DE8334848U1 - Vakuumschalter für den Niederspannungsbereich, insbesondere Niederspannungsschütz - Google Patents
Vakuumschalter für den Niederspannungsbereich, insbesondere NiederspannungsschützInfo
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Description
• I I f I · · · » t
Siemens Aktiengesellschaft Unser Zeichen
Berlin und München VPA 83 P 3 4 1 O OE 1
Vakuumschalter für den Niederspannungsbereich, insbe-
spndere Niederspannungsschütz
spndere Niederspannungsschütz
Die Erfindung bezieht sich auf einen Vakuumschalter für j
den Niederspannungsbereich, insbesondere Niederspannungs" J
schütz, bestehend aus einem Vakuumschaltrohr mit
Schaltkammer und einem darin fest angeordneten ersten |-
Kontaktstück sowie einem demgegenüber beweglichen Strom- ,'.
zuführungsbolzen mit zweitem Kontaktstück, wobei das '-Vakuumschaltrohr
eine Isolatorstrecke aufweist, die
vakuumseitig zumindest teilweise von einer Abschirmung <
umgeben ist. |
Jeder Schalter enthält eine hochohmige Isolierstrecke,
die sich während der gesamten Lebensdauer des Schalters
die sich während der gesamten Lebensdauer des Schalters
nach Möglichkeit nicht verändern darf. Bei Vakuumschaltern kann sich am Isolator auf der atmosphärischen
Seite Staub und Wasserdampf und dergleichen, dagegen
auf der vakuumseitigen Oberfläche Metalldampf aus dem
Seite Staub und Wasserdampf und dergleichen, dagegen
auf der vakuumseitigen Oberfläche Metalldampf aus dem
verdampfenden Kontaktmaterial niederschlagen und somit (
die Isolierfähigkeit des Isolators beeinträchtigen. Es i]
werden deshalb Abschirmungen auf der Vakuumseite der |
Isolatoren benötigt, um die Metalldampfkondensation zu |
verhindern; solche Abschirmungen können je nach ange- |;
wen-Jeter Spannung teilweise konstruktiv recht aufwendig j
sein. |
Bei Niederspannungsschaltern werden wegen der niedrigen |
Nennspannung nur vergleichsweise kleine Isolierwege für |
I
Wht 2 Gr / 25.11.1983 f
• t lit
- 2 - VPA 83 P 3 4 1 O GE
die Potentialtrennung benötigt; in der Praxis werden
daher neben koaxialen Isolatoren auch solche Isolatorformen verwendet, die eine radiale Isolierstrecke aufweisen.
Beispielsweise wird in der DE-AS 19 57 829 ein Niederspannungs-Vakuumschalter beschrieben, bei dem
eine Grundplatte des Schaltrohres als Isolator ausgebildet ist, welche vakuumseitig mit einer deckeiförmigen,
konisch verlaufenden Abschirmung versehen ist. Weiter-*
hin ist aus der DE-AS 26 12 129 ein Vakuumschalter bekannt,
bei dem der Isolator als Teil der Schaltkammer den gesamten Hohlzylinder bildet und die Abschirmung durch
einen darin liegenden konzentrischen Ring gebildet wird. Durch den in seiner Länge kleiner als die Isolatorlänge
realisierten innenring wird im wesentlichen der Kontaktbereich mit starrem und demgegenüber beweglichen Kontaktbolzen
umschlössen. Weitere Vakuumschalter weisen auch aus mehreren Einzelteilen aufgebaute Abschirmungen auf.
Aus Kostengründen wird angestrebt, die Isolatorstrecke
möglichst kurz auszubilden. In Abweichung zum beschriebenen Stand der Technik wird dazu nur ein Teilbereich des Schaltrohres als Keramik ausgebildet, wozu
sich im wesentlichen ringförmige Elemente verwenden lassen. Wenn auch kurze Isolatoren elektrisch für den
Niederspannungsbereich ausreichen, so sind trotzdem bestimmte Anforderungen bezüglich der Abschirmungen zu
erfüllen. Dabei ist zu berücksichtigen, daß insbesondere bei Anwendung von SChalfcröLren als Schütz für den
Niederspannungsbereich besonders hohe Schaltzahlen von beispielsweise einigen Millionen Schaltspielen gefordert
werden. Dabei können bei den bisher üblichen Abschirmungen im Laufe der Zeit immer noch einzelne Metalldampf-Moleküle
durch mehrere Reflexionen zum Iso-
• I I I I · ·
< 4 .
- 3 - VPA 83 P 3 4 1 O DE
lator gelangen, dort kondensieren und somit einen elektrisch leitenden Belag bilden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, bei Vakuumschaltern mit kurzen Isolatorstrecken eine einfache Abschirmung
zu schaffen, die über die gesamte Lebensdauer des Schalters eine hinreichende Wirksamkeit hat.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Abschirmung als konzentrischer Hohlzylinder innerhalb
der als Keramikring ausgebildeten Isolatorstrecke angeordnet ist, dessen axiale Länge wenigstens das 1,5-fache
des Keramikringes beträgt.
Bei der Erfindung wird also ein anderer Weg als beim Stand der Technik eingeschlagen. Es kann also ein für
die Niederspannungsanwendung vergleichsweise kurzer Isolator verwendet werden, wobei durch die axiale
Länge der Abschirmung sichergestellt ist, daß inner halb der gesamten Lebensdauer des Schalters die Keramik
nicht bedampft und damit das Schaltvermögen nicht beeinträchtigt wird. Die Länge des Abschirmhohlzylinders
ist dabei vorzugsweise so bemessen, daß der Abstand zur Grundplatte des Schaltrohres bzw. zum elektrischen Gegen potential wenigstens so groß ist, wie der während der
gesamten Lebensdauer der Kontaktetücke zu erwartende Abbrand beträgt, der eine axiale LängenVerkürzung der
Schaltrohre bewirkt; vorzugsweise kann der Abschirm- zyl&nder etwa die dreifache Länge des Isolatorringes
haben.
Der Abscfairmzylinder ist innerhalb des Vakuumschaltrohres
möglichst nah am Isolator und zugehörigem Federbalg
* ■
- 4 - VPA ω P3<H ODE
angeordnet, wobei aber der äußere Umfang dee AbschArmzylInders einen ausreichenden Abstand vom inneren Umfang des Isolatorringes aufweisen soll. Vorzugsweise
wird zwischen Innenseite des Isolators und Außenseite des Abschirmzylinders ein Spalt zwischen 0,5 und 3mm
gebildet. Dieser Spalt gewährleistet, daß auch bei Berücksichtigung der Fertigungstoleranzen kein Berührungsschluß entstehen kann und daß andererseits die Spaltlänge geringer als die zu erwartenden freien Wegelängen
Κ? der Verdampf ungeteilten aus der Schaltstrecke zwischen
den Kontaktstücken ist.
Insgesamt läßt sich ein Vakuumschalter für Niederspannungsanlagen mit der erfindungsgemäßen Abschirmung vergleichsw&ise einfach aufbauen, so daß die Herstellung
kostengünstig ist.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung eines
Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung in Verbindung mit den Ansprüchen.
Die Figur zeigt in Schnittdarstellung einen gemäß der Erfindung aufgebauten Vakuumschalter.
In der Figur bezeichnet 1 das gesamte Vakuumschaltrohr.
Es besteht im einzelnen aus einem topfartigen Teil 2 als Schaltkammer, an dem ein erster Stromzuführungsbolzen 3
mit in der Schaltkammer 2 liegenden Kontaktstück 4 fest
angebracht ist. Gegenüberliegend ist an einer Grundplatte 5 ein in axialer Richtung bewegbarer metallischer
Federbalg 6 vakuumdicht angebracht, welcher mit der
tu
- 5 - VPA 83 P3*M ODE
Schaltkammer 2 über einen Isolatorring 8 verbunden ist.
Zur Herstellung der vakuumdichten Verbindung zwischen Metall- und Isolatorteilen werden dabei jeweils Ansatzringe
7 aus solchem Werkstoff verwendet, welche thermische Ausdehnungseigenschaften haben, daß sie sich
einerseits mit Metall und andererseits mit Keramik vakuumdicht verbinden lassen. In der Grundplatte 5 ist ein
Konfcaktbolzen 9 eingefügt, der an seinem oberen Ende ein Schaltstück 10 trägt.
In der Figur ist der Schalter im geschlossenen Zustand dargestellt. Auf die Ausbildung der Schaltkontakte wird
im einzelnen nicht eingegangen.
Konzentrisch zum Isolatorring 8 mit der Länge s. befindet sich in der Schaltkammer ein Hohlzylinder 11, mit
dem die Keramik gegenüber den Schaltkontakten abgeschirmt ist. Dabei weist der Hohlzylinder 11 an seinem
oberen, d.h. in der Figur den Schaltkontakten rugewandten Ende,eine rohrförmige Erweiterung auf, so daß
eine Kappe 12 gebildet wird, welche die Befestigung an der Schaltkammer 2 ermöglicht. Die Kappe 12 ist mit
den Teilen 2 und 7 verlötet.
Der Abschirmzylinder 11 hat gegenüber der Isolatorlänge
s. beispielsweise die dreifache Länge. Er muß jedoch wenigstens die 1,5-fache Länge des Isolatorringes 8
haben, wobei der obere Grenzwert der Länge so bemessen ist, daß der Abstand s zur Grundplatte 5 des
CL
Schaltrohres wenigstens so groß ist, wie der während der gesamten Lebensdauer der Kontaktstücke zu erwartende
axiale Abbrand z.B. in nun beträgt.
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- 6 - VPA 83 P34 1 ODE
Zwischen der Außenwandung des Abschirmzylinders 11 und
der Innenwandung des Isolatorringes 8 bzw. des Metallbalges 6 soll ein möglichst enger Spalt d bestehen, der
kleiner ist als die freien Weglängen der verdampfenden Teilchen. Allerdings sind die Fertigungstoleranzen zu
berücksichtigen, so daß durch die zu erwartenden Unrundungen, z.B. bei den Isolatorringen keine elektrische
leitende Verbindung durch den Abschirmzylinder entstehen kann. Eine Spaltbreite d im Bereich von 0,5 bis 3 mm
hat sich als praktikabel und geeignet erwiesen.
Dauerversuche haben ergeben, daß mit dem vergleichsweise einfachen Aufbau der Abschirmung bereits alle Anforderungen
der Praxis erfüllt sind. Auch bei Schaltspielen von mehreren Millionen war die Keramik nicht
bedampft und das Schaltvermögen noch voll gewährleistet. Es läßt sich somit ein kostengünstiger Vakuumschalter
für Niederspannung aufbauen.
7 «erfeettttynsprüche
1 Figur
Claims (7)
1. Vakuumschalter für den Niederspannungsbereich/ insbesondere
Niederspannungsschutz, bestehend aus einem
Vakuumsehaltrohr mit Schaltkammer und einem darin fest
angeordneten ersten Kontaktstück sowie !einem demgegenüber beweglichen Stromzuführungsbolzen mit zweitem Kontaktstück,
wobei das Vakuumschaltrohr eine Isolatorstrecke aufweist, d.ie vakuumsei tig zumindest teilweise
von einer Abschirmung umgeben ist, dadurch
gekennzeichnet , daß die Abschirmung als
konzentrischer Hohlzylinder (11) innerhalb der als Keramikring (8) ausgebildeten Isolatorstrecke angeordnet
ist, wobei die axiale Länge des Abschirmzylinders (11) wenigstens das 1,5-fache des Keramikringes (8) beträgt.
2. Vakuumschalter nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet , daß die Länge des Abschirmzylinders
(11) so bemessen ist, daß der Abstand zur Grundplatte (5) des Vakuumschaltrohres (1) wenigstens
so groß ist, wie der während der gesamten Lebensdauer der Kontaktstücke (4, 10) zu erwartende Abbrand beträgt.
3. Vakuumschalter nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet , daß der Abschirmzylinder (11)
etwa die dreifache Länge des Isolatorringes (8) hat.
4. Vakuumschalter nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der äußere Umfang des Abschirmzylinders
(11) einen ausreichenden radialen Abstand
vom inneren Umfang des Isolatorringes (8) bzw. des Federbalges (6) aufweist.
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- 8 - VPA 83 P341 ODE
5. Vakuumschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet
, daß zwischen Innenseite des Xsolatorringes (8) und Außenseite des Abschirmzylinders
(11) ein radialer Spalt zwischen 0,5 und 3 mm besteht.
6. Vakuumschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
, daß der Abschirmzylinder (11)
in der Schaltkammer (2) an derjenigen Seite des Keramikringes (8) angebracht ist, die direkt mit dem feststehenden
Kontaktstück verbunden ist.
7. Vakuumschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet
, daß der Abschirmzylinder (11) an seiner Befestigungsseite eine rohrförmige Erweiterung
(12) aufweist.
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DE19833343918 DE3343918A1 (de) | 1983-12-05 | 1983-12-05 | Vakuumschalter fuer den niederspannungsbereich, insbesondere niederspannungsschuetz |
DE8334848U DE8334848U1 (de) | 1983-12-05 | 1983-12-05 | Vakuumschalter für den Niederspannungsbereich, insbesondere Niederspannungsschütz |
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