils der ersten und zweiten Richtung zwischen der Kontaktstellung und einem vorbestimmten Abstand des ersten Schaltkontakts zum zweiten Schaltkontakt einen vorgegebenen Mindestwert aufweist. Auf diese Weise werden physikalische Randbedingungen in Bezug auf das Löschen eines Lichtbogens zwischen den Schaltkontakten geeignet berücksichtigt. In der detaillierten Beschreibung wird näher beschrieben, wie eine Oszillationsfrequenz in Ab- hängigkeit von der obigen Anforderung festgelegt werden kann. In a further preferred embodiment, the Oscil- is lationsfrequenz of the mechanical oscillator ¬ provides such is that the average speed of the first switch contact for its movement in each of the first and second direction between the contact position and a predetermined distance from the first switch contact to the second switching contact a predetermined minimum value having. In this way, physical boundary conditions with regard to the extinguishment of an arc between the switch contacts are taken into appropriate consideration. In the detailed description, how an oscillation frequency can be set in accordance with the above requirement will be described in more detail.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der mechanische Oszillator der Vakuumschaltröhre ein Rotationsschwinger mit einer rotatorischen (d.h. rotatorisch bewegten) In a particularly preferred embodiment, the mechanical oscillator of the vacuum interrupter is a rotary vibrator having a rotary (i.e., rotationally moving)
Schwungmasse und die Kopplung mit dem ersten Schaltkontakt ist derart ausgestaltet, dass sie die rotatorische Bewegung der Schwungmasse in die lineare Bewegung des ersten Schalt¬ kontakts wandelt. Die Kopplung kann für die Wandlung der rotatorischen Bewegung der Schwungmasse in die lineare Bewegung des ersten Schalt¬ kontakts unterschiedlich ausgestaltet sein. Insbesondere kann die Kopplung eine Anordnung aus angelenkten Stäben und/oder ein Kugelumlaufgewinde und/oder ein Kurvenscheibensystem oder ggf. auch andere Anordnungen zu Bewegungswandlung umfassen. Flywheel and the coupling with the first switching contact is designed such that it converts the rotational movement of the flywheel in the linear movement of the first switching ¬ contact. The coupling can be designed differently for the conversion of the rotational movement of the flywheel in the linear movement of the first switching ¬ contact. In particular, the coupling may comprise an arrangement of hinged rods and / or a recirculating ball thread and / or a cam system or possibly also other arrangements for movement conversion.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst der obige Rotationsschwinger zumindest eine Torsionsfeder zur Erzeugung der rotatorischen Bewegung der Schwungmasse. Nichtsdestotrotz kann der mechanische Oszillator ggf. auch ein Linearschwinger mit einer linear bewegten Schwungmasse sein. In einer weiteren, besonders bevorzugten Variante der Erfindung umfasst das zumindest eine elastische Element eine oder mehrere (vorzugsweise vorgespannte) Federn, insbesondere eine oder mehrere Linearfedern. In einer zweckmäßigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vakuumschaltröhre ist das zumindest eine elastische Element in der Kopplung zwischen mechanischem Oszillator und erstem Schaltkontakt angeordnet. Hierdurch wird ein einfacher Aufbau der Vakuumschaltröhre erreicht. In a particularly preferred embodiment, the above rotary oscillator comprises at least one torsion spring for generating the rotational movement of the flywheel. Nonetheless, the mechanical oscillator may also be a linear oscillator with a linearly moving flywheel. In a further, particularly preferred variant of the invention, the at least one elastic element comprises one or more (preferably prestressed) springs, in particular one or more linear springs. In an expedient embodiment of the vacuum interrupter according to the invention, the at least one elastic element is arranged in the coupling between the mechanical oscillator and the first switching contact. As a result, a simple construction of the vacuum interrupter is achieved.
In einer weiteren Ausgestaltung ist das zumindest eine elastische Element derart angeordnet, dass es eine Bewegung des mechanischen Oszillators relativ zu dem ersten Schaltkontakt bewirkt . In a further embodiment, the at least one elastic element is arranged such that it causes a movement of the mechanical oscillator relative to the first switching contact.
Wird in der erfindungsgemäßen Vakuumschaltröhre ein Rotati¬ onsschwinger verwendet, ist in einer bevorzugten Variante die rotatorische Schwungmasse linear beweglich entlang der oder parallel zu der Achse der Bewegung des ersten Schaltkontakts gelagert. Ferner ist zwischen einem Ende der zumindest einen Torsionsfeder und einem Widerlager für die zumindest eine Torsionsfeder das zumindest eine elastische Element vorgese¬ hen. Mit dieser Variante der Erfindung kann die Anordnung des zumindest einen elastischen Elements außerhalb der Kopplung erfolgen . If a Rotati ¬ onsschwinger used in the inventive vacuum interrupter, in a preferred variant, the rotational inertia mass is mounted for linear movement along or parallel to the axis of movement of the first switch contact. Further, at least one elastic element is vorgese ¬ hen between one end of the at least one torsion spring and an abutment for the at least one torsion spring. With this variant of the invention, the arrangement of the at least one elastic element outside the coupling.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Vakuum- schaltröhre ein Arretiermittel zur Arretierung des ersten Schaltkontakts in der Kontaktstellung und in der Unterbre¬ chungsstellung . In a preferred embodiment, the vacuum interrupter includes a locking means for locking the first switch contact in the contact position and in the interrup ¬ monitoring position.
Im Falle, dass die Vakuumschaltröhre einen Rotationsschwinger umfasst, enthält das Arretiermittel vorzugsweise eine Frei¬ laufanordnung an der rotatorischen Schwungmasse mit einem ersten und einem zweiten aktivierbaren Freilauf, wobei der erste Freilauf im aktivierten Zustand die Bewegung des ersten Schaltkontakts in die erste Richtung ermöglicht und in die zweite Richtung sperrt, wodurch eine Arretierung in der Kontaktstellung erreicht wird, und wobei der zweite Freilauf im aktivierten Zustand die Bewegung des ersten Schaltkontakts in die zweite Richtung ermöglicht und in die erste Richtung sperrt, wodurch eine Arretierung in der Unterbrechungsstel- lung erreicht wird. Hierdurch wird eine einfache Arretierung erreicht, welche das Vorhandensein des zumindest einen elas¬ tischen Elements in der Vakuumschaltröhre berücksichtigt. In the case that the vacuum interrupter comprises a rotary oscillator, the locking means preferably includes a free ¬ running arrangement on the rotary flywheel with a first and a second activatable freewheel, wherein the first freewheel in the activated state, the movement of the first switching contact in the first direction allows and in the second direction locks, thereby locking in the contact position is achieved, and wherein the second freewheel in the activated state, the movement of the first switching contact in the second direction allows and locks in the first direction, whereby a locking in the interrupted position is achieved. Hereby a simple locking mechanism is achieved, which takes into account the presence of the at least one elas ¬ tables element in the vacuum interrupter.
Ein besonders einfacher Aufbau der Freilaufanordnung wird in einer bevorzugten Variante dadurch erreicht, dass der erste Freilauf und der zweite Freilauf jeweils Zahnflanken am Um¬ fang der rotatorischen Schwungmasse und zumindest eine Sperr¬ klinke umfassen, wobei die zumindest eine Sperrklinke mittels eines Aktors in Eingriff und außer Eingriff mit den Zahnflan- ken gebracht werden kann. Dabei werden der erste und der zweite Freilauf jeweils aktiviert, wenn die zumindest eine Sperrklinke in Eingriff mit den Zahnflanken gebracht wird. Vorzugsweise gehören die Zahnflanken sowohl zum ersten als auch zum zweiten Freilauf, wodurch die Freilaufanordnung be- sonders kompakt wird. A particularly simple construction of the freewheeling arrangement is achieved in a preferred variant, characterized in that the first free-wheel and the second freewheel each tooth flanks on the order ¬ catch of the rotary inertia mass and at least one pawl ¬ include wherein the at least one locking pawl by an actuator to engage and can be disengaged from the tooth flanks. In this case, the first and the second freewheel are respectively activated when the at least one pawl is brought into engagement with the tooth flanks. Preferably, the tooth flanks belong to both the first and the second freewheel, whereby the freewheel assembly is particularly compact.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben. Es zeigen: Embodiments of the invention are described below in detail with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 und Fig. 2 schematische Darstellungen des Öffnens und Schließens von Schaltkontakten in einer Vakuumschaltröhre gemäß dem Stand der Technik; Fig. 1 and Fig. 2 are schematic representations of the opening and closing of switch contacts in a vacuum interrupter according to the prior art;
Fig. 3 eine schematische Darstellung des Öffnens und Schlie¬ ßens von Schaltkontakten in einer Vakuumschaltröhre gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung; Figure 3 is a schematic representation of the opening and closing ¬ ßens of switching contacts in a vacuum interrupter according to a first embodiment of the invention.
Fig. 4 eine schematische Darstellung des Öffnens und Schlie¬ ßens von Schaltkontakten in einer Vakuumschaltröhre gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; und Figure 4 is a schematic representation of the opening and closing ¬ ßens of switching contacts in a vacuum interrupter according to a second embodiment of the invention. and
Fig. 5 die Darstellung einer Konstruktion einer Vakuumschaltröhre gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung . Fig. 5 is an illustration of a construction of a vacuum interrupter according to a third embodiment of the invention.
Fig. 1 und Fig. 2 zeigen aus dem Stand der Technik bekannte Öffnungs- und Schließmechanismen für Schaltkontakte in einer Vakuumschaltröhre. Innerhalb des Vakuums der Schaltröhre be¬ finden sich der erste Schaltkontakt 1 und der zweite Schalt- kontakt 2. Dabei wird der erste Schaltkontakt 1 mit dem zwei¬ ten Schaltkontakt 2 über einen mechanischen Oszillator 3 in Kontakt bzw. außer Kontakt gebracht werden. Die Bewegung des Oszillators erfolgt mittels mechanischer Energie aus einem (nicht gezeigten) Antrieb. Fig. 1 and Fig. 2 show known from the prior art opening and closing mechanisms for switching contacts in a vacuum interrupter. Within the vacuum of the interrupter be ¬ there are the first switching contact 1 and the second switching contact 2. In this case, the first switching contact 1 with the two ¬ th switching contact 2 via a mechanical oscillator 3 in contact or can be brought out of contact. The movement of the oscillator takes place by means of mechanical energy from a drive (not shown).
Als Antrieb kann ein herkömmlicher Elektromotor verwendet werden, der über eine schaltbare Kupplung, bspw. eine Magnetkupplung oder eine Zahnradkupplung, mit dem Oszillator gekuppelt wird. Alternativ kann auch ein Piezomotor verwendet wer- den, oder ein Linearantrieb mit Piezoantrieb, As a drive, a conventional electric motor can be used, which is coupled via a switchable clutch, for example. A magnetic clutch or a gear clutch, with the oscillator. Alternatively, a piezomotor can also be used, or a linear drive with piezo drive,
Solenoidantrieb, oder auch aktive Materialien wie elektroak- tive Polymere, deren Linearbewegung über ein Ratschen- oder Knarrenprinzip in eine rotatorische Bewegung umgesetzt werden kann . Solenoid drive, or active materials such as electroactive polymers whose linear movement via a ratchet or Ratchet principle can be implemented in a rotational movement.
Fig. 1 zeigt einen mechanischen Oszillator 3 in der Form ei- nes Linearschwingers mit einer linearen Feder mit der Federkonstanten ki. Die Feder ist über einen Stab 9 mit dem ersten Schaltkontakt 1 verbunden. Die linear schwingende Masse ist schematisch durch das Bezugszeichen mx angedeutet. Fig. 2 zeigt einen Öffnungs- und Schließmechanismus für die Schaltkontakte 1 und 2 basierend auf einem Oszillator 3 in der Form eines Rotationsschwingers. Dabei wird anstatt einer linearen Feder wie in Fig. 1 eine Torsionsfeder 5 verwendet, welche die Oszillation einer kreisförmigen Schwungmasse 4 mit dem Gewicht mr um die Rotationsachse R bewirkt. Die Torsions¬ feder 5 wird an dem ortsfesten Widerlager 6 abgestützt und hat die Federkonstante kr. Da der erste Schaltkontakt 1 line¬ ar hin zu dem zweiten Schaltkontakt 2 bzw. von diesem weg bewegt werden soll, ist die Kopplung 7 zwischen der Schwungmas- se 4 und dem Schaltkontakt 1 derart ausgestaltet, dass eineFig. 1 shows a mechanical oscillator 3 in the form of a linear oscillator with a linear spring with the spring constant ki. The spring is connected via a rod 9 with the first switching contact 1. The linearly oscillating mass is indicated schematically by the reference symbol m x . Fig. 2 shows an opening and closing mechanism for the switch contacts 1 and 2 based on an oscillator 3 in the form of a rotary vibrator. In this case, instead of a linear spring as in Fig. 1, a torsion spring 5 is used, which causes the oscillation of a circular flywheel 4 with the weight m r about the axis of rotation R. The torsion ¬ spring 5 is supported on the stationary abutment 6 and has the spring constant k r . Since the first switching contact 1 is to be moved toward the second switching contact 2 and away from line ¬ ar, the coupling 7 is se between the centrifugal mass 4 and the switching contact 1 configured such that a
Umsetzung bzw. Wandlung der Rotationsbewegung der Schwungmasse 4 in eine Linearbewegung des Schaltkontakts 1 erreicht wird. Hierzu umfasst die Kopplung 7 zwei aneinander Implementation or conversion of the rotational movement of the flywheel 4 is achieved in a linear movement of the switch contact 1. For this purpose, the coupling 7 comprises two together
angelenkte Stäbe 8 und 9, wobei die linear bewegte Masse, die den Stab 9 und den Schaltkontakt 1 umfasst, schematisch mit dem Bezugszeichen ιτΐχ angedeutet ist. Der Stab 8 ist am äuße¬ ren Rand der Schwungmasse 4 drehbar befestigt ist, wodurch die Oszillationen der Torsionsfeder 5 und die damit verbundene Rotation der Schwungmasse 4 zu einer Linearbewegung des Stabs 9 und damit des Schaltkontakts 1 führen. hinged rods 8 and 9, wherein the linearly moving mass, which comprises the rod 9 and the switching contact 1, is schematically indicated by the reference numeral ιτΐχ. The rod 8 is rotatably mounted on äuße ¬ ren edge of the flywheel 4, whereby the oscillations of the torsion spring 5 and the associated rotation of the flywheel 4 lead to a linear movement of the rod 9 and thus the switch contact 1.
In beiden Systemen der Fig. 1 und Fig. 2 sind die Federkonstanten kx bzw. kr derart gewählt, dass die Eigenfrequenz des jeweiligen Systems einer gewünschten Dynamik in Bezug auf die Schließ- bzw. Öffnungsgeschwindigkeiten zwischen den Kontakten entspricht. Dabei wird die Randbedingung berücksichtigt, dass ein Lichtbogen, der sich beim Öffnen bzw. Schließen der Schaltkontakte zwischen diesen ausbildet, ausreichend schnell gelöscht wird. Speziell müssen die Kontakte mit einer gewis¬ sen Mindestgeschwindigkeit, die typischerweise bei etwa 1 m/s liegt, über einen Mindestabstand der Kontakte geschlossen und geöffnet werden. In einer alternativen Formulierung ent- spricht dies der Anforderung, dass der erste Schaltkontakt 1 nach dem Lösen des Kontakts mit dem zweiten Schaltkontakt 2 nach einer gewissen Zeit, beispielsweise tl = 2 ms, einen gewissen Mindestabstand, beispielsweise Δχ = 2 mm, vom zweiten Schaltkontakt haben muss. Basierend auf dieser Mindestge- schwindigkeit kann dann die Resonanzfrequenz bzw. die Federsteifigkeit ermittelt werden. Unter der Annahme einer sinus¬ förmigen Schwingung mit einer Gesamtamplitude von x0 lässt sich die Resonanzfrequenz zu ω = 1/t-L ■ cos_1((x0— Δχ)/χ0) (1) bestimmen . Weiterhin gilt:
Figure imgf000011_0001
mit einer bewegten Masse m. Somit lässt sich hieraus direkt die notwendige Federsteifigkeit k berechnen. In both systems of FIGS. 1 and 2, the spring constants kx and k r are selected such that the natural frequency of the respective system corresponds to a desired dynamic with respect to the closing or opening speeds between the contacts. In this case, the boundary condition is considered that an arc, which forms when opening or closing the switch contacts between them, sufficiently fast is deleted. Specifically, the contacts with a minimum sen GeWiS ¬ speed / s is typically about 1 m, to be closed for a minimum spacing of the contacts and open must. In an alternative formulation this corresponds to the requirement that the first switching contact 1 after releasing the contact with the second switching contact 2 after a certain time, for example tl = 2 ms, a certain minimum distance, for example Δχ = 2 mm, from the second switching contact must have. Based on this minimum speed, the resonance frequency or the spring stiffness can then be determined. Assuming a sinusoidal oscillation with a total amplitude of x 0 , the resonance frequency can be determined to be ω = 1 / tL ■ cos _1 ((x 0 - Δχ) / χ 0 ) (1). Furthermore:
Figure imgf000011_0001
with a moving mass m. Thus, the necessary spring stiffness k can be calculated directly from this.
Um ein Wiederöffnen des Kontakts zwischen den Schaltkontakten 1 und 2 zu verhindern, sollte der Stoß des Schaltkontakts 1 auf den Schaltkontakt 2 bei Kontaktschluss inelastisch sein, d.h. die gesamte Aufprallenergie E = ^ mxv2 muss beim Auf- prallvorgang durch geeignete Dämpfung abgeführt werden. In den Mechanismen der Fig. 1 und Fig. 2 ist diese Energiemenge erheblich und umfasst ca. ein Drittel der in den jeweiligen Federn gespeicherten Energie. Um die Verlustenergie beim obigen Aufprallvorgang zu minimie¬ ren und gleichzeitig die resonante Auslegung der Kinematik des Öffnungs- und Schließsystems bei der gewünschten Reso¬ nanzfrequenz zu ermöglichen, wird in der Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 3 eine Entkopplung der Linearbewegung der Schaltkontakte und der Bewegung des rotatorischen Oszillators vorgeschlagen. Die Ausführungsform der Fig. 3 beruht dabei auf dem System der Fig. 2, d.h. der mechanische Oszil- lator 3 ist wiederum über Schwungmasse 4, Torsionsfeder 5 und Widerlager 6 realisiert. Ebenso wird die Umsetzung der rotatorischen Bewegung der Schwungmasse 4 in die Linearbewegung des Schaltkontakts 1 über eine Kopplung 7 mit In order to prevent reopening of the contact between the switching contacts 1 and 2, the shock of the switching contact 1 should be inelastic to the switching contact 2 at the contact closure, ie the total impact energy E = ^ mxv 2 must be dissipated during the collision process by suitable damping. In the mechanisms of FIGS. 1 and 2, this amount of energy is significant and comprises about one third of the energy stored in the respective springs. To the energy loss in the above impact operation of minimizing ¬ ren while allowing the resonant design of the kinematics of the opening and shutting system at the desired Reso ¬ nanzfrequenz is, in the embodiment of Invention proposed according to FIG. 3, a decoupling of the linear movement of the switching contacts and the movement of the rotary oscillator. The embodiment of FIG. 3 is based on the system of FIG. 2, ie the mechanical oscillator 3 is in turn implemented via flywheel 4, torsion spring 5 and abutment 6. Likewise, the implementation of the rotational movement of the flywheel 4 in the linear movement of the switch contact 1 via a coupling 7 with
angelenkten Stäben 8 und 9 erreicht. hinged rods 8 and 9 reached.
Im Unterschied zu Fig. 2 ist in der Variante der Fig. 3 zu¬ sätzlich eine lineare Feder 10 mit der Federkonstanten ki in dem Stab 9 der Kopplung 7 vorgesehen. Die Feder ist vorgespannt und bewirkt, dass die linear bewegte Masse ιτΐχ von der rotatorisch bewegten Masse mr und der zugehörigen Torsionsfeder 5 getrennt wird. Im Besonderen wird durch die Feder 10 erreicht, dass bei Beendigung der Bewegung des ersten Schaltkontakts 1 durch Erreichen der Kontaktstellung mit dem In contrast to Fig. 2, 3 a linear spring 10 having the spring constant ki in the rod 9 of the coupling 7 is in the variant of FIG. ¬ to additionally provided. The spring is biased and causes the linearly moving mass ιτΐχ of the rotationally moving mass m r and the associated torsion spring 5 is separated. In particular, it is achieved by the spring 10 that upon completion of the movement of the first switching contact 1 by reaching the contact position with the
Schaltkontakt 2 die Bewegung des mechanischen Oszillators 3 fortgesetzt wird und hierdurch Energie in der linearen Feder 10 sowie auch in der rotatorischen Feder 5 gespeichert wird. Switching contact 2, the movement of the mechanical oscillator 3 is continued and thereby energy is stored in the linear spring 10 and also in the rotary spring 5.
Mit dem System der Fig. 3 kann die linear bewegte Masse ιτΐχ sehr klein gehalten werde, was wiederum zu einer geringen Menge an verlorener Aufprallenergie E = ^ mxv2 führt. Durch die erreichte Trennung der Linearbewegung des Schaltkontakts von der rotatorischen Bewegung des Oszillators wird die Effizienz des Systems entscheidend verbessert. Man benötigt nur noch einen kleinen kompakten Aktor, um die Verlustenergie wieder nachzuführen. With the system of Fig. 3, the linearly moving mass ιτΐχ be kept very small, which in turn leads to a small amount of lost impact energy E = ^ mxv 2 . The achieved separation of the linear movement of the switch contact from the rotational movement of the oscillator, the efficiency of the system is significantly improved. You only need a small compact actuator to track the loss energy again.
In einer abgewandelten Ausführungsform der Fig. 3 kann die Trennung zwischen Linearbewegung und rotatorischer Bewegung auch so vorgenommen werden, dass der gesamte rotatorische Os- zillator 3 an seiner Rotationsachse R in vertikaler Richtung linear beweglich gelagert ist und die vorgespannte Feder 10 zwischen dem Widerlager 6 und dem benachbart zum Widerlager liegenden Ende der Torsionsfeder 5 angeordnet ist. Auch bei dieser Variante setzt sich die Oszillationsbewegung des Oszillators durch Stauchen der Feder 10 bei Kontaktierung der beiden Schaltkontakte 1 und 2 fort, wodurch mechanische Ener¬ gie in den Federn gespeichert wird. In a modified embodiment of FIG. 3, the separation between linear movement and rotational movement can also be made so that the entire rotary oscillator 3 is mounted to be movable linearly on its axis of rotation R in the vertical direction and the prestressed spring 10 between the abutment 6 and is disposed adjacent to the abutment end of the torsion spring 5. Also at this variant, the oscillatory motion of the oscillator continues by upsetting the spring 10 upon contact of the two switching contacts 1 and 2, whereby mechanical energy is stored ¬ gie in the springs.
Gegebenenfalls kann in der Ausführungsform der Fig. 3 anstatt eines rotatorischen Oszillators auch ein linearer Oszillator ähnlich wie in Fig. 1 genutzt werden. Mit anderen Worten kann die Erfindung auch dadurch realisiert werden, dass im System der Fig. 1 eine zusätzliche lineare Feder in dem Stab 9 inte¬ griert wird, wodurch eine Entkopplung der linearen Bewegung des Schaltkontakts 1 von der nunmehr ebenfalls linearen Bewe¬ gung des Oszillators 3 bewirkt wird. Um eine Arretierung der Schaltkontakte 1 und 2 in der Kontaktstellung (d.h. bei Kontakt zwischen den beiden Schaltkontakten 1 und 2) bzw. in der Unterbrechungsstellung (d.h. bei maximalem Abstand zwischen den beiden Schaltkontakten 1 und 2) zu erreichen, wird in der weiteren Ausführungsform gemäß Fig. 4 ein Mechanismus aus aktivierbaren Freiläufen 20 und 21 genutzt. Der Aufbau der Ausführungsform der Fig. 4 entspricht im Prinzip der Fig. 3, wobei nunmehr jedoch die Schwungmasse 4 an ihrem Außenumfang Zahnflanken 11 aufweist. Aus Übersichtlichkeitsgründen ist in Fig. 4 nur eine der Zahnflanken mit diesem Bezugszeichen bezeichnet. Die Zahnflanken wechselwirken mit einer Sperrklinke 12 des Freilaufs 20 bzw. einer Sperrklinke 14 des Freilaufs 21. Über einen Aktor 13 in der Form eines Solenoids kann die Sperrklinke 12 in Eingriff und außer Eingriff mit den Zahlflanken 11 gebracht werden. Analog wird ein Solenoid 15 verwendet, um die Sperrklinke 14 in bzw. außer Eingriff mit den Zahnflanken 11 zu bringen. Die beiden Klinken 12 und 14 sind so ausgelegt, dass sie ohne Betätigung der Solenoide 13 bzw. 15 in die Zahnflanken eingreifen. Fig. 4 zeigt ein Szenario, bei dem die Sperrklinke 12 in Ein¬ griff mit den Zahnflanken 11 steht, wodurch der Freilauf 20 aktiviert wird. Die Aktivierung dieses Freilaufs erfolgt bei der Abwärtsbewegung des Schaltkontakts 1, d.h. bei Drehung der Schwungmasse 4 entgegen dem Uhrzeigersinn. Sobald sich nach der Kontaktierung des Schaltkontakts 1 mit dem Schalt¬ kontakt 2 die Drehrichtung der Schwungmasse 4 umkehrt, wird eine Arretierung durch Anschlagen der Sperrklinke an einer entsprechenden Zahnflanke erreicht. Diese Arretierung kann anschließend durch Bewegung der Sperrklinke 12 nach oben über die Aktivierung des Solenoids 13 gelöst werden. Optionally, in the embodiment of FIG. 3, a linear oscillator similar to that shown in FIG. 1 may also be used instead of a rotary oscillator. In other words, the invention can also be realized in that in the system of Fig. 1, an additional linear spring in the rod 9 is inte ¬ grated, thereby decoupling the linear movement of the switching contact 1 of the now also linear BEWE ¬ tion of the oscillator 3 is effected. In order to achieve a locking of the switching contacts 1 and 2 in the contact position (ie contact between the two switching contacts 1 and 2) or in the interruption position (ie at maximum distance between the two switching contacts 1 and 2), is in the further embodiment according to Fig. 4 uses a mechanism of activatable freewheels 20 and 21. The structure of the embodiment of Fig. 4 corresponds in principle to Fig. 3, but now the flywheel 4 has tooth flanks 11 on its outer periphery. For reasons of clarity, only one of the tooth flanks is designated by this reference symbol in FIG. 4. The tooth flanks interact with a pawl 12 of the freewheel 20 and a pawl 14 of the freewheel 21. About an actuator 13 in the form of a solenoid, the pawl 12 can be brought into engagement and out of engagement with the Zahlflanken 11. Similarly, a solenoid 15 is used to bring the pawl 14 into or out of engagement with the tooth flanks 11. The two pawls 12 and 14 are designed so that they engage without actuation of the solenoids 13 and 15 in the tooth flanks. Fig. 4 shows a scenario in which the pawl 12 is in ¬ handle with the tooth flanks 11, whereby the freewheel 20 is activated. The activation of this freewheel takes place during the downward movement of the switching contact 1, ie during rotation the flywheel 4 counterclockwise. As soon as the direction of rotation of the flywheel 4 reverses after contacting the switch contact 1 with the switch ¬ contact 2, a lock is achieved by striking the pawl on a corresponding tooth flank. This lock can then be released by moving the pawl 12 upwards via the activation of the solenoid 13.
Mittels des zweiten Freilaufs 21 kann eine Arretierung in der Unterbrechungsstellung der Schaltkontakte 1 und 2 bewirkt werden. Der Freilauf 21 wird dabei aktiviert, d.h. die Sperr¬ klinke 14 wird in Eingriff mit den Zahnflanken 11 gebracht, wenn sich der erste Schaltkontakt 1 von dem zweiten Schalt¬ kontakt 2 entfernt, d.h. wenn sich die Schwungmasse 4 im Uhr- zeigersinn dreht. An der Umkehrposition in der Unterbrechungsstellung wechselt die Drehrichtung der Schwungmasse, was dann eine Sperrung der Schwungmasse über die Sperrklinke 14 und damit eine Arretierung in der Unterbrechungsposition bewirkt. Zum Lösen der Arretierung wird die Sperrklinke 14 durch Betätigung des Solenoids 15 nach oben gedreht und damit außer Eingriff mit den Zahnflanken gebracht. By means of the second freewheel 21, a lock in the closed position of the switching contacts 1 and 2 can be effected. The freewheel 21 is activated thereby, that the ¬ latch lock 14 is brought into engagement with the tooth flanks 11, when the first switching contact 1 is removed from the second switching ¬ contact 2, ie, when the flywheel 4 is rotated in a clockwise. At the reversing position in the interruption position, the direction of rotation of the flywheel, which then causes a blocking of the flywheel on the pawl 14 and thus a lock in the interruption position changes. To release the lock, the pawl 14 is rotated by actuation of the solenoid 15 upwards and thus brought out of engagement with the tooth flanks.
Die beiden soeben beschriebenen aktivierbaren Freiläufe müssen nicht durch einen Sperrklinken-Mechanismus realisiert sein. Stattdessen können ggf. auch Klemmrollen, Klemmkörper oder Zahnscheiben genutzt werden. Gemäß der Ausführungsform der Fig. 4 sind die beiden aktivierbaren Freiläufe konstruktiv über die gemeinsam genutzten Zahnflanken miteinander verbunden. Nichtsdestotrotz können die Freiläufe auch konstruk- tiv getrennt voneinander realisiert sein. Als Aktoren für die Freiläufe müssen auch keine Solenoide verwendet werden. Die Aktoren können auch Elektromagnete, Piezo-Aktoren, The two activatable freewheels just described need not be realized by a pawl mechanism. Instead, if necessary, also pinch rollers, clamping bodies or toothed discs can be used. According to the embodiment of FIG. 4, the two activatable freewheels are structurally connected to each other via the shared tooth flanks. Nevertheless, the freewheels can also be realized structurally separate from each other. As actuators for the freewheels also no solenoids must be used. The actuators can also be electromagnets, piezo actuators,
elektrostriktive Aktoren, magnetostriktive Aktoren, Aktoren basierend auf Magnetic Memory Shape, thermisch aktivierte Aktoren basierend auf Memory Shape, Linearmotoren und dergleichen sein. Die in Fig. 4 gezeigte Arretierung über Freiläufe weist den Vorteil auf, dass eine Verriegelung in nahezu beliebigen Po¬ sitionen der Schwungmasse möglich ist. Auf diese Weise kann die Torsionsfeder anfänglich überladen werden, d.h. es wird mehr Energie vorgehalten als für einen Öffnungs-Schließ-electrostrictive actuators, magnetostrictive actuators, actuators based on magnetic memory shape, thermally activated actuators based on memory shape, linear motors and the like. The locking over freewheels shown in Fig. 4 has the advantage that a lock in almost any Po ¬ tions of the flywheel is possible. In this way, the torsion spring can initially be overloaded, ie it is held more energy than for an opening-closing
Zyklus benötigt wird. Dadurch bewegt sich die Rotationsmasse mr in der geschlossenen Position weiter als zum Schließen der Kontakte über die Verschiebung der Linearmasse ιτΐχ notwendig. Es muss allerdings bei der Auslegung des Systems darauf ge- achtet werden, dass die Feder 10 nicht zu weit gestaucht wird, denn das Kontaktsystem kann im Normalfall nur gewissen Maximalkräften standhalten. Üblicherweise liegt der Kontaktdruck des Schaltkontakts 1 auf den Schaltkontakt 2 in der Größenordnung von 1000 bis 3000 N. Cycle is needed. As a result, the rotational mass m r moves in the closed position further than necessary for closing the contacts via the displacement of the linear mass ιτΐχ. However, when designing the system, care must be taken that the spring 10 is not compressed too much, since the contact system can normally withstand only certain maximum forces. Usually, the contact pressure of the switching contact 1 is on the switching contact 2 in the order of 1000 to 3000 N.
Fig. 5 zeigt eine konstruktive Ausgestaltung eines weiteren Öffnungs- und Schließmechanismus für eine erfindungsgemäße Vakuumröhre. Fig. 5 ist eine Schnittdarstellung, welche einen Endbereich der Vakuumröhre zeigt. Im Folgenden werden nur die erfindungswesentlichen Bauteile der Fig. 5 beschrieben. Mit dem Bezugszeichen 9 ist analog zu den vorangegangenen Ausführungsformen der Stab 9 bezeichnet, dessen vorderes Ende den Schaltkontakt 1 trägt. Dieser Schaltkontakt ist in dem Aus¬ schnitt der Fig. 5 nicht ersichtlich und befindet sich in der mit dem Pfeil P angedeuteten Richtung. Fig. 5 shows a structural design of another opening and closing mechanism for a vacuum tube according to the invention. Fig. 5 is a sectional view showing an end portion of the vacuum tube. In the following, only the components of FIG. 5 essential to the invention will be described. By the reference numeral 9 is analogous to the previous embodiments, the rod 9 is designated, the front end of the switch contact 1 carries. This switching contact is not visible in the off ¬ section of FIG. 5 and is located in the direction indicated by the arrow P direction.
Der mechanische Oszillator der Ausführungsform der Fig. 5 ist wiederum mit Bezugszeichen 3 bezeichnet. Er ist über zwei entgegengesetzt wirkende Torsionsfedern 5 realisiert, die im Schnitt gezeigt sind und am hinteren Ende der Röhre angeord¬ net sind. Die Torsionsfedern bewirken eine rotatorische Bewe¬ gung eines Stabs 22, der wiederum mit einer rotatorischen Schwungmasse 4 verbunden ist. Die Drehung der Schwungmasse 4 wird über ein Kugelumlaufgewinde 16 in die Linearbewegung des Stabs 9 gewandelt. Die Entkopplung dieser Linearbewegung von der rotatorischen Bewegung der beiden Torsionsfedern und der Schwungmasse erfolgt über die beiden vorgespannten Federn 10, welche bei Erreichen der Kontaktstellung zwischen den Schaltkontakten 1 und 2 gestaucht werden. The mechanical oscillator of the embodiment of FIG. 5 is again designated by reference numeral 3. It is realized via two oppositely acting torsion springs 5, which are shown in section and are angeord ¬ net at the rear end of the tube. The torsion springs cause a rotational BEWE ¬ supply of a rod 22 which is in turn connected to a rotational inertia mass. 4 The rotation of the flywheel 4 is converted by a ball screw 16 in the linear movement of the rod 9. The decoupling of this linear movement of the rotational movement of the two torsion springs and the flywheel via the two prestressed springs 10, which are compressed when reaching the contact position between the switch contacts 1 and 2.
Auch in der Ausführungsform der Fig. 5 sind zwei aktivierbare Freiläufe 20 und 21 vorhanden. Es handelt sich dabei um zwei konstruktiv getrennte Freiläufe in Ringbauweise, die in Also in the embodiment of FIG. 5, two activatable freewheels 20 and 21 are present. These are two structurally separate freewheels in ring construction, the in
Längsrichtung der Röhre nebeneinander angeordnet sind. Der Freilauf 20 wird über einen Aktor 13 betätigt, der einen Stift 17 und damit eine Sperrklinke 12 bewegt. Der Freilauf 20 arretiert im aktivierten Zustand den Schaltkontakt 1 in der Kontaktstellung. Die Betätigung des anderen Freilaufs 21 erfolgt über einen Aktor 15, der wiederum einen Stift 17 und damit eine entsprechende Sperrklinke 14 betätigt. Der Frei¬ lauf 21 arretiert im aktivierten Zustand den Schaltkontakt 1 in der Unterbrechungsstellung. Die Aktoren 13 und 15 sind in der Ausführungsform der Fig. 5 wieder Solenoid-Aktoren . Es können jedoch auch andere Arten von Aktoren verwendet werden. Longitudinal direction of the tube are arranged side by side. The freewheel 20 is actuated via an actuator 13, which moves a pin 17 and thus a pawl 12. The freewheel 20 locked in the activated state, the switching contact 1 in the contact position. The operation of the other freewheel 21 via an actuator 15, which in turn actuates a pin 17 and thus a corresponding pawl 14. The free ¬ run 21 locked in the activated state, the switching contact 1 in the closed position. The actuators 13 and 15 are in the embodiment of Fig. 5 again solenoid actuators. However, other types of actuators may be used.
Die im Vorangegangenen beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung weisen eine Reihe von Vorteilen auf. Insbesondere können durch ein zusätzliches elastisches Element bzw. eine Linearfeder die Energieverluste bei der Kontaktierung zwischen den Schaltkontakten einer Vakuumröhre vermindert werden. Demzufolge können die Aktoren des Oszillators zur Bewe- gung der Schaltkontakte kleiner gestaltet werden. Dies ermög¬ licht es, dass die Vakuumröhre und der Antrieb in einem kom¬ pakten Verbund ausgeführt werden, d.h. in einem Gehäuse kombiniert werden. Hierdurch wird eine flexiblere Anordnung der Röhre und ihrer Schaltmechanik und dadurch ein kompakteres und preiswerteres Schaltgerät erreicht. The embodiments of the invention described above have a number of advantages. In particular, by an additional elastic element or a linear spring, the energy losses during the contact between the switching contacts of a vacuum tube can be reduced. As a result, the actuators of the oscillator can be made smaller for moving the switching contacts. This allowed ¬ light is that the vacuum tube and the drive are performed in a com ¬ pact composite, that are combined in a single housing. As a result, a more flexible arrangement of the tube and its switching mechanism and thereby a more compact and cheaper switching device is achieved.
Der Öffnungs- und Schließmechanismus der im Vorangegangenen beschriebenen Ausführungsformen arbeitet mit einem mechanischen Oszillator nach dem resonanten Prinzip, d.h., die Ei- genfrequenz des Oszillators wird durch geeignete Wahl der entsprechenden Federkonstanten im Oszillator so gelegt, dass die gewünschte Dynamik, vor allem Schließ- und Öffnungsge¬ schwindigkeiten des Kontaktsystems, bereits rein passiv, d.h. ohne weiteren Energieeintrag durch Aktoren erreicht wird. Dies ermöglicht die Verwendung einer kleineren und damit preiswerteren Aktorik. In einer besonders bevorzugten Variante der Erfindung wird die Verriegelung in der Kontaktstellung bzw. Unterbrechungsstellung der Schaltkontakte auf einfache und effiziente Weise durch die Kombination von zwei aktivierbaren Freiläufen erreicht, die getrennt voneinander arretiert werden können. The opening and closing mechanism of the embodiments described above operates with a mechanical oscillator according to the resonant principle, ie, the natural frequency of the oscillator is set by appropriate choice of the corresponding spring constants in the oscillator so that the desired dynamics, especially closing and Öffnungsge ¬ speeds of the contact system, already purely passive, ie is achieved without further input of energy by actuators. This allows the use of a smaller and thus cheaper actuator. In a particularly preferred variant of the invention, the locking in the contact position or interruption position of the switching contacts is achieved in a simple and efficient manner by the combination of two activatable freewheels, which can be locked separately from each other.

Claims

Patentansprüche claims
Vakuumschaltröhre, umfassend Vacuum interrupter, comprising
einen ersten und einen zweiten Schaltkontakt (1, 2), welche in einem Vakuum angeordnet sind, wobei der erste  a first and a second switching contact (1, 2), which are arranged in a vacuum, wherein the first
Schaltkontakt (1) linear in einer ersten Richtung entlang einer Achse hin zu dem zweiten Schaltkontakt (2) in eine Kontaktstellung beweglich ist, in welcher sich der erste und zweite Schaltkontakt (1, 2) kontaktieren, und wobei der erste Schaltkontakt (1) linear in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung entlang der Achse weg von dem zweiten Schaltkontakt (2) in eine Unterbre¬ chungsstellung beweglich ist, in welcher der erste und zweite Schaltkontakt (2) außer Kontakt sind; Switching contact (1) is linearly movable in a first direction along an axis towards the second switching contact (2) in a contact position, in which the first and second switching contact (1, 2) contact, and wherein the first switching contact (1) linear in a second direction opposite to the first direction along the axis away from the second switching contact (2) is movable in a Unterbre ¬ monitoring position in which the first and second switching contact (2) are out of contact;
einen mechanischen Oszillator (3) mit einer Schwungmasse a mechanical oscillator (3) with a flywheel
(4) und einem Antrieb, wobei die Schwungmasse (4) mit ei¬ ner Oszillationsfrequenz mittels Energie aus dem Antrieb bewegbar ist, wobei der mechanische Oszillator (3) über eine Kopplung (7) derart mit dem ersten Schaltkontakt (1) gekoppelt ist, dass mittels der Bewegung der Schwungmasse(4) and a drive, wherein the flywheel (4) with ei ¬ ner oscillation frequency by means of energy from the drive is movable, wherein the mechanical oscillator (3) via a coupling (7) is so coupled to the first switching contact (1) that by means of movement of a flywheel
(4) die Bewegung des ersten Schaltkontakts (1) in die ers¬ te und zweite Richtung durchgeführt wird; (4) is carried out the movement of the first switching contact (1) in the ers ¬ te and second direction;
zumindest ein elastisches Element (10), welches derart an¬ geordnet ist, dass bei Beendigung einer Bewegung des ers¬ ten Schaltkontakts (1) durch Erreichen der Kontaktstellung die Bewegung der Schwungmasse (4) durch Verformung des zumindest einen elastischen Elements (10) fortgesetzt wird. continued for at least an elastic element (10) which is in such a ¬ arranged that upon completion of a movement of the ers ¬ th switching contact (1) by means of reaching the contact position the movement of the flywheel (4) by deformation of the at least one elastic element (10) becomes.
2. Vakuumschaltröhre nach Anspruch 1, wobei das Vakuum mit dem darin vorgesehenen ersten und zweiten Schaltkontakt (1, 2), der mechanische Oszillator (3), die Kopplung (7) und das zumindest eine elastische Element (10) in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. 2. vacuum interrupter according to claim 1, wherein the vacuum with the therein provided first and second switching contact (1, 2), the mechanical oscillator (3), the coupling (7) and the at least one elastic element (10) arranged in a common housing are.
3. Vakuumschaltröhre nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Oszil¬ lationsfrequenz des mechanischen Oszillators (3) derart eingestellt ist, dass die Durchschnittsgeschwindigkeit des ers¬ ten Schaltkontakts (1) für seine Bewegung in jeweils der ers- ten und zweiten Richtung zwischen der Kontaktstellung und einem vorbestimmten Abstand des ersten Schaltkontakts (1) zum zweiten Schaltkontakt (2) einen vorgegebenen Mindestwert auf¬ weist. 3. vacuum interrupter according to claim 1 or 2, wherein the Oszil ¬ lationsfrequenz the mechanical oscillator (3) is set such that the average speed of the ers ¬ th switching contact (1) for its movement in each of the first th and second direction between the contact position and a predetermined distance of the first switching contact (1) to the second switching contact (2) has a predetermined minimum value ¬ .
4. Vakuumschaltröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mechanische Oszillator (3) ein Rotationsschwinger mit einer rotatorischen Schwungmasse (4) ist und die Kopplung (7) derart ausgestaltet ist, dass sie die rotatorische Bewe- gung der Schwungmasse (4) in die lineare Bewegung des ersten Schaltkontakts (1) wandelt. 4. vacuum interrupter according to one of the preceding claims, wherein the mechanical oscillator (3) is a rotary oscillator with a rotary flywheel (4) and the coupling (7) is designed such that it rotatably movement of the flywheel (4) in the linear movement of the first switching contact (1) converts.
5. Vakuumschaltröhre nach Anspruch 4, wobei die Kopplung (7) zur Wandlung der rotatorischen Bewegung der Schwungmasse (4) in die lineare Bewegung des ersten Schaltkontakts (1) eine5. vacuum interrupter according to claim 4, wherein the coupling (7) for converting the rotational movement of the flywheel (4) in the linear movement of the first switching contact (1) a
Anordnung aus angelenkten Stäben (8, 9) und/oder ein Kugelumlaufgewinde (16) und/oder ein Kurvenscheiben-System umfasst. Arrangement of hinged rods (8, 9) and / or a recirculating ball screw (16) and / or a cam system comprises.
6. Vakuumschaltröhre nach Anspruch 4 oder 5, wobei der Rota- tionsschwinger zumindest eine Torsionsfeder (5) zur Erzeugung der rotatorischen Bewegung der Schwungmasse (4) umfasst. 6. vacuum interrupter according to claim 4 or 5, wherein the rotation tion oscillator at least one torsion spring (5) for generating the rotational movement of the flywheel (4).
7. Vakuumschaltröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mechanische Oszillator (3) ein Linearschwinger mit einer linear bewegten Schwungmasse (4) ist. 7. vacuum interrupter according to one of the preceding claims, wherein the mechanical oscillator (3) is a linear oscillator with a linearly moving flywheel (4).
8. Vakuumschaltröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zumindest eine elastische Element (10) eine oder mehrere Federn und insbesondere eine oder mehrere Linearfe- dern umfasst. 8. Vacuum interrupter according to one of the preceding claims, wherein the at least one elastic element (10) comprises one or more springs and in particular one or more linear springs.
9. Vakuumschaltröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zumindest eine elastische Element (10) in der Kopp¬ lung (7) zwischen mechanischem Oszillator (3) und erstem Schaltkontakt (1) angeordnet ist. 9. Vacuum interrupter according to one of the preceding claims, wherein the at least one elastic element (10) in the coupling ¬ ment (7) between the mechanical oscillator (3) and the first switching contact (1) is arranged.
10. Vakuumschaltröhre nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, wobei das zumindest eine elastische Element (10) derart angeordnet ist, dass es eine Bewegung des mechanischen Oszil¬ lators (3) relativ zu dem ersten Schaltkontakt (1) bewirkt. 10. vacuum interrupter according to one of the preceding Ansprü ¬ che, wherein the at least one elastic element (10) in such a way is arranged, that it causes a movement of the mechanical Oszil ¬ lator (3) relative to the first switching contact (1).
11. Vakuumschaltröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Kombination mit Anspruch 6, wobei die rotatorische 11. Vacuum interrupter according to one of the preceding claims in combination with claim 6, wherein the rotary
Schwungmasse (4) linear beweglich entlang der oder parallel zu der Achse der Bewegung des ersten Schaltkontakts (1) gela¬ gert ist und wobei zwischen einem Ende der zumindest einen Torsionsfeder (5) und einem Widerlager (6) für die zumindest eine Torsionsfeder (5) das zumindest eine elastische ElementFlywheel (4) is linearly movable along or parallel to the axis of movement of the first switching contact (1) Gela ¬ Gert and wherein between one end of the at least one torsion spring (5) and an abutment (6) for the at least one torsion spring (5 ) the at least one elastic element
(10) vorgesehen ist. (10) is provided.
12. Vakuumschaltröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vakuumschaltröhre ein Arretiermittel (11, 12, 13, 14, 15) zur Arretierung des ersten Schaltkontakts (1, 2) in der Kontaktstellung und in der Unterbrechungsstellung um- fasst . 12. vacuum interrupter according to one of the preceding claims, wherein the vacuum interrupter comprises a locking means (11, 12, 13, 14, 15) for locking the first switching contact (1, 2) in the contact position and in the interruption position.
13. Vakuumschaltröhre nach Anspruch 12 in Kombination mit An- spruch 4, wobei das Arretiermittel (20, 21) eine Freilaufan¬ ordnung an der rotatorischen Schwungmasse (4) mit einem ersten und einem zweiten aktivierbaren Freilauf (20, 21) um- fasst, wobei der erste Freilauf (20) im aktivierten Zustand die Bewegung des ersten Schaltkontakts (1) in die erste Rich- tung ermöglicht und in die zweite Richtung sperrt, wodurch eine Arretierung in der Kontaktstellung erreicht wird, und wobei der zweite Freilauf (21) im aktivierten Zustand die Be¬ wegung des ersten Schaltkontakts (1) in die zweite Richtung ermöglicht und in die erste Richtung sperrt, wodurch eine Ar- retierung in der Unterbrechungsstellung erreicht wird. 13. Vacuum interrupter according to claim 12 in combination with claim 4, wherein the arresting means (20, 21) comprises a freewheel arrangement on the rotary flywheel mass (4) with a first and a second activatable freewheel (20, 21), wherein the first freewheel (20) in the activated state allows the movement of the first switching contact (1) in the first direction and locks in the second direction, whereby a locking in the contact position is achieved, and wherein the second freewheel (21) in activated state allows the Be ¬ movement of the first switching contact (1) in the second direction and locks in the first direction, whereby a locking in the interruption position is achieved.
14. Vakuumschaltröhre nach Anspruch 13, wobei der erste Frei¬ lauf (20) und der zweite Freilauf (21) jeweils Zahnflanken14. vacuum interrupter according to claim 13, wherein the first free ¬ run (20) and the second freewheel (21) each tooth flanks
(11) am Umfang der rotatorischen Schwungmasse (4) und zumin- dest eine Sperrklinke (12, 14) umfassen, wobei die zumindest eine Sperrklinke (12, 14) mittels eines Aktors (13, 15) in Eingriff und außer Eingriff mit den Zahnflanken (11) gebracht werden kann, wobei der erste und der zweite Freilauf (20, 21) jeweils aktiviert werden, wenn die zumindest eine Sperrklinke (12, 14) in Eingriff mit den Zahnflanken (11) gebracht wird. (11) on the circumference of the rotary flywheel (4) and at least one pawl (12, 14), wherein the at least one pawl (12, 14) by means of an actuator (13, 15) into engagement and out of engagement with the tooth flanks (11) can be brought, wherein the first and the second freewheel (20, 21) are respectively activated when the at least one pawl (12, 14) is brought into engagement with the tooth flanks (11).
15. Vakuumschaltröhre nach Anspruch 14, wobei die Zahnflanken (11) sowohl zum ersten als auch zum zweiten Freilauf (20, 21) gehören . 15. Vacuum interrupter according to claim 14, wherein the tooth flanks (11) belong to both the first and the second freewheel (20, 21).
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