Schaltkammer eines Vakuumschalters

Abstract

 Bei einer Schaltkammer eines Vakuumschalters mit einem wenigstens ein Isolierrohr aufweisenden Gehäuse und einem durch einen die Schaltkammer tragenden Kontaktbolzen (3) gehaltenen ortsfesten Kontakt (2) berührt ein in etwa in Richtung der Schalterachse beweglicher, über einen Faltenbalg vakuumdicht mit dem Gehäuse (5,6) verbundenen Kontakt (1) den ortsfesten Kontakt (2) in der eingeschalteten Stellung stirnseitig unter der Wirkung einer Kontaktkraftfeder, wobei ein das Isolierrohr (5) mit dem Kontaktbolzen (2) des Gehäuses vakuumdicht verbindendes, gekrümmtes Abschlußteil (4) die beim Einschalten des Vakuumschalters entstehenden Stoßbelastungen auf das Gehäuse (5,6) überträgt. Um hierbei große Ströme bei hohen Schaltzahlen beherschen zu können, besitzt das Abschlußteil (4) eine wellige Form mit wenigstens einer vollen Welle und ist mit der äußeren Schnittkante an der Stirnseite (14) des als Keramikrohr (5) ausgebildeten Isolierrohres und mit der inneren Schnittkante an der Mantelfläche (12) des den ortsfesten Kontakt (2) tragenden Kontaktbolzens (3) befestigt.

Beschreibung

[0001] Die Neuerung betrifft eine Schaltkammer eines Vakuum­schalters nach den Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Eine solche Schaltkammer ist aus der US-PS 30 82 307 bekannt, bei der in Figur 6 zwischen dem Kontaktbolzen und Isolator ein zweifach gekrümmtes metallisches Zwi­schenteil vorgesehen ist. Der Abstand zwischen den beiden Teilen ist relativ gering und das Zwischenteil überlappt den Kontaktbolzen an der Verbindungsstelle, was einer starren Einspannung entspricht. Der bildlichen Darstellung nach handelt es sich bei dem Isolator um ein Glasrohr, in den das andere Ende des Zwischenteils eingeschmolzen ist. Auf Grund der geschilderten Merkmale ist das Zwischen­teil als verhältnismäßig steif anzusehen. Somit eignet sich die bekannte Schaltkammer nicht für große Schalt­zahlen bei großen Strombelastungen.

[0003] Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, Schaltkammern der bekannten Art zur Beherrschung großer Ströme bei hohen Schaltzahlen weiterzuentwickeln.

[0004] Die Lösung der Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Schutzanspruchs erreicht. Mit dem erfindungsgemäßen Abschlußteil gelingt eine weitgehende mechanische Entkopplung des Gehäuses, so daß die auf den ortsfesten Kontakt vor allem beim Einschalten geäußerten Stoßbelastungen nicht oder nur in geringem Maße auf die Bauteile und Verbindungsstellen des Gehäuses übertragen werden. Die gewählte Ausführung ist außerdem auch un­empfindlich gegen die bei großen Kurzschlußströmen in mehrphasigen Netzen in seitlicher Richtung zur Achse der Schaltkammer wirkenden Kräfte.

[0005] Die Vorteile der Erfindung lassen sich am besten an Hand der Figuren erläutern.

Figur 1 Schnitt durch eine erfindungs­gemäße Schaltkammer.

Figur 2 Befestigung des Abschlußteils.

[0006] Die Schaltkammer besteht aus einem beweglichen Kontakt 1, und einem ortsfesten Kontakt 2, dessen ortsfester Kontakt­bolzen 3 nach Figur 1 über eine Schraubverbindung 11 mit einer Traverse 7 verbunden ist. Die Kontakte 1, 2 sind von einem Gehäuse umgeben, das aus zwei Keramikrohren 5 und einem dazwischen angeordneten Mantelrohr 6 aus Metall be­steht. Das Gehäuse ist über das Abschlußteil 4 mit dem orts­festen Kontaktbolzen 3 verbunden. Auf der Seite des beweg­lichen Kontaktes 1 wird die Kammer durch einen Abschluß­deckel und einen Faltenbalg vakuumdicht verschlossen. Eine Führungsbuchse 8 stützt den Kontaktbolzen des beweglichen Kontakts. Die Führungsbuchse 8 ist im Stützkörper 9 gela­gert.

[0007] In Figur 2 ist eine Ausführungsform des Abschlußteils 4 in Gestalt einer einfachen Welle dargestellt. Das Abschluß­teil 4 ist mit seinem äußeren Ende 4a an der Stirnfläche 14 des Keramikrohres 5 befestigt, während es am inneren Ende 4b ebenfalls mit seiner Stirnseite an der Mantelfläche 12 des Kontaktbolzens 3 befestigt ist. In Figur 1 ist besonders für Schaltkammern mit großem Durchmesser ein mehrwelliges Ab­schlußteil 4 dargestellt. Dabei unterliegen die Verbin­dungsstellen aber denselben Kriterien, wie bei Figur 2. Nach einem Unteranspruch des Gebrauchsmusters ist es be­sonders vorteilhaft, wenn die Länge der neutralen Faser des Abschlußteils wenigstens 1,5 mal länger als die lineare Entfernung a zwischen der äußeren Befestigungsstelle und der Mantelfläche 12 des Kontaktbolzens 3 beträgt. Eine solche Formgebung gestattet auch das Auffangen von in seit­licher oder verdrehender Richtung wirkenden Kräfte auf den ortsfesten Kontakt 2, ohne das Gehäuse zu gefährden.

[0008] Im Sinne der Aufgabenstellung wird es als besonders vorteil­haft angesehen, daß das Abschlußteil 4 nicht nur eine wellige Form hat, sondern daß es jeweils mit der Stirnseite an den Anschlußstücken 5 bzw. 3 befestigt ist. Bezüglich der Be­festigungsstelle mit dem Keramikrohr 5 kann auf diese Weise die auf Grund der unterschiedlichen Wärmedehnungskoeffi­zienten des Keramikmaterials und des Werkstoffs für das Abschlußteil entstehenden Schrumpfspannungen in niedrigen Grenzen gehalten werden. Diese Schrumpfspannungen nehmen mit dem Verhältnis der Dicken s des Abschlußteils 4 zur Dicke t des Keramikrohres 5 ab. Außerdem bedeutet die stirnseitige Befestigung an beiden Enden des Abschluß­teils 4 eine gewisse Gelenkigkeit derselben. Durch diese Gelenkigkeit wird die Federkonstante des Abschlußteils 4 niedriger als bei einer Befestigung, die einer starren Einspannung entspricht. Die erfindungsgemäße Befestigung des Abschlußteils 4 mit dem Kontaktbolzen 3 sichert außer­dem noch die bei asymmetrischen Belastungen unter großen Kurschlußströmen möglichen Verstellkräfte im Sinne einer leichten Drehung des Kontaktbolzens um das Abschlußteil 4.

[0009] Das Abschlußteil 4 ist trotz seiner geringen Federkonstanten ein elastisches Bauteil. Damit das Gehäuse nicht durch ge­ringe Erschütterungen auf- und abschwingt ist es vorteil­haft, zwischen der Führungsbuchse 8 und dem Stützkörper 9 einen elastischen Stützring 15 spaltfrei anzuordnen. Außer­dem sollte um den ortsfesten Kontaktbolzen ein Puffer 10 angeordnet werden, gegen den das Gehäuse vorzugsweise mit dem äußeren Rand des Keramikrohrs 5 bei elastischen Aus­schlägen anschlagen kann. Durch diesen Puffer werden solche elastischen Verformungen begrenzt und somit dafür gesorgt, daß die damit verbundenen Beanspruchungen auf niedrige Werte begrenzt bleiben.

Liste der Bezugszahlen

[0010] 

beweglicher Kontakt	1
ortsfester Kontakt	2
Kontaktbolzen	3
Abschlußteil	4
Enden des Abschlußteils	4a, 4b
Keramikrohr	5
Mantelrohr	6
Anschlußkörper	7
Führungsbuchse	8
Stützkörper	9
Puffer	10
Verschraubung	11
Mantelfläche der Kontaktbolzen	12
Lötverbindung	13
Stirnfläche des Keramikrohrs	14
elastischer Stützring	15

Ansprüche

1. Schaltkammer eines Vakuumschalters mit einem wenig­stens ein Isolierrohr aufweisenden Gehäuse, einem durch einen die Schaltkammer tragenden Kontaktbolzen gehaltenen ortsfesten Kontakt, einem in etwa in Rich­tung der Schalterachse beweglichen, über einen Falten­balg vakuumdicht mit dem Gehäuse verbundenen Kontakt, der den ortsfesten Kontakt in der eingeschalteten Stellung stirnseitig unter der Wirkung einer Kontakt­kraftfeder berührt, und einem das Isolierrohr mit dem Kontaktbolzen des Gehäuses vakuumdicht verbindenden, gekrümmten Abschlußteil der die beim Einschalten des Vakuumschalters entstehenden Stoßbelastungen auf das Gehäuse überträgt,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Abschlußteil (4) eine wellige Form mit wenig­stens einer vollen Welle besitzt und mit der äußeren Schnittkante an der Stirnseite (14) des als Keramik­rohr (5) ausgebildeten Isolierrohres und mit der inneren Schnittkante an der Mantelfläche (12) des den ortsfesten Kontakt (2) tragenden Kontaktbolzens (3) befestigt ist.

2. Schaltkammer eines Vakuumschalters nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Enden (4a, 4b) des Abschlußteils (4) in einem zumindest annähernd rechten Winkel zu den Befestigungs­flächen (12, 14) des Kontaktbolzens (3) und des Kera­mikrohres (5) angeordnet sind.

3. Schaltkammer eines Vakuumschalters nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die neutrale Faser (Mittellinie) des Abschluß­teils (4) wenigstens 1,5 mal länger als der Abstand (a) zwischen den Befestigungsstellen ist.

4. Schaltkammer eines Vakuumschalters nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Abschlußteil (4) aus einem Chrom-Nickel-Stahl von maximal 1 mm Wandstärke besteht.

5. Schaltkammer eines Vakuumschalters nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Befestigung des Abschlußteils (4) durch Lötverbindungen erfolgt.

6. Schaltkammer eines Vakuumschalters nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Befestigung des Abschlußteils (4) durch Schweißverbindungen erfolgt.

7. Schaltkammer eines Vakuumschalters nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Eigenbewegung des Gehäuses durch einen elastischen Stützring (15) und einen dämpfenden Puffer (10) begrenzt ist.

8. Schaltkammer eines Vakuumschalters nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Stützring (15) zwischen einer den beweglichen Kontakt (1) führenden Buchse (8) und einem festen Stützkörper (9) eingebaut ist, während der Puffer (10) mit der Stirnfläche (14) des Keramikrohrs (5) zusammen­wirkt.

Zeichnung