DE2416747B2

DE2416747B2 - Vakuumleistungsschalter

Info

Publication number: DE2416747B2
Application number: DE742416747A
Authority: DE
Inventors: Hifumi Yanagisawa
Original assignee: Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1973-04-06
Filing date: 1974-04-05
Publication date: 1976-12-16
Also published as: CA999624A; US3920942A; GB1444845A; JPS5343491Y2; FR2224857B1; DE2416747A1; FR2224857A1; JPS49141348U; DE2416747C3

Description

Die Erfindung betrifft einen Vakuumleistungischalter, enthaltend eine Vakuumkolben-Unterbrechereinriclv tung mit einer im wesentlichen zylindrischen Isolierumhüllung, einem Paar von metallischen Endplatten, die mit den axialen Enden der Isolierumhüllung über Abdichtungen verbunden sind, einem stationären Elektrodenstab, der durch eine der Endplatten sich axial in den Vakuumkolben erstreckt, einem beweglichen Elektrodenstab, der in axialer Richtung durch die andere Endplatte sich erstreckt und in Richtung auf die stationäre Elektrode und von dieser weg bewegbar ist, wobei die Elektroden miteinander ausgerichtet sind und an ihren vorderen Enden Kontaktstücke tragen, zwischen denen ein Lichtbogenbereich entsteht, wenn die bewegliche Elektrode von der stationären Elektrode weg bewegt wird, und mit einer Lichtbogenabschirmeinrichtung, welche ein Hauptabschirmelement mit einem axialen mittleren Teil, der den Lichtbogenbereich konzentrisch umgibt und zu diesem einen radialen Abstand hat, sowie mit axialen äußeren Endteilen, die sich in axialer Richtung vom mittleren Teil nach außen erstrecken und konzentrisch die Endteile des stationären und beweglichen Elektrodenstabes umgeben, und ein Paar von Hilfsabschirmelementen aufweist, die sich von den Innenflächen der Endplatten axial erstrecken und je einen im wesentlichen zylindrischen, eine größere axia'e Ausdehnung als das jeweilige Abdichtelemem besitzenden Teil sowie eine einen axialen Abstand zum jeweiligen gegenüberliegenden Endteil des Hauptabschirmelementes aufweisende ringförmige konkave Fläche haben.

Ein derartiger Vakuumleistungsschalter ist bekannt (GB-PSIl 90 442).

Beim bekannten Vakuumleistungsschalter sind die Hilfsabschirmelemente an ihren Enden mit Flanschen versehen, welche zwischen die Endplatten und die Abdichtelemente des Schaltergehäuses geklemmt sind. Somiv sind die Hilfsabschirmelemente nicht im Abstand von den Abdichtelementen befestigt. Da die Abdichtungen mit den Hilfsabschirmclementen elektrisch im Kontakt stehen, ist eine elektrische Beanspruchung der Abdichtungen nicht ausgeschlossen. Außerdem sind die Hilfsabschirmelemente beim bekannten Vakuumleistungsschalter mit einem zylindrischen Teil versehen, der die Endteile des Hauptabschirvnelementes überlappt. Aus dieser Überlappung ergibt sich die Notwendigkeit, daß die Außenabmessungen des Vakuumleistungsschalters, insbesondere dessen Durchmesser, relativ groß bemessen werden muß.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Vakuumleistungsschalter zu zeigen, dessen Außenabmessungen, insbesondere dessen Durchmesser, bei Vermeidung von Überlappungen der Bauteile der Lichtbogenabschirmeinrichtung verringert werden können, ohne daß die Wirkungsweise der Lichtbogenabschirmeinrichtung hierdurch beeinträchtigt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Vakuumleistungsschalter der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß jedes Hilfsabschirmelement mit dem zylindrischen Teil im radialen Abstand von der Abdichtung an der Innenfläche einer der Endplatten befestigt ist und seine konkave Fläche, ausgehend von dem axialen inneren Ende des zylindrischen Teils, sich radial nach innen und auf die innere Oberfläche der Endplatte zu erstreckt, und daß zwischen den axialen äußeren Endteilen des Hauptabschirmelementes und den axialen inneren Enden der Hilfsabschirmelemente je ein axialer Spalt vorhanden ist.

Aus der US-PS 34 62 572 ist es zwar bekannt.

zylindrisch ausgebildete Hilfsabschirmelemente im radialen Abstand von den Abdichtungen an der Innenfläche der Endplatten zu befestigen. Bei dem bekannten Vakuumleistungsschalter sind jedoch in radialer Richtung gesehen drei sich überlappende zylindrische Abschirmelemente vorgesehen, wodurch der Radius der Außenabmessung des bekannten Vakuumleistungsschalters erheblich vergrößert w^:-&

Vorteile der Erfindung sind darin zu sehen, daß ohne Beeinträchtigung der Abschirmwirkung unter Vermeidung von Überlappungen der Lichtbogenabschirmelemente insbesondere eine Durchmesserverringerung des Vakuumleistungsschalters erzielt werden kann.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der ringförmige konkave Teil jedes Hilfsabschirmelementes eine innere umlaufende Kante auf, welche den zugeordneten Elektrodenstab umgibt. Es wird hierdurch erreicht, daß der durch das Aufprallen des L.ichtbogenplasmas auf die Endplatten entstehende Metalldampf eingefangen und seine Ausdehnung auf das Innere der Hilfsabschirmelemente beschränkt werden kann.

Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, daß die äußeren Enden des Hauptabschirmelementes einen geringeren Durchmesser aufweisen als sein mittlerer zylindrischer Teil. Ferner kann dadurch, daß die freien Enden des Hauptabschirmelementes einen abgerundeten umlaufenden Rand aufweisen, die Funkenbildung an den äußeren Endteilen des Hauptabschirmelementes unterbunden werden.

Die Figuren dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung. In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Beispiel einer bekannten Vakuumkolben-Unterbrechereinheit eines Vakuumschalters, bei dem mehrere Lichtbogenumhüllungselemente (Lichtbogenabschirmelemente) verwendet werden,

F i g. 2 eine ähnliche Ansicht wie in F i g. 1, jedoch ein anderes Ausführungsbeispiel der Vakuumkolben-Unterbrechereinrichtung, bei der ebenfalls mehrere Lichtbogenumhüllungselemente (Lichtbogenabschirmelemente) verwendet werden und

Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer Vakuumkolben-Unterbrechereinrichtung in einem Leistungsschalter gemäß der Erfindung.

Im einzelnen sollen anhand der Fig. 1 die Nachteile, welche einem Leistungschalter gemäß dem Stand der Technik anhaften, aufgezeigt werden.

Dieser Leistungsschalter besitzt eine Vakuumkolben-Unterbrechereinrichtung mit einer Lichtbogenumhüllungseinrichtung (Lichtbogenabschirmeinricntung), die aus zwei Arten von Lichtbogenumhüllungselementen (Abschirmelementen) besteht. Diese Einrichtung besitzt drei Stücke der Lichtbogenumhüllungselemente.

In der F i g. 1 weist die Vakuumkolben-Unterbrechereinrichtung des Vakuumschalters einen Vakuumkolben auf, der im wesentlichen aus der Isolierumhüllung 10 und einem Paar oberer >md unterer Metallendplatten 12 und 14 zusammengesetzt ist. Diese Endplatten sind fest und hermetisch dicht mit der Isolierumhüllung 10 verbunden. Hierzu dienen an den axialen Enden Metall-Isolation-Abdichtelemente 16 und 18, welche Teile der Isolierumhüllung 10 bilden. Diese Isolierumhüllung 10 enthält ein Paar zylindrischer Bauteile 20 und 22, welche gewöhnlich aus Glas oder Keramik bestehen. Die beiden zylindrischen Bauteile 20 und 22 sind an ihren axiaien äußeren Enden mit der oberen und unteren Endplatte 12 und 14 über die Abdichtelemente 16 und 18 verbunden. Ihre axialen inneren Enden sind miteinander über ein ringförmiges Verbindungsteil 24 verbunden. Ein stationärer Elektrodenstab 26 erstreckt sich axial in den Vakuumkolben durch die obere Endplatte 12 und trägt an seinem vorderen Ende ein elektrisches Kontaktelement 28. Der stationäre Elektrodenstab 26 ist am Vakuumkolben oder an einem stationären Aufbau, der unabhängig von den Vakuumkolben ist, befestigt Die stationäre Elektrode ist mit einer Zuleitung zum Vakuumschalter elektrisch verbunden. Die untere Endplatte 14 des Vakuumkolbens ist mit einer mittleren öffnung 14 a versehen. Durch diese öffnung erstreckt sich ein beweglicher Elektrodenstab 30 axial in den Vakuumkolben. Der bewegliche Elektrodenstab 30 verläuft ausgerichtet mit dem stationären Elektrodenstab 26 und trägt an seinem vorderen Ende ein elektrisches Kontaktelement 32, das dem an dem stationären Elektrodenstab 26 gleicht. Der bewegliche Elektrodenstab 30 verläuft ausgerichtet mit dem stationären Elektrodenstab 26 und trägt an seinem vorderen Ende ein elektrisches Kontaktelement 32, das dem an dem stationären Elektrodenstab 26 gleicht. Der bewegliche Elektrodenstab 30 ist elektrisch mit einer Ausgangsleitung des Vakuumschalters verbunden. Mechanisch ist er mit einem Betätigungselement eines Steuermechanismus, der gewöhnlich unterhalb der Unterbrechereinrichtung angeordnet ist, verbunden. Dieser Steuermechanismus und das Betätigungselement sind jedoch nicht näher dargestellt. Der bewegliche Elektrodenstab 30 wird demgemäß mittels des Steuermechanismus so bewegt, daß er in axialer Richtung auf den stationären Elektrodenstab 26 zu und von diesem weg bewegt werden kann, so daß eine elektrische Verbindung oder ein Unterbrechen des Kontaktes zwischen den Kontaktelementen 28 und 32 hergestellt wird. Die Kontaktelemente befinden sich auf den stationären und beweglichen Elektrodenstäben 26 und 28. Die mittlere öffnung 14 a in der unteren Endplatte 14 des Vakuumkolbens ist mittels eines Balges 34 abgedichtet. Dieser verbindet die Endplatte 14 mit dem beweglichen Elektrodenstab 33 und ist zwischen diese beiden Bauteile geschaltet.

Wenn der bewegliche Elektrodenstab 30 in axialer Richtung auf den stationären Elektrodenstab 26 zu bewegt wird, wird das Kontaktelement 32 auf dem beweglichen Elektrodenstab 20 mit dem Kontaktelement 32 auf dem stationären Elektrodenstab 26 in Kontakt gebracht, so daß eine elektrische Verbindung zwischen den beiden Elektrodenstäben 26 und 30 hergestellt wird. Wenn andererseits der bewegliche Elektrodenstab 30 in axialer Richtung von dem stationären Elektrodenstab 26 weg bewegt wird, ist das Kontaktelement 32 vom Kontaktelement 28 in einem Abstand angeordnet, so daß ein Lichtbogenbereich 36 zwischen den im Abstand angeordneten Kontaktelementen 28 und 32 entsteh'. Um die Isolierumhüllung 10 von dem Metalldampf des Lichtbogens, der hierbei erzeugt wird, zu schützen, ist in den Vakuumkolben der Vakuumkolben-Unterbrechereinrichtung eine Lichtbogcnumhüllungseinrichtung eingebaut, welche ein Hauptlichtbogenumhüllungselement (Hauptabschirmelement) 38 aufweist. Dieses wird vom ringförmigen Verbindungsteil 24 über einen Ringträger 39 gehalten. Ferner ist ein Paar von zylindrischen Hilfslichtbogenumhüllungselementen (Hilfsabschirmelementen) 42 und 44 vorgesehen. Diese werden von den oberen und unteren Endplatten 12 und 14 des Vakuumkolbens getragen. Das Hauptlichtbogenumhüllungselement 38

besitzt einen axialen Zwischenteil 38 a, welcher konzentrisch in einem bestimmten Abstand den Lichtbogenbereich 36 bzw. in anderen Worten die Kontaktelemente 28 und 32 umgibt. Ferner enthält das Hauptlichtbogenumhüllungselement obere und untere Endteile 38 b und 38 c, welche sich axial nach außen von dem Zwischenteil 38 a erstrecken. Diese umgeben konzentrisch die inneren bzw. vorderen Endteile der stationären und beweglichen Elektrodenstäbe 26 und 30 und sind von diesen in einem bestimmten radialen Abstand angeordnet. Der Zwischenteil 38 a des Hauptlichtbogenumhüllungselementes 38 befindet sich nahe an der Isolierumhüllung 10, während die oberen und unteren Endteile 38 ft und 38 c des Hauptlichtbogenumhüllungselementes 38 verringerte Durchmesser aufweisen und demgemäß radial nach innen verlaufen und weiter von der Isolierumhüllung 10 entfernt sind. Andererseits erstrecken sich die oberen und unteren Hilfslichtbogenumhüllungselemente 40 und 42 axial von den Innenflächen der oberen und unteren Endplatten 12 und 14 und besitzen axiale innere Endteile, welche konzentrisch und im Abstand hiervon die oberen und unteren Endteile 38 b und 38 c, welche verringerte Durchmesser aufweisen, ein Ringspalt 44 wird demgemäß zwischen dem oberen Endteil 38 b des Hauptlichtbogenumhüllungselementes 38 und dem unteren Endteil des oberen Hilfslichtbogenumhüllungselementes 40 gebildet. In gleicher Weise wird auch ein Ringspalt 46 zwischen dem unteren Ende 38 c des Hauptlichtbogenumhüllungselementes 38 und dem oberen Ende des unteren Hilfslichtbogenumhüllungselementes 42, wie dargestellt, gebildet Mit dem Bezugszeichen 48 ist ein im wesentlichen kappenförmiges Balgumhüllungselement 48 bezeichnet, das von dem beweglichen Elektrodenstab 30 getragen wird. Dieses Umhüllungselement dient zum Schutz des Balges 34 gegenüber dem Lichtbogenplasma.

Mit den so angeordneten Lichtbogenumhüllungselementen wird ein Hauptteil des Lichtbogenplasmas, das zwischen den Kontaktelementen 28 und 32 bei der Auseinanderbewegung der beweglichen Elektrode 30 von der stationären Elektrode 26 erzeugt wird, von dem Hauptlichtbogenumhüllungselement 38 abgefangen, so daß die Metallpartikel des Plasmas hauptsächlich von dem Hauptlichtbogenumhüllungselement 38 eingefangen werden. Die restlichen Teile des Lichtbogenplasmas werden jedoch vom Hauptlichtbogenumhüllungselement 38 nicht eingefangen und können daher durch die offenen axialen Enden des Hauptlichtbogenelementes 38 in Richtung zu den oberen und unteren Endplatten 12 und 14 aus dem Hauptlichtbogenumhüllungselement 38 hinausgelangen. Die Metallpartikel des Lichtbogenplasmas, welche somit außerhalb der Umfassung des Hauptlichtbogenumhüllungselementes 38 gelangen, prallen auf die inneren Oberflächen der oberen und unteren Endplatten 12 und 14 auf und werden von dort zurückgeleitet in Richtung auf die Ringspalte 44 und 46 zwischen den oberen und unteren Endteilen 38 b und 38 c des HauptlichtbogenumhüHungselementes 38 und den axialen überlappenden Teilen der oberen und unteren Hilfslichtbogsnumhüllungselemente 40 und 42. Die Isolierumhüllung 10 wird auf diese Weise hauptsächlich vom Hauptlichtbogenumhüllungselement 38 gegenüber dem Lichtbogenplasma abgeschirmt Erst in zweiter Linie erfolgt eine Abschirmung mittels der Hilfslichtbogenumhüllungselemente 40 und 42. Damit die Isolierumhüllung 10 in ausreichendem Maße vom Lichtbogenplasma isoliert ist, ist es wichtig, daß die Ringspalten 44 und 46 eine genügend große axiale Längsausdehnung besitzen, woraus jedoch eine Vergrößerung der axialen Länge des Vakuumkolbens resultiert. Da darüber hinaus die Ringspalten 44 und 46 ringförmig um die Achse des Vakuumkolbens gebildet sind, muß die Isolierumhüllung 10 einen Durchmesser aufweisen, der groß genug ist, um genügend radiale Zwischenräume zwischen dem Hauptlichtbogenumhüilungselement 38 und den Hilfslichtbogenumhüllungselementen 40 und 42

ίο zu erhalten. Hieraus resultiert eine Vergrößerung der axialen Längsausdehnung und des Durchmessers des Vakuumkolbens. Dies bedeutet, daß der Gesamtaufbau ebenfalls vergrößert wird, woraus die Herstellungskosten und der Herstellungsaufwand der Vakuumkolben-Unterbrechereinheit, wie im vorstehenden schon erwähnt, sich erhöhen.

Diese Nachteile werden zum Teil durch die Lichtbogenumhüllungseinrichtung, welche in der Vakuumkolben-Unterbrechereinrichtung der F i g. 2 eingebaut ist, behoben. Die verbesserte Ausführungsform der bekannten Lichtbogenumhüllungseinrichtung gemäß Fig.2 besitzt zusätzlich zum Balgumhüllungselement 48 ein Hauptlichtbogenumhüllungselement 50, das vom Verbindungsteil 24 der Isolierumhüllung 10 über einen ringförmigen Träger 52 gehalten wird. Ferner sind ein Paar von Hilfslichtbogenumhüllungselementen 54 und 56 vorgesehen, welche von den oberen und unteren Endplatten 12 und 14 des Vakuumkolbens gehalten werden. Das Hauptlichtbogenumhüllungselement 50 besitzt einen axialen Zwischenteil 50 a, der konzentrisch den Lichtbogenbereich 36 umgibt und einen radialen Abstand zu diesem aufweist, d. h. er umgibt auch die elektrischen Kontaktelemente 28 und 32 und weist auch zu diesen einen Abstand auf. Das Hauptlichtbogenumhüllungselemem besitzt ferner obere und untere Endteiie 50 b und 50 c, weiche sich in axialer Richtung nach außen und in radialer Richtung nach innen vom Zwischenteil 50 a erstrecken. Diese Endteile sind konzentrisch bezüglich der inneren bzw. vorderen Endteile der stationären und beweglichen Elektrodenstäbe 26 und 30 angeordnet und umgeben diese und weisen in radialer Richtung einen Abstand zu diesen auf. Um die Erzeugung von Funken an den offenen Enden der Hauptlichtbogenumhüllung 50 zu unterdrücken, besitzen die oberen und unteren Endteile 50 b und 50 c der Hauptlichtbogenumhüllung 50 umlaufende Kanten 50 d und 50 e, von denen jede in Schleifenform abgerundet ist, wie es in der Figur dargestellt ist Andererseits besitzen die Hilfslichtbogenumhüllungselemente 54 und 56 im allgemeinen einen gebogener Querschnitt und sind an ihren Spitzen bzw. an ihren Bodenteil an die Innenflächen der oberen und unterer Endplatten 12 und 14 befestigt Die oberen und unterer Hilfslichtbogenumhüllungselemente 54 und 56 besitzei somit konkave innere Flächen, welche den benachbar ten axialen Enden des Hauptlichtbogenumhüllungsele mentes 50 gegenüberliegen. Die Hilfslichtbogenumhül lungselemente 54 und 56 besitzen Randteile 54 a um 56 b, welche ebenfalls in Schleifenformen abgerunde

sind, so daß die Bildung von Funken hier verhinder wird Diese abgerundeten Randteile 54a und 566 de oberen und unteren Hilfslichtbogenumhüllungselernen te 54 und 56 umgeben konzentrisch die abgerundetei Endteile 50f> und 5Oe des Hauptlichtbogenumhüllungs elementes 50 und weisen nach außen hin radial eine Abstand zu diesen auf. Auf diese Weise wird ei Ringspalt 58 zwischen den abgerundeten Endteilen 50 des Hauptlichtbogenumhüllungselementes 50 und dei

abgerundeten Randteil 54a des oberen Hilfslichtbogenumhüllungselementes 54 gebildet. Ferner w.rd ein Ringspalt 60 zwischen dem abgerundeten unteren Randteil 5Oe des Hauptiichtbogenumhüllungselementes und dem abgerundeten Randteil 56a des unteren Hilfslichtbogenumhüllungselementes SG'gebildet, wie das im einzelnen dargestellt ist. Da auf d.eseWe.scd^ Ringspalte 58 und 60 ringförmig um d.e Achse des Vakuumkolbens geformt werden, ist es notwendι* daß die Haupt- und Hilfslichtbogenumhullungselemente eine ausreichende axiale Länge aufweisen und außerdem die Hilfslichtbogenumhüllungselemente genügend große Durchmesser besitzen, damit geeignete Zwrfchenräume zur Bildung der Ringspa te 58 _ und 60 vorhanden sind. Die Nachteile, welche bei der Unterbrechereinheit in der Fig. 1 auftreten sind dahe auch bei dieser Unterbrechere.nhe.t. welche in der Fig. 2 dargestellt ,st. gegeben, obgleich letztere eine axiale Längsausdehnung aufweist, wekrhe relativ um Durchmesser kürzer ist als die bcn dτ vorher beschriebenen Ausführungsform. Das Wesen hch be, der Erfindung besteht darin, d^ß anstelle eines Rmgspal.es zwischen dem Hauptlichlbogenumhullungse ement und jedem der Hilfslichtbogenumhültangjelemente ein sich in axialer Richtung erstreckender Spalt vorgesehen wird, so daß eine wesentliche Verringerung des Durchmessers und auch der axialen Längsausdehder bnterbrechereinheit erzieh wird.

daher auch auf die Ausführungsform gemäß der F. g._3 zutreffen, ausgenommen die Lichtbogenumnunun^^ richtune Es sei jedoch darauf hingewiesen, da» die

L^

Ben Art auch in einem Vakuumkolben-Unterbrecher.

Tr emen anderen Aufbau hat, zur Anwendung kommen

Die Lichtbogenumhüllungseinrichtung fhPnlJnter-F ig. 3, welche einen Teil der Vakuumkolben-Unter brechereinrichtung des Vakuumschalters gemäß der mS ™ldet.^genthä.t ein Haupt.ichtbogenumhu-

lungselement 32, das vom ^^Lrt^ dunesteil 24 der Isolierumhüllung 10 über einen SträLΊα getragen wird. Ferner ist ein Paar von oSnTndllren^

ten 66 und 68 vorgesehen. D.ese werden *rett von den oberen und unteren MetaUendpal^J J2 -d U des Vakuumkolbens getragen. Das Hauptlicnt lungselement 62 ist im wesentlichen ausgebildet und besitzt ein axiales Zwiscne obere und untere Endteile 626 und 62c. ^""J_n nach außen hin und radial nach ^nvomZw « 62a erstrecken. Das zylindrische Zwischenteil 62* des Hauptlichtbogenumhflllungselementesöumpbtkon zentrisch den Lichtbogenspalt ^w. L.chtbogenbere^ 36. Das bedeutet, daß dieser Zwischenteil auch *e elektrischen Kontaktelemente 28 und Mumgib und von diesen in axialer Richtung nach außer, hingesehen einen Abstand aufweist Das gleiche tnfft au ch furdie stationären und beweglichen Elektrodenstabe 26 und» zu. Andererseits umgeben die oberen uncI uferen Endtdle62ftund62cdesHauptlichtl»genunihuHungse

lementes 62 konzentrisch die inneren bzw. die^orderen Endteile des stationären und des beweglichen Elektro denstabes 26 und 30 und weisen von diesen in radialer
Richtung gesehen einen Abstand auf. Der untere Endteil
62cumgibt gleichfalls konzentrisch das Balgumhüllungselement 48, das in seinem Inneren einen Teil des Balges
34 enthält. Das Zwischenteil 62a des Hauptlichlbogenumhüllungselementes 62 ist in radialer Richtung in der
Nähe der Isolierumhüllung 10 angeordnet. Die oberen
und unteren Endteile 62b und 62cdes Lichtbogenumhüllungselementes 62 besitzen verringerte Durchmesser
ίο und sind daher in radialer Richtung weiter von der
Isolierumhüllung 10 entfernt, wie das im einzelnen
dargestellt ist. Die oberen und unteren Endteile 62b und
62c des Hauptlichtbogenumhüllungselementes 62 besitzen, wie dargestellt, darüber hinaus umlaufende Ränder
62c/und 62e, welche in Form eines Reifens abgerundet
sind, so daß die Entstehung von Funken an diesen
Rändern verhindert wird. Das obere Hilfslichtbogenumhüllungselement 66 besitzt einen zylindrischen Teil 66a.
der sich axial nach innen von der inneren Flache der
jo oberen Endplatte 12 des Vakuumkolbens erstreckt. In
radialer Richtung befindet er sich nahe an der Metall-Isolation-Abdichtung 16. welche zwischen der
oberen Endplatte 12 und der Isolierumhüllung 10 vorgesehen ist. Dieses obere Hilfslichtbogenumhüllungselement besitzt eine axiale Längsausdehnung, die wesentlich größer ist als die Längsausdehnung des hüllungselementes 62 und dem unteren Hilfslichtbogenumhüllungselement 68 erstreckt.

66b, der sich radial nach innen und axial nach außen vom zylindrischen Teil 66a erstreckt. Dieser ringförmige Teil besitzt eine innere umlaufende Kante 66a, welche konzentrisch den stationären Elektrodenstab 26 umgibt und von diesem einen radialen Abstand aufweist. Ferner besitzt das Hilfslichtbogenumhüllungselement eine konkave innere Oberfläche, welche dem oberen Ende des HaupllichibogenurnhüHungselernentes 62 gegenüberliegt. Ein Spalt 70 wird somit geformt, der sich in axialer Richtung zwischen dem oberen Ende des Hauptlichtbogenumhüllungselementes 62 und dem oberen Hilfslichtbogenumhüllungselement 66 erstreckt. Das untere Hilfslichtbogenumhüllungselement 68 ist ähnlich geformt wie das obere Hilfslichtbogenumhüllungselement 66. Es hat ebenfalls einen im wesentlichen zylindrischen Teil 68a, der sich axial nach innen von der unteren Endplatte 14 aus erstreckt. Außerdem liegt er nahe am Abdichtungselement 18 und ist wesentlich länger als dieses Abdichtelement. Außerdem weist das untere Hilfslichtbogenumhüllungselement einen Ringteil 68b auf, der sich radial nach innen und axial nach so außen vom zylindrischen Teil 68a erstreckt. Diesel besitzt eine innere umlaufende Kante 68c, welche der beweglichen Elektrodenstab 30 umfaßt und demgemäL auch den Balg 34. Außerdem weist das unten Hilfslichtbogenumhüllungselemem eine konkave innen 55 Oberfläche auf, welche dem unteren Ende de: HauptlichtbogenumhüHungselementes 62 gegp-iüber liegt. Es wird somit ein Spalt 72 gebildet, der sich axia zwischen dem unteren Ende des Hauptlichtbogenum Abdichtungselementes 16. Das obere Hilfslichtbogen 60 Umhüllungselement 66 besitzt ferner einen Ringte Die Ionen und Metallteilchen des Lichtbogenplasma: welche in dem Lichtbogenbereich 36 gebildet werdet wenn der bewegliche Elektrodenstab 30 von der stationären Elektrodenstab 26 weg bewegt win 65 werden zum größten Teil von dem Hauptlichtbogenurr hüllungslement 62 abgefangen. Teile des Lichtboger plasmas, welche durch die oberen und unteren offene Enden außerhalb des HauptlichtbogenumhüllungseU

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mentes 62 gelangen können, erreichen somit die ringförmigen Zwischenräume zwischen den oberen und unteren Endplatten 12 und 14 und den ringförmigen Teilen 666 und 686der oberen und unteren Hilfslichtbogenumhüllungselemente 66 und 68. Sie gelangen hierbei durch die mittleren Öffnungen, welche von den ir.neren umlaufenden Kanten 66c und 68c gebildet werden. Außerdem treffen sie teilweise auf die konkave innere Oberfläche der ringförmigen Teile 666 und 686, so daß sie teilweise von den Hilfslichtbogenumhüllungselementen 66 und 68 aufgefangen werden. Auch werden sie zum Teil von der konkaven Oberfläche der Hilfselemente rückwärts zum Hauptlichtbogenumhüllungselement 62 zurückgeleitet, während die ringförmigen Teile 666 und 686 der Hilfslichtbogenumhüllungselemente 66 und 68 wirkungsvoll sind im Auffangen und Zurückleiten des Lichtbogenplasmas, dienen die zylindrischen Teile 66a und 68a der Hilfslichtbogenumhüllungselemente 66 und 68 zur Erniedrigung der elektrischen Feldstärken, welche bestrebt sind, um die

Metall-lsolation-Abdichtelemente 16 und 18 sich zu konzentrieren. Wenn es erwünscht ist, können die zylindrischen Teile 66a und 68a der Hilfslichtbogenumhüllungselemente in die ringförmigen Teile 666 und 66c über Randbereiche, welche abgebogen sind, übergehen, so daß eine weitere Erniedrigung der elektrischen Feldstärke um die Abdichtelemente 16 und 18 herum erzielt wird. Hierdurch wird die Entstehung von Funken um die Abdichtelemente 16 und 18 herum verhindert. Die axiale Längsausdehnung eines jeden der Spalte 70 und 72 wird in der Weise ausgewählt, um eine ausreichende Stehspannung zwischen dem Hauptlichtbogenumhüllungselement 62 und jedem der oberen und unteren Hilfslichtbogenumhüllungselemente 66 und 68 zu gewährleisten.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß die folgender. Vorteile beim Vakuumleistungsschaitcr gemäß der Erfindung durch die spezielle Ausgestaltung der Lichtbogenumhüllungseinrichtung erzielt werden können:

a) Dadurch, daß das Hauptlichtbogenumhüllungselement 62 in axialer Richtung von den Hilfslichtboge'iumhüllungselementen 66 und 68 nicht überlappt wird, können die Längsausdehnungen der Haupt- und Hilfslichtbogenumhüllungselemente sowie die Durchmesser der Hilfslichtbogenumhüllungselemenie wesentlieh verringert werden, so daß der Gesamtaufbau des Vakuumkolbens eine wesentlich kleinere Gestalt aufweist. Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel hat sich herausgestellt, daß der Durchmesser des Vakuumkolbens der Vorrichtung in der F i g. 3 um etwa 20 % gegenüber dem des Vakuumkolbens mit der Lichtbogenumhüllungseinrichiung beispielsweise in der F i g. 1 oder in der F i g. 2 verringert werden kann.

b) Dadurch, daß die Spalte, welche die notwendige Stehspannung zwischen dem Hauptlichtbogenabschir-

M mungselement und dem Hilfslichtbogenabschirmungselement herstellen, sich in axialer Richtung des Vakuumkolbens erstrecken, muß die Längsausdehnung des Vakuumkolbens nicht vergrößert werden, sondern kann wesentlich verringert werden. Dies beruht darauf daß jedes der Hilfslichtbogenumhüllungselemente einen Teil, der nahe dem Abdichtelement gelegen ist, und einen Teil aufweist, der das Lichtbogenplasma in das Hauptlichtbogenumhüllungselemente zurückleitet, so daß die elektrische Feldstärke, welche auf die Abdichtelemente einwirkt, wesentlich verringert werden kann.

c) Aufgrund der wesentlichen Verringerung dei axialen Längsausdehnung der Haupt- und Hilfslichtbo genumhüllungselemente und des Durchmessers dei Hilfslichtbogenumhüllungselemente kann der Aufwanc für die Herstellung und installation des Vakuumschalters beträchtlich verringert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vakuumleistungsschalter, enthaltend eine Vakuumkolben-Unterbrechereinrichtung mit einer im wesentlichen zylindrischen Isolierumhüllung, einem Paar von metallischen Endplatten, die mit den axialen Enden der Isolierumhüllung über Abdichtungen verbunden sind, einem stationären Elektrodenstab, der durch eine der Endplatten sich axial in den Vakuumkolben erstreckt, einem beweglichen Elektrodenstab, der in axialer Richtung durch die andere Endplatte sich erstreckt und in Richtung auf die stationäre Elektrode und von dieser weg bewegbar ist, wobei die Elektroden miteinander ausgerichtet sind und an ihren vorderen Enden Kontaktstücke tragen, zwischen denen ein Lichtbogenbereich entsteht, wenn die bewegliche Elektrode von der stationären Elektrode weg bewegt wird, und mit einer Lichtbogenabschirmeinrichtung, welche ein Hauptabschirmelement mit einem axialen mittleren Teil, der den Lichtbogenbereich konzentrisch umgibt und zu diesem einen radialen Abstand hat, sowie mit axialen äußeren Endteilen, die sich in axialer Richtung vom mittleren Teil nach außen erstrecken und konzentrisch die Endteile des stationären und beweglichen Elektrodenstabes umgeben, und ein Paar von Hilfsabschirmelementen aufweist, die sich von den Innenflächen der Endplatten axial erstrecken und je einen im wesentlichen zylindrischen, eine größere axiale Ausdehnung als das jeweilige Abdichtelement besitzenden Teil sowie eine einen axialen Abstand zum jeweiligen gegenüberliegenden Endteil des Hauptabschirmelementes aufweisende ringförmige konkave Fläche haben, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Hilfsabschirmelement (66, 68) mit dem zylindrischen Teil (66 a,68 a) im radialen Abstand von der Abdichtung (16, 18) an der Innenfläche einer der Endplatten (12,14) befestigt ist und seine konkave Fläche (66 b, 68 b), ausgehend von dem axialen inneren Ende des zylindrischen Teils (66 a, 68 a), sich radial nach innen und auf die innere Oberfläche der Endplatte zu erstreckt, und daß zwischen den axialen äußeren Endteilcn (62 d 62 e) des Hauptabschirmelementes (62) und den axialen inneren Enden der Hilfsabschirmelemente je ein axialer Spalt (70,72) vorhanden ist.

2. Vakuumleistungsschalter nach Ansp'uch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ringrörmige konkave Teil (66 b, 68 b) jedes Hilfsabschirmolementes (66,68) eine innere umlaufende Kante (6€ c, 68 c) aufweist, welche den zugeordneten Elektrodenstab (26,30) umgibt.

3. Vakuumleistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußciCTi Enden (62 b, 62 c) des Hauptabschirmelementes (ß'.J) einen geringeren Durchmesser aufweisen als sein mittlerer zylindrischer Teil (62 a).

4. Vakuumleistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden (62 d, 62 e) des Hauptabschirmelementes (62) einen abgerundeten umlaufenden Rand aufweisen.

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