DE9314617U1 - Vacuum interrupter with improved external dielectric strength - Google Patents

Description

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Siemens AktiengesellschaftSiemens AG

Vakuumschaltröhre mit verbesserter äußerer dielektrischer FestigkeitVacuum interrupter with improved external dielectric strength

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der elektrischen Schalter und ist bei VakuumschaItröhren anzuwenden, die wenigstens ein hohlzylindrisches keramisches Gehäuseteil aufweisen und bei denen Metallteile über Flansche stirnseitig mit einem keramischen Gehäuseteil verlötet sind.The invention lies in the field of electrical switches and is to be used in vacuum switching tubes which have at least one hollow cylindrical ceramic housing part and in which metal parts are soldered to a ceramic housing part on the front side via flanges.

Bei der elektrischen Dimensionierung von Vakuumschaltröhren ist neben der inneren dielektrischen Festigkeit auch auf die äußere dielektrische Festigkeit zu achten. Dem wird in aller Regel durch eine genügende axiale Länge der hohlzylindrischen keramischen Gehäuseteile Rechnung getragen. Mit zunehmender Spannung oder mit kleiner werdenden Bauformen sind dem jedoch aus Gründen der Baugröße Grenzen gesetzt.When electrically dimensioning vacuum interrupters, attention must be paid not only to the internal dielectric strength but also to the external dielectric strength. This is usually taken into account by ensuring that the hollow cylindrical ceramic housing parts have sufficient axial length. However, as the voltage increases or designs become smaller, there are limits to this due to the size.

Um bei VakuumschaItröhren, deren Gehäuse zumindest ein Metallteil und ein in axialer Richtung daran anschließendes Isolierstoffteil umfaßt, einen genügend langen äußeren Kriechweg sicherzustellen, hat man bereits vorgesehen, das aus Keramik bestehende Isolierstoffteil und das Metallteil über einen Teil ihrer axialen Ausdehnung feuchtedicht mit einer Isolierstoffschicht zu umhüllen, insbesondere einen innen mit einem Kleber beschichteten Schrumpfschlauch aufzubringen (DE-U 84 36 701) . Weiterhin ist es bekannt, das 0 Keramikteil und daran angrenzende metallische Bereiche durch thermisches Spritzen mit einer gut haftenden Isolationsschicht zu beschichten (DE 40 30 806 Al). Diese bekannten Maßnahmen können nur unter Benutzung einer Wärmequelle angewendet werden. - Die zur Erhöhung der äußeren dielek-In order to ensure a sufficiently long external creepage path in vacuum switching tubes whose housing comprises at least one metal part and an insulating material part adjoining it in the axial direction, it has already been proposed to envelop the insulating material part made of ceramic and the metal part with a moisture-tight insulating material layer over part of their axial extension, in particular to apply a shrink tube coated with an adhesive on the inside (DE-U 84 36 701). It is also known to coat the ceramic part and the metallic areas adjacent to it with a well-adhering insulating layer by thermal spraying (DE 40 30 806 Al). These known measures can only be applied using a heat source. - The measures used to increase the external dielectric strength

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trischen Festigkeit gegebenenfalls vorgesehenen Maßnahmen sind auch von der konstruktiven Gestaltung des Schaltröhrengehäuses abhängig. So sind u.a. VakuumschaItröhren gebräuchlich, bei denen ein oder zwei hohlzylindrische keramische Gehäuseteile den zylindrischen Bereich des Gehäuses bilden und bei denen metallische Endteile über Flansche stirnseitig mit dem jeweiligen keramischen Gehäuseteil verbunden sind. Dabei können zwei keramische Gehäuseteile über einen Flansch miteinander verbunden sein, der einen im inneren des Gehäuses angeordneten Dampfschirm trägt (DE 24 40 828 Al, DE 31 30 641 Al und DE 33 44 643 Al). Die Erfindung befaß sich mit der Verbesserung der äußeren dielektrischen Festigkeit einer solchen Vakuumschaltröhre.The measures provided for in order to improve the electrical strength also depend on the structural design of the switching tube housing. For example, vacuum switching tubes are commonly used in which one or two hollow cylindrical ceramic housing parts form the cylindrical area of the housing and in which metallic end parts are connected to the respective ceramic housing part via flanges. Two ceramic housing parts can be connected to one another via a flange which carries a vapor shield arranged inside the housing (DE 24 40 828 Al, DE 31 30 641 Al and DE 33 44 643 Al). The invention concerns the improvement of the external dielectric strength of such a vacuum switching tube.

Ausgehend von einer Vakuumschaltröhre mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Schutzanspruches 1 liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, die äußere dielektrische Festigkeit einer solchen Vakuumschaltröhre mit möglichst einfachen Mitteln zu verbessern. Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß auf das Gehäuse im Bereich der Metallflansche doppel- oder mehrlagige Bewicklungen aus einem isolierenden, gummielastisch dehnbaren und selbstverschweißenden Band aufgebracht sind.Starting from a vacuum interrupter with the features of the preamble of claim 1, the invention is therefore based on the task of improving the external dielectric strength of such a vacuum interrupter using the simplest possible means. To solve this problem, the invention provides that double or multi-layer windings made of an insulating, rubber-elastic, stretchable and self-welding tape are applied to the housing in the area of the metal flanges.

Die gemäß der Erfindung vorgesehenen Bewicklungen, die nur im Bereich der potentialführenden Endflansche der Röhre und gegebenenfalls auch an Mittenflanschen aufgebracht werden müssen, sind kostengünstig herzustellen. Das dabei zur Anwendung gelangende Isolierband, ein beispielsweise auch zur Herstellung von Verbindungsmuffen für Starkstromkabel handelsübliches Band auf der Basis eines Äthylen-Propylen-Copolymers (Scotch-Band Nr. 23 der Fa. 3M), paßt sich dabei in idealer Weise der jeweiligen Oberflächengeometrie an.The windings provided according to the invention, which only have to be applied in the area of the potential-carrying end flanges of the tube and, if necessary, also on the middle flanges, are inexpensive to produce. The insulating tape used for this purpose, a commercially available tape based on an ethylene-propylene copolymer (Scotch tape No. 23 from 3M) that is also used for the production of connecting sleeves for power cables, adapts ideally to the respective surface geometry.

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Zur Sicherstellung der mit der Erfindung erzielten Verbesserung der dielektrischen Festigkeit empfiehlt es sich, die Bewicklungen im Bereich der Endflansche so auszuführen, daß die einzelnen Lagen in Richtung der Schaltröhrenmitte einander um 80 bis 90 % überlappen. Weiterhin sollten die
Wickelanfänge der verschiedenen Bewicklungen von Metallflansch zu Metallflansch in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet sein. Bei beispielsweise drei Bewicklungen empfiehlt sich ein Versatz von jeweils 120 °.To ensure the improvement in dielectric strength achieved with the invention, it is recommended that the windings in the area of the end flanges be designed in such a way that the individual layers overlap each other by 80 to 90% in the direction of the switching tube center. Furthermore, the
The winding starts of the various windings should be offset from one another in the circumferential direction from metal flange to metal flange. For example, if there are three windings, an offset of 120° is recommended.

Ein Ausführungsbeispiel der neuen Vakuumschaltröhre ist in
den Figuren 1 bis 3 dargestellt. Dabei zeigt
Figur 1 eine Vakuumschaltröhre mit drei Bewicklungen im Bereich der beiden Endflansche und desAn example of the new vacuum interrupter is shown in
shown in Figures 1 to 3.
Figure 1 shows a vacuum interrupter with three windings in the area of the two end flanges and the

Mittenflansches und diecenter flange and the

Figuren 2 und 3 vergrößerte Ausschnittsdarstellungen imFigures 2 and 3 enlarged detail views in

Bereich der jeweiligen Bewicklung.Area of the respective winding.

Das Gehäuse der Vakuumschaltröhre gemäß Figur 1 besteht aus den beiden hohlzylindrischen Keramikisolatoren 1 und 2, die über einen Mittenflansch 7 miteinander verlötet sind, den
beiden Endflanschen 3 und 4, den Kontaktanschlüssen 5 und 6 und einem im inneren des Gehäuses befindlichen, nicht näher dargestellten Faltenbalg. Der Mittenflarisch 7 trägt dabei
5 im Inneren des Gehäuses einen Dampfschirm.The housing of the vacuum interrupter according to Figure 1 consists of the two hollow cylindrical ceramic insulators 1 and 2, which are soldered together via a central flange 7, the
both end flanges 3 and 4, the contact connections 5 and 6 and a bellows inside the housing (not shown in detail). The center flange 7 carries
5 a steam shield inside the housing.

Die Vakuumschaltröhre ist im Bereich der Verlötung zwischen den kappenartigen Endflanschen 3 und 4 und den Keramikisolatoren 1 und 2 sowie im Bereich der Lötverbindung zwischen den Keramikisolatoren 1 und 2 und dem Mittenflansch 7 jeweils mit einer Bewicklung 8,9,10 versehen. Jede Bewicklung ist aus einem gummielastisch dehnbaren und selbstverschweißenden Isolierband gewickelt, das beim Wickeln elastisch
gedehnt wird und sich dadurch in idealer Weise an die je-The vacuum interrupter is provided with a winding 8, 9, 10 in the area of the soldering between the cap-like end flanges 3 and 4 and the ceramic insulators 1 and 2, as well as in the area of the soldering connection between the ceramic insulators 1 and 2 and the central flange 7. Each winding is wound from a rubber-elastic, stretchable and self-welding insulating tape, which becomes elastic during winding.
is stretched and thus ideally adapted to the

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weilige Oberflächengeometrie anpaßt. Jede Bewicklung ist wenigstens zweilagig ausgeführt, vorzugsweise 3- bis 4-lagig. Zur Vermeidung einer elektrischen Schwachstelle im Bereich des Wicklungsanfanges sind dabei die einzelnen Lagen der Bewicklungen 8 und 9 in Richtung auf die Schaltröhrenmitte um etwa 85 % überlappend gewickelt. Auch für die Wicklung 10 im Bereich des Mittenflansches kann eine solche Überlappung vorgesehen sein.adapts to the respective surface geometry. Each winding is made up of at least two layers, preferably 3 to 4 layers. To avoid an electrical weak point in the area of the winding start, the individual layers of the windings 8 and 9 are wound in the direction of the switching tube center with an overlap of around 85%. Such an overlap can also be provided for the winding 10 in the area of the center flange.

Die Figuren 2 und 3 zeigen in vergrößerter Darstellung die für die äußere dielektrische Festigkeit der Vakuumschaltröhre kritischen Bereiche, die durch Aufbringen der Bewicklungen 8 und 10 dielektrisch ertüchtigt wordenFigures 2 and 3 show, in an enlarged view, the areas critical for the external dielectric strength of the vacuum interrupter, which have been dielectrically strengthened by applying the windings 8 and 10.

sind.
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Claims (3)

93641 27 5 Schutzansprüche93641 27 5 Protection claims 1. Vakuumschaltröhre mit wenigstens einem hohlzylindrischen keramischen Gehäuseteil und mit Metallteilen, die über Flansche stirnseitig mit dem keramischen Gehäuseteil verlötet sind,1. Vacuum interrupter with at least one hollow cylindrical ceramic housing part and with metal parts that are soldered to the ceramic housing part on the front side via flanges, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Gehäuse im Bereich der Metallflansche (3,4,7) doppel- oder mehrlagige Bewicklungen (8,9,10) aus einem isolierenden, gummielastisch dehnbaren und selbstverschweißenden Band aufgebracht sind.characterized in that double or multi-layered windings (8,9,10) made of an insulating, rubber-elastic, stretchable and self-welding tape are applied to the housing in the area of the metal flanges (3,4,7). 2. Vakuumschaltröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Lagen der Bewicklungen (8,9) für Endflansche (3,4) in Richtung der Schaltröhrenmitte einander um 80 bis 90 % überlappen.2. Vacuum interrupter according to claim 1, characterized in that the individual layers of the windings (8, 9) for end flanges (3, 4) overlap each other by 80 to 90% in the direction of the interrupter center. 3 . Vakuumschaltröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wickelanfänge der verschiedenen Bewicklungen (8,9,10) von Metallflansch zu Metallflansch in Umfangsrichtung um wenigstens 90 ° versetzt zueinander angeordnet sind.3. Vacuum interrupter according to claim 1 or 2, characterized in that the winding starts of the various windings (8, 9, 10) are arranged offset from one another by at least 90° in the circumferential direction from metal flange to metal flange.