DE2543782A1

DE2543782A1 - Niederspannungs-kurzschlusschalter

Info

Publication number: DE2543782A1
Application number: DE19752543782
Authority: DE
Inventors: Robert M Hruda
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1974-10-10
Filing date: 1975-10-01
Publication date: 1976-04-22
Also published as: JPS5163471A; CH604358A5; GB1519046A; US3950628A

Description

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. ihg. K. HOLZEB S»AOOSBURG

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W. 763

Augsburg, den 30. September

Westinghouse Electric Corporation, Westinghouse building, Gateway Center, Pittsburgh, Allegheny County,

Pennsylvania 15222, V₀St.A.

Niederspannungs-Kurzschlußschalter

Die Erfindung betrifft einen Niederspannungs-Kurzschlußschal ter mit einem feststehenden Kontakt und einem zwischen einer 0ffen3tellung und einer Schließstellung beweglichen Kontakt.

Insbesondere handelt es sich hierbei um einen Hochstrom-Kurzschlußschalter, der hauptsächlich in elektrolytischen

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Anlagen mit Spannungen im Bereich von 5 V und Stromstärken bis zu 5000 A einsetzbar ist.

Für Hochstrom und Niederspannung ausgelegte Gleichstrom-Kurzschlußschalter dienen in elektrolytischen Anlagen zum Abschalten defekter Zellen. Diese Hochstrom-Niederspannungs-Schalter sind als Kurzschlußeinricntungen für elektrolytische Anwendungen mit Spannungen des elektrolyt is chen Bades bis zu 5 V und Stromstärken bis zu 200 000 A ausgelegt. Bekannte derartige Kurzschlußschalter sind nicht hermetisch abgeschlossen, weshalb die Kurzschlußkontakte dem Angriff der korrodierenden Atmosphäre ausgesetzt sind. Daraus ergeben sich Schwierigkeiten und die Notwendigkeit eines außerordentlich großen Wartungsaufwandes für die Kurzschlußkontakte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kurzschlußschalter der eingangs dargelegten Art so zu verbessern, daß die Kurzschlußkontakte besser gegen die korrodierende Atmosphäre elektrolytischer Anlagen geschützt sind.

Im Sinne der Lösung dieser Aufgabe ist ein solcher Niederspannungs-Kurzschlußschalter gemäß der Erfindung durch einen abdichtend an den beiden Kontakten befestigten, einen die beiden Kontakte aufnehmenden, hermetisch abgeschlossenen Raum umschließenden Balg gekennzeichnet.

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Die beiden vorzugsweise aus Kupfer und Wismut bestehenden Kontakte sind also innerhalb eines länglichen flexiblen Balges angeordnet, der zusammen mit Teilen des Kurzschlußschalters eine Dichtung bildet, um die beiden Kontakte in einer hermetisch abgeschlossenen Atmosphäre einzukapseln. Falls der Balg aus einem Metallwerkstoff hergestellt ist, kann ein Isolierring, vorzugsweise aus Keramikmaterial, innerhalb eines Teils des Balges angeordnet sein, damit kein Kurzschlußst romp fad durch den Balg gebildet ist. Die Außenoberfläche de3 Balges ist durch einen elastischen Schutzüberzug, beispielsweise aus Silikongummi oder Teflon, gegen die Außenatmosphäre geschützt. Dadurch wird eine längere Lebensdauer des Balge3 erzielt.

Die Kontakte werden von zwei hochstromleitfähigen Haltekörpern getragen, die von zwei dicken flachen Endplatten wegragen. Jeder Kontakthaltekörper ist al3o mit 3einem einen Ende mit einer hochstromleitfähigen Endplatte verbunden und trägt an seinem anderen Ende einen Kontakt. Eine Relativbewegung der beiden Endplatten wird durch Biege Verformungen des Balges ermöglicht. Die Außenflächen der beiden Endplatten sind al3 ebene, keine Vorsprünge aufweisenden Flächen ausgebildet, um die Befestigung an hochstromführenden Teilen, beispielsweise

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Stromschienen, zu erleichtern.

Zwischen den beiden Endplatten sind Führungsmittel angeordnet, um die fluchtende Lage der beiden Endplatten beizubehalten» Diese Führungsmittel können eine Anzahl von, von einer Endplatte wegragenden Stiften aufweisen, die in isolierte öffnungen der anderen Endplatte hineinragen.

Der beschriebene Kurzschluß3ehalter, der ein niedriges Profil aufweist, besitzt große ebene Kontaktflächen, die durch die Außenflächen der beiden Endplatten gebildet sind, so daß eine siche-re Verbindung mit hochstromführenden Teilen wie beispielsweise flachen Stromschienen möglich ist. Ohne sichere Kontaktherstellung mit Hilfe einer verhältnismäßig großen, flachen Fläche wäre es schwierig, die erforderlichen hohen Ströme leiten zu können.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegende Zeichnung beschrieben, welche einen Niederspannungs-Hochstrom-Kurzschlußschalter zeigt.

Der dargestellte Niederspannungs-Hochs tr om-Kurzschlußschalter IG weist zwei Kontakte 12 und 14 auf, welche

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relativ zueinander zwischen einer Offenstellung, in welcher sie einen geringen Abstand voneinander besitzen, und einer Schließstellung beweglich sind, in welcher sie aneinander anliegen. Die beiden Kontakte 12 und 14 bestehen aus einem Werkstoff mit gute'n Vers chweißungstrennei genschaften, beispielsweise aus Kupfer und Wismut. Der Kontakt 12 ist am Ende eines Haltekörpers 16 angeordnet, der aus einem gut leitenden Material wie beispielsweise Kupfer hergestellt ist. Der Haltekörper 16 ist seinerseits an einer Endplatte befestigt. Der Kontakt 14 ist am freien Ende eines Haltekörpers 20 befestigt, der von einer Endplatte 22 wegragt. Die Haltekörper 16 und 20 sind beispielsweise durch Schweißung oder Löten mit der jeweils zugehörigen Endplatte 18, 22 verbunden. Ein flexibler Balg 24 umschließt die beiden Kontakte 12 und 14 und ist abdichtend mit den beiden Haltekörpern 16 und 20 oder den Endplatten 18 und 22 verbunden, so daß er eine abgedichtete Kammer 26 für die beiden Kontakte 12 und 14 bildet«, Diese abgeschlossene Kammer 26 hat keine Verbindung mit der den Schalter 10 umgebenden, möglicherweise korrodierenden Atmosphäre. Die Kammer 26 kann evakuiert oder mit einem dielektrischen Medium, beispielsweise Stickstoff, gefüllt sein.

Da die Kontakte 12 und 14 in einer abgeschlossenen

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Umgebung angeordnet sind, wird ein Angriff durch korrodierende Chemikalien verhindert, welche in der umgebenden Atmosphäre vorhanden sein können. Die Abgeschlossenheit der Kontakte von der umgebenden Atmosphäre verlängert die Kontaktlebensdauer und verringert den V/artungs aufwand des Kurzs chlußs ehalte rs.

Der Balg 24 ist aus einem leitfähigen Metall hergestellt. Ein Isolierring 28, der einen Teil des Balges darstellt, verhindert die Bildung eines Strompfades zwischen den Endplatten 18 und 22 über den Balg. Dieser im Verlaufe des Balges angeordnete Isolierring 28 besteht vorzugsweise aus einem Werkstoff mit guter dielektrischer Festigkeit, an welchen der Balg leicht gebunden werden kann, beispielsweise aus Keramik. Der Balg 2 4 ist mit einem elastischen Schutzüberzug 30 aus Silikongummi oder Teflon überzogene Dieser Schutzüberzug verhindert einen Angriff des Balges durch eine korrodierende Atmosphäre und schützt auch den Balg 24 vor dem in der normalen Atmosphäre vorhandenen Sauerstoff, da jede dieser Bedingungen die Lebensdauer des Balges 24 sonst verkürzen könnte. Der Schutzüberzug 30 verlängert also die Balglebensdauer sowohl in einer Normalatmosphäre als auch in einer korrodierenden Atmosphäre«,

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Die Endplatten 18 und 22 sind aus einem Werkstoff mit guter elektrischer Leitfähigkeit, beispielsweise Kupfer, hergestellte Diese Endplatten 18 und 22 weisen große ebene Außenoberflächen auf, an welchen massive Leiter leicht befestigbar sind. Mit anderen Worten, kein Teil des Kurzschlußschalters ragt über die ebenen Flächen 40 und 42 der beiden Endplatten 18 und 22 hinaus. Die Endplatten 18 und 22 können jede gewünschte Form aufweisen, also beispielsweise quadratisch oder kreisförmig sein. Diese Endplatten müssen nur eine ausreichend große ebene Fläche aufweisen, an welcher stromführende Teile angeschlossen werden können, damit ein Hochstromübergang ohne übermäßige Erwärmung stattfinden kann. In gleicher Weise müssen die Querscnnittsflächen der Endplatten 18 und 22 ausreichend groß sein, um den erforderlichen Strom führen zu können und außerdem als Wärme sumpf für die infolge des Stromdurchgangs durch die Kontakthaltekörper 16 und 20 und die Kontakte 12 und 14 im Falle eines Kurzschlusses erzeugte Wärme dienen zu können. Der Abstand zwischen den Endplatten 18 und 22 i3t klein gehalten, wa3 eine gute Verteilung der durch den Stromfluß durch den Kurz3chluß3chalter 10 erzeugten Wärme bedingt. Die großen ebenen Flächen 40 und 42 ermöglichen einen guten Kontakt mit Starkstrom führenden Teilen wie beispielsweise Stromschienen.

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Von der einen Endplatte 22 ragt eine Anzahl von Führungsstiften 34 weg in öffnungen J>6 der anderen Endplatte 18. Dadurch wird das gegenseitige Fluchten der beiden Endplatten 18 und 22 sichergestellt. Wenn die Stifte aus einem leitfähigen Werkstoff bestehen, müssen Isolationen vorgesehen sein, welche einen Stromfluß zwischen den beiden Endplatten 18 und 22 durch die Stifte 34 verhindern. Die3e Isolationen können als Einsätze 38 in der Endplatte ausgebildet sein.

Das niedrige Profil des Kurzschlußschalters 10, dessen Längsachse kürzer als die Querab messung ist, ist für die War me verteilung vorteilhaft. Das niedrige Profil ermöglicht auch die Anpassung des beschriebenen Kurzschlußschalters für den Einbau in vorhandene elektrolytische Anlagen. Die Verbindung mit großen Stromschienen ist durch die großen ebenen Flächen 40 und 42 vereinfachte Da dieser Schalter nur für den Betrieb mit niedrigen Spannungen vorgesehen ist, kann der Spalt 50 zwischen den beiden Kontakten und 14 in der Offenstellung so klein als praktisch möglich 3ein.

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Claims

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Patentansprüche

feststehenden Kontakt und einem zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung beweglichen Kontakt, gekennzeichnet durch einen abdichtend an den beiden Kontakten (12, 14) befestigten, einen die beiden Kontakte aufnehmenden, hermetisch abgeschlossenen Raum (26) umschließenden Balg (24)
2. Kurzschlußschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit jedem der beiden Kontakte (12, 14) eine starre Endplatte (18, 22) fest verbunden ist.
3e Kurzschlußschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kontakte (12, 14) mit der jeweils zugehörigen Endplatte (18, 22) jeweils über einen Verbindungskörper (16, 20) verbunden sind»
4. KurZ3chlußschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungskörper (16, 20) nicht über die zugehörigen Endplatten (18,22) überstehen.
5· Kurzschlußschalter nach einem der Ansprüche 2 bis 4,

gekennzeichnet durch von einer (22) der beiden End-

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platten (18, 22) zur anderen Endplatte (18) hinragende Führungsstifte (34), und durch S ti ft auf η ahme mittel (36) in dieser anderen Endplatte«,
6. Kurzschlußschalter nach Anspruch 5» dadurch, gekennzeichnet, daß die Pührungsstiftaufnahmemittel jeweils eine Bohrung (36) in der genannten anderen Endplatte (18) und eine Isolierauskleidung (38) dieser Bohrung aufweisen,,
7. Kurzschlußschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Balg (24) aus Metall besteht und zur Vermeidung der Bildung eines elektrisch leitenden Pfades ein Isolierstück (28) enthält.
8. Kurzschlußschalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolierstück (28) ein Keramikring ist_e
9. Kurzschlußschalter nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseite des Balges (24) mit einem Schutzüberzug, der vorzugsweise aus Teflon besteht, überzogen ist.
10. Kurzschlußschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 9,

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dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kontakte Kupfer und Wismut enthalten.
11. KurzsehIuß3chalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere des flexiblen Balges (24) evakuiert ist.
12. Kurzschlußschalter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Balg (24) mit einem isolierenden Gas gefüllt ist.
13. Kurzschlußschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Keramik-Isolierring (28) zwischen den beiden Enden des Balges (2 4) angeordnet ist.
14. Kurzschluß3chalter nach einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den beiden Endplatten (18, 22) kleiner als die Querab messung der Endplatten 13t.

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