DE4014768A1

DE4014768A1 - Axialmagnetfeld-schaltstueckanordnung in einer vakuumschaltkammer

Info

Publication number: DE4014768A1
Application number: DE19904014768
Authority: DE
Inventors: Ernst Prof Dr Techn Slamecka
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-05-03
Filing date: 1990-05-03
Publication date: 1990-11-29

Description

Gegenstand der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Axialmagnetfeld-Schaltstück anordnung in einer Schaltkammer für Vakuumschalter mit Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Stand der Technik

Bei den bekannten, gattungsgemäßen Axialmagnetfeld-Schalt stückanordnungen befinden sich die Windungsanordnungen zur Erzeugung des axialen Magnetfeldes innerhalb des eva kuierten Raumes der Schaltkammer. Diese Konstruktionsform hat zur Folge, daß die Windungskörper aus Spezialkupfer angefertigt werden müssen, was die Herstellungskosten erhöht. Außerdem wird die Abfuhr der in den Windungen enstehenden Stromwärme erschwert. Schließlich vergrös sert eine Windungsanordnung im evakuierten Raum der Schalt kammer zumindest das Volumen dieses Raumes.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gat tungsgemäße Vakuumschaltkammer mit darin befindli chen gattungsgemäßen Schaltstückanordnungen derart zu verbessern, daß der zu evakuierende Raum der Schaltkammer und die Anzahl der darin angeordneten Schaltstückteile kleiner werden.

Lösung der Aufgabe und damit verbundene Vorteile

Die Erfindungsaufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vakuumschaltkammer mit darin befindlichen gattungs gemäßen Schaltstückanordnungen durch das kennzeich nende Merkmal des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteil hafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes wer den in den Unteransprüchen beschrieben.

Durch die Anwendung des Erfindungsgegenstandes lassen sich die Windungsanordnungen aus genormtem Leitungs kupfer für den Elektromaschinenbau herstellen. Stromwärmeverluste werden direkt in die Umgebungs atmosphäre abgeführt. Die Abmessungen der Schaltkammer verkleinern sich und das Evakuierungsverfahren nimmt eine kürzere Zeit in Anspruch.

Ausführungsbeispiele

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind durch Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben; es zeigen:

Fig. 1 Längsschnitt einer Vakuumschaltkammer mit Napfwand-Windungsanordnung;

Fig. 2 Längsschnitt einer Vakuumschaltkammer mit Kreisring-Windungsanordnung;

Fig. 3 Draufsicht auf Windungsanordnung gemäß Fig. 2.

Zu Fig. 1:
Die in der Fig. 1 dargestellte Vakuumschaltkammer 1 besteht aus einem metallischen Kammerzylinder 2 und aus einem daran einseitig angeordneten Durchführungsisola tor 3. Auf gemeinsamer Achse sind ein feststehendes Schalt stück 4 und ein gleichartig aufgebautes bewegbares Schalt stück 4′ angeordnet. Das bewegbare Schaltstück wird durch einen nicht dargestellten Schalterantrieb betätigt.

Das feststehende Schaltstück setzt sich zusammen aus ei nem Stromleiterbolzen 5, aus einem napfförmigen Kontakt- und Windungsträger 6, in dessen Wand 7 zur Achse geneigte Schlitze 8 angebracht sind, und aus einer Kontakt- und Elektrodenscheibe 9; die Wandschlitze sind durch ihre Mittellinien angedeutet. Durch den Boden 11 des Kammerzy linders erstreckt sich kammereinwärts eine Durchführung 10. Darin ist das feststehende Schaltstück als komplett vor montierte Baugruppe derart eingefügt, daß die über den Napfrand hinausreichende Kontakt- und Elektrodenscheibe mit ihrem gebördelten Rand die Stirnseite der Durchfüh rung umfaßt und damit vakuumdicht verlötet ist.

Somit befindet sich die aus den Windungsabschnitten 17 zusammengesetzte Windungsanordnung des festste henden Schaltstücks 4 außerhalb des evakuierten Raumes 19 der Schaltkammer.

Auf der Seite des bewegbaren Schaltstücks 4′ ist ein Faltenbalg 12 durch eine vakuumdicht angeschlossene Hülse mit unterschiedlichem Durchmesser 13,14,15 in Richtung auf den evakuierten Raum 19 des Kammerzylin ders verlängert. Das Endstück 15 der Hülse umfaßt den Napf 6′ und ist vakuumdicht mit der bewegbaren Kontakt und Elektrodenscheibe 9′ mit napfförmiger Vertiefung verbunden, wozu diese napfförmige Kontakt- und Elek trodenscheibe gleichfalls einen gebördelten Rand hat. Die Schlitze 8′ in der Wand 7′ des bewegbaren Napfes 6′ besitzen dieselbe Neigung zur Schaltstückachse wie die Schlitze 8 in der Wand 7 des feststehenden Napfes 6. Somit befindet sich auch die aus den Windungsabschnit ten 17′ bestehende Windungsanordnung des bewegbaren Schalt stücks 4′ außerhalb des evakuierten Raumes des Kammer zylinders. Auch das bewegbare Schaltstück stellt mit Falten balg und Verlängerungshülse eine selbständige Baugruppe dar. Die Verlängerungshülse 13, 14, 15 ist aus gleichem oder ähnlichem Material hergestellt wie der Metallfaltenbalg, d. h. aus nichtrostendem Stahl; die Wandstärke beträgt nur den Bruchteil eines Millimeters. Daher ist der elektrische Neben schluß der Windungsabschnitte in der Napfwand durch das Endstück 15 vernachläßigbar. Rechts von der Mittellinie des Kammerzylinders setzt sich das Mittelstück 14 der Ver längerungshülse in einem Schirmkörper 23 fort. Mit seiner Unterseite ist der Faltenbalg an einem Flansch des hohl zylindrischen Ansatzes 20 an der Abschlußplatte 21 befes tigt. Diese Abschlußplatte umfaßt mit dem gebördelten Rand den Durchführungsisolator vakuumdicht. Mit seiner Innenseite umfaßt der Ansatz 20 einen Führungskörper 16 für den bewegbaren Stromleiterbolzen 5′.

Gemäß Fig. 2 werden für die Erzeugung des axialen Mag netfeldes Kreisringabschnitte 30, 30′ an dem feststehen den und bewegbaren Schaltstück 31, 31′ verwendet.

Die Kreisringe sind an radialen, von den Stromleiterbol zen 5, 5′ ausgehenden Stromleitern 32, 32′ befestigt. An jedem Schalt stück erstrecken sich die Enden der Kreisringabschnitte in dieselbe Umfangsrichtung, wobei diese Richtung von Schaltstück zu Schaltstück entgegengesetzt ist. An die Enden der Kreisringabschnitte schließen sich kreis einwärts Stromleiter 33, 33′ an. Daran ist ein zentraler Kontaktansatz 35, 35′ angeordnet, der die Elektrodenschei ben 34, 34′ durchdringt und von dieser vollständig umge ben ist.

Die vakuumdichte Verbindung des Kontakt- und Elektroden körpers 35′, 34′ mit dem Endstück 15 der Verlängerungshülse erfolgt an dem gebördelten Rand 44′ der Elektroden scheibe. Somit befindet sich die aus den Kreisringab schnitten 30′ zusammengesetzte Windungsanordnung des bewegbaren Schaltstücks 31′ außerhalb des evakuierten Raumes des Kammerzylinders.

Die Einführung des feststehenden Schaltstücks 31 in den Kammerzylinder 2 ist folgendermaßen gelöst: Im Boden 11 ist eine sich auswärts erstreckende Durchführung 36 an geordnet mit einem Stopflansch 37 an der Stirnseite. An der Innenseite der Wand der Durchführung ist eine zy lindrische Hülse 29 aus z. B. nichtrostendem Stahl ange ordnet und mit der Wandoberfläche vakuumdicht verbunden. Mit dieser Hülse ist der gebördelte Rand der Elektroden scheibe 34 vakuumdicht verbunden, sodaß die Kreisring abschnitte 30 der Windungsanordnung an dem feststehenden Schaltstück 31 außerhalb des evakierten Raumes 19 des Kammerzylinders liegen. Der Spalt zwischen der Hülse 29 und den tatsächlich von der Hülse umfaßten Kreisring abschnitten 30 hat nur den Sinn, die Hülse, deren Wand stärke nur den Bruchteil eines Millimeters ausmacht, er kennen zu lassen.

Die Fig. 3 zeigt das Magnetfeld-Erzeugersystem an dem bewegbaren Schaltstück 31′ in der Draufsicht. Das in der Draufsicht nicht dargestellte Magnetfeld- Erzeugersystem an dem feststehenden Schaltstück 31 ist gleichartig aufgebaut, jedoch gegenüber dem be wegbaren in der Umfangrichtung so gedreht, daß jeweils die Anfangs- und Endbereiche von zwei aufeinanderfol genden Kreisringabschnitten 30 durch die Bogenbereiche der Kreisringabschnitte 30′ an dem bewegbaren Schalt stück 31′ überdeckt werden.

Auch die in der Fig. 2 dargestellten Schaltstücke 31 und 31′ bilden je eine selbständige Baugruppe. Somit bestehen die in den Fig. 1 und 2 abgebildeten Vakuumschaltkammern mit Axialmagnetfeld-Schaltstückan ordnungen aus jeweils drei vorgefertigten Baugruppen für die Endfertigung, nämlich: Schaltkammer 1 mit Kammerzylinder 2 und Isolierdurchführung 3; feststehen des Schaltstück 4 bzw. 31 mit Boden 11 des Kammerzylinders; bewegbares Schaltstück 4′ bzw. 31′ mit Faltenbalg 12 und Verlängerungshülse 13, 14, 15.

Claims

1. Axialmagnetfeld-Schaltstückanordnung in einer Vakuumschaltkammer mit:

a) einem Kammerzylinder (2) mit mindestens einer Kammerdurchführung (3);
b) einem feststehenden (4, 31) und mit einem auf einer gemeinsamen Achse gegenüberliegenden, bewegbaren Schaltstück (4′, 31′);
c) einer Windungsanordnung zur Erzeugung eines axialen Magnetfeldes; gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
d) mindestens an einem Schaltstück befindet sich die Windungsanordnung zur Erzeugung des axialen Magnet feldes außerhalb des evakuierten Raumes (19) der Schaltkammer (1).

2. Schaltstückanordnung nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) auf der Seite des feststehenden Schaltstücks besteht die Begrenzung des evakuierten Raumes (19) der Schaltkammer (1) teilweise aus einem mit dem Kammerboden (11) vakuumdicht verbundenen Kontakt- und Elektrodenkörper (9; 34, 35) des feststehenden Schaltstücks;
b) die Windungsanordnung zur Erzeugung des axialen Magnetfeldes schließt sich dem Kontakt- und Elek trodenkörper auf dessen außerhalb des evakuierten Raumes der Schaltkammer gelegenen Seite an.

3. Schaltstückanordnung nach Patentanspruch 2, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: die Verbindung des Kontakt- und Elektrodenkörpers mit dem Kammerboden stellt eine sich durch den Kammerboden kammereinwärts erstreckende Durch führung (10) her, die durch den Kontakt- und Elektrodenkörper vakuumdicht abgeschlossen wird.

4. Schaltstückanordnung nach Patentanspruch 2, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: die Verbindung des Kontakt- und Elektrodenkörpers mit dem Kammerboden stellt ein hülsenförmiger Körper (29) her, der innerhalb einer sich durch den Kammerboden kammerauswärts erstreckenden Durch führung (36) angeordnet ist und durch den Kontakt- und Elektrodenkörper vakuumdicht abgeschlossen wird.

5. Schaltstückanordnung nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch folgendes Merkmale:

a) auf der Seite des bewegbaren Schaltstücks erstreckt sich in die Schaltkammer (1) als Teil der Begrenzung des evakuierten Raumes (19) ein hülsenförmiger, va kuumdichter Körper (12, 13, 14, 15), dessen axiale Ausdehnung sich verändern läßt und dessen Endstück (15) durch einen Kontakt- und Elek trodenkörper (9′; 34′, 35′) des bewegbaren Schaltstücks vakuumdicht abgeschlossen wird.
b) die Windungsanordnung zur Erzeugung des axialen Magnetfeldes schließt sich dem Kontakt- und Elektroden körper auf dessen außerhalb des evakuierten Raumes der Schaltkammer gelegenen Seite an.

6. Schaltstückanordnung nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
die Windungsanordnungen, die sich den Kontakt- und Elektroden körpern (9, 9′) der Schaltstücke (4, 4′) auf den außerhalb des evakuierten Raumes (19) der Schaltkammer (1) liegenden Seiten anschließen, bestehen aus Windungs abschnitten (17, 17′), die durch Schlitze (8, 8′) glei cher Neigung zur Schaltstückachse in den Wänden (7, 7′) der Näpfe (6, 6′) hergestellt sind und die sich an den Schaltstücken in relativ zueinander entgegengesetzte Umfangrichtungen erstrecken.

7. Schaltstückanordnung nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
die Windungsanordnungen, die sich den Kontakt- und Elektrodenkörpern (34, 35; 34′, 35′) der Schaltstücke (31, 31′) auf den außerhalb des evakuierten Raumes (19) der Schaltkammer (1) liegenden Seiten anschließen, be stehen aus Kreisringabschnitten (30, 30′), die an radia len Stromleitern (32, 32′) angeordnet sind und die sich an den Schaltstücken in relativ zueinander entgegenge setzte Umfangsrichtungen erstrecken.

8. Schaltstückanordnung nach einem der Patent ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
die Windungsanordnungen, die sich den Kontakt- und Elektrodenkörpern (34, 35; 34′, 35′) der Schalt stücke (31, 31′) auf den außerhalb des evakuierten Raumes (19) der Schaltkammer (1) liegenden Seiten anschließen, bestehen aus Kreisringabschnitten (30, 30′), die jeweils durch Längsschlitze und daran sich anschließende Querschlitze im Mantel eines auch als Stromzuleitung verwendeten Rohrabschnitts hergestellt sind und die sich an den Schaltstücken in relativ zueinander entgegengesetzte Umfangrichtungen erstrecken.