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Dokumentenidentifikation DE19625737B4 03.05.2007
Titel Vakuumschaltkammer
Anmelder ABB Patent GmbH, 68526 Ladenburg, DE
Erfinder Gentsch, Dietmar, Dipl.-Ing., 40878 Ratingen, DE;
Lipperts, Joseph H. F. G., Dipl.-Ing., Venlo, NL
DE-Anmeldedatum 27.06.1996
DE-Aktenzeichen 19625737
Offenlegungstag 30.01.1997
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 03.05.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.05.2007
IPC-Hauptklasse H01H 33/662(2006.01)A, F, I, 20061020, B, H, DE

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vakuumschaltkammer nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Aus der DE 25 34 954 B ist ein Vakuumschaltrohr bekanntgeworden, das ein einstückiges Isolierrohr aus Keramikmaterial aufweist, welches an seiner Innenfläche etwa in der Mitte eine umlaufende Nut aufweist, in die zwei etwa halbkreisförmige Segmente eingelegt sind, auf denen im montierten Zustand der Schirm mit Ausknickungen etwa im Bereich der Kontaktstücke aufliegt. Dabei besteht die Möglichkeit, zwischen den Segmenten und dem Schirm eine Lötfolie vorzusehen, so daß die Segmente mit dem Schirm verlötet werden können. Schirm und Segmente sind drei Einzelteile, und die Montage der drei Einzelteile, insbesonders der Segmente, ist etwas kompliziert.

Aus der DE-C 38 06 921 ist eine Vakuumschaltkammer bekannt geworden, bei der das Isolierrohr aus Keramikmaterial zweigeteilt ist und im Bereich der Trennfuge eine innenbefindliche Nut aufweist, in die eine nach außen vorspringende Erweiterung des Schirmes eingreift, welche dadurch gebildet ist, daß der freie Endrand des einen Schirms von dem entsprechenden freien Endrand des anderen Schirms umfaßt ist. Zur Zentrierung sind im Bereich dieser freien Enden nach außen herausgedrückte Laschen vorgesehen, die in die Nut hineingreifen und sich gegen die Innenfläche der Nut bzw. den Nutgrund anlegen. Dadurch wird ein strammer Sitz im Keramikkörper erzielt und es besteht auch die Möglichkeit, die Laschenenden an der Trennstelle mit festzulöten, wodurch ein sicherer Potentialausgleich zwischen Schirm und leitender, nach außen geführter Trennstelle bewirkt wird.

Aus der DE 39 32 159 ist ein mehrteiliger Schirm beschrieben, der einen Mittelteil und daran anschließend Endteile aufweist; der Mittelteil besitzt eine außenliegende umlaufende Nut, in die ein Edelstahlring eingesetzt ist, der durch Schweißung aufgebrachte Federelemente aus Edelstahl trägt, die in eine umlaufenden Nut an der Innenwandung des keramischen Isolierkörpers federnd einrasten. Dieser Schirm ist aus insgesamt fünf Teilen gebildet, deren Montage recht aufwendig ist.

Aus der nicht vor veröffentlichten DE 195 17 288 A1 ist eine Vakuumschaltröhre bekanntgeworden, deren Schirm aus zwei Teilen zusammengesetzt ist, die zwischen den beiden Zylindern des Isolierkörpers angeordnet und darin festgelötet sind; die beiden Schirmteile sind an den aufeinander zugewandten Enden mit radialen Flanschringen versehen, aus denen Laschen ausgedrückt sind, die jeweils in entsprechende Löcher am anderen Flanschring eingreifen. Auch hier sind zwei Teile vorgesehen, die miteinander verlötet werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vakuumschaltkammer der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Ausgestaltung des Schirmes und insbesondere die Montage des Schirmes gegenüber den bekannten Anordnungen vereinfacht ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeichenden Merkmale der Ansprüche 1 u, 4.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Erfindungsgemäß also wird gemäß einer Lösung ein Teil eines zweiteiligen Schirmes mit einem Randflansch versehen, der zwischen die beiden zylindrischen Hohlkörperteile eingelötet ist, wogegen der andere Schirmteil in den ersten Schirmteil eingreift und darin verlötet ist. Der zweite Schirmteil greift dabei soweit in den ersten Schirmteil ein, bis er eine konische Durchmesserverringerung anstößt, so daß hierdurch eine Fixierung der beiden Schirmteile vor dem Lötvorgang ermöglicht ist. Dadurch, daß die Lötstelle zwischen den Schirmteilen axial außerhalb der Kontaktstücke sich befindet, erreicht man, daß eine Beeinflussung der Lötstelle durch heißen Metalldampf vermieden ist.

Bei der Ausführung nach der DE 195 17 288.4 sind die Flanschteile beider Schirme zwischen den Isolierkörperteilen verlötet.

Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist der Metallschirm einstückig ausgebildet und besitzt eine im Querschnitt U-förmige, nach außen vorspringende Falte, die zwischen die beiden Isolierkörperteile eingesetzt und darin verlötet ist.

Dadurch wird erreicht, daß die Falte beidseitig an die Metallisierung der beiden Isolierköperteile gelötet wird. Der durch die ringförmige Faltung entstandene vakuumseitige Hohlraum ist ein Absorber für Metalldampf und Strahlung; die Wirkung ist dann optimal, wenn der Hohlraum in die Kontaktebene gelegt wird. Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, daß die Wärmeübertragungsfläche innerhalb der die Kontakte umgebenden Falte gegenüber den bekannten Ausführungen vergrößert ist. Auch wirkt die elektromagnetische Falte bei ausschleifendem Kurzschlußbogen von den Kontaktstücken auf den Bogen in Richtung Schirm. Der dabei durch die Falte fließende Strom erzeugt ein tangentiales Magnetfeld, welches die sich bewegende Ladungsträger von der Schirmung ablenkt.

Eine Lösung mit einer Falte ist aus der DE 38 06 921 C2 bekannt geworden. Dort aber ist der Metallschirm zweiteilig im Bereich der Falte geteilt, was andere Nachteile mit sich bringt.

Anhand der Zeichnung, in der zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.

Es zeigen:

1 eine Teillängsschnittansicht einer Vakummschaltkammer gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung in schematischer Darstellung,

2 eine Vergrößerung eines Details der 1,

3 eine weitere Ausführungsform der Erfindung in ähnlicher Darstellung, wie in 1, und

4 ein Detail der 3 in vergrößerter Darstellung.

Eine Vakuumschaltkammer umfaßt zwei zylindrische Isolierkörper 10, 11 aus Keramikmaterial; der Faltenbalg sowie die Kontaktstücke und die sonstigen Teile sind der Übersichtlichkeit weggelassen.

Innerhalb der beiden Isolierteile 10 und 11 befindet sich eine Abschirmung 12, die aus einem ersten Abschirmteil 13 und einem zweiten Abschirmteil 14 zusammengesetzt ist. Das erste Abschirmteil 13 ist zylindrisch und besitzt an seinem einem Ende eine konusförmige Verengung 15, die gegebenenfalls auch so ausgebildet sein kann, wie in der DE 39 32 159 C2 dargestellt.

Der zweite Schirmteil 14 ist im wesentlichen ebenfalls zylindrisch, wobei der Innendurchmesser dieses zylindrischen Abschnittes 16 größer ist als der Außendurchmesser des ersten Schirmteils 13. An einem Ende besitzt das zweite Schirmteil 14 einen radialen Flansch 17 (siehe 2) und am anderen Ende einen konischen Abschnitt 18, der dem konischen Abschnitt 15 des ersten Schirmteils 13 entspricht. Damit kann der erste Schirmteil 13 in den zweiten 14 eingeschoben werden, bis das innere Ende gegen den konusförmigen Abschnitt 18 anstößt.

Der radiale Flansch 17 ist zwischen an den metallisierten, aufeinanderzuweisenden Stirnflächen der Isolierkörperteile 10 und 11 angebrachten Lötfolien 19, 20 zwischen die Isolierteile 10 und 11 eingestzt und im montierten und im fertiggestellten Zustand dazwischen verlötet. Es besteht dabei die Möglichkeit, daß der erste Schirmteil im Bereich des zylindrischen Abschnittes 16 des zweiten Schirmteils 14 mit diesem verlötet ist, wodurch erreicht wird, daß sich die Lötstelle zwischen den beiden Abschnitten axial außerhalb der Kontaktstücke befindet, so daß sie von den heißen Schaltgasen nicht beansprucht und beschädigt wird.

Bei der Ausführung nach 3 und 4 besitzt der Vakuumschalter die beiden zylindrischen Isolierteile 10 und 11 und einen Metallschirm 21, der zwei zylindrische Abschnitte 22 und 23 aufweist, die miteinander über eine U-förmige Falte, siehe auch 4, einstückig verbunden sind. Die entgegengesetzten Enden besitzen konische Abschnitte 25 und 26, ähnlich wie der Schirm 12 der 1, die sich zum Ende hin verjüngen.

Die Falte 24 ist im Querschnitt etwa U-förmig ausgebildet, wobei die offene Seite der U-Form nach innen zu den Kontaktstücken (nicht dargestellt) gewandt ist. Die Tiefe der U-Form ist mit T bezeichnet und die Breite mit B (siehe 4), durch welche Abmessungen die Wärmeübertragung durch Metalldampfkondensation und Strahlungsabsorption in dem so gebildeten Hohlraum (der U-Form) eingestellt werden kann.

In 4 ist ersichtlich, daß die Falte nicht einfach lediglich durch U-förmige Ausbildung hergestellt ist, sondern daß an der Außenseite der radialen Schenkel 27 und 28 der U-Form im Bereich der zylindrischen Abschnitte 22, 23 Rücksprünge 29 und 30 vorgesehen sind, die so bemessen sind, daß diese sich innerhalb des Kreisringbereiches der Isolierkörper 10 und 11 befinden. Die Außenflächen der Schenkel 27 und 28 besitzen im Übergangsbereich 31 und 32 zum Steg 33 Abrundungen, so daß auch dort die kreisförmige radiale Fläche der Schenkel 27 und 28 außerhalb der Rücksprünge 29 und 30 innerhalb der Kreisrinfkontur der beiden Isolierteile 10 und 11 bleibt. Gegebenenfalls kann auch die Außenfläche des Steges 33 innerhalb der durch die Außenfläche der Isolierteile 10 und 11 gebildeten Zylinderfläche liegen.

An die metallisierten Stirnflächen der Isolierkörperteile 10 und 11 schließen Lötfolien 34 und 35 an, zwischen denen die Falte 24 festgelötet ist.

Als Werkstoff für die Metallschirme 12 und 21 sind solche gewählt, mit denen nur geringe mechanische Spannungen in der Metallkeramik-Lötverbindung entstehen: Cu, CuCr, FeCoNi, FeNi.


Anspruch[de]
Vakuumschaltkammer mit einem beweglichen und einem feststehenden Kontaktstück, und mit zwei miteinander verbundenen Isolierteilen, zwischen denen ein radialer Abschnitt eines Metallschirms fest gelötet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallschirm (12) einen im wesentlichen zylindrischen ersten Schirmteil (13) und einen ebenfalls im wesentlichen zylindrischen zweiten Schirmteil (14) aufweist, der den ersten Schirmteil teilweise umfasst und der an dem Ende, das sich im Bereich des ersten Schirmteils befindet, einen radialen Flanschring (17) aufweist, der zwischen den beiden Isolierkörperteilen (10, 11) fest gelötet ist, und dass die zylindrischen Abschnitte der beiden ineinander greifenden Schirmteile (13, 14) miteinander verlötet sind und sich der Lötspalt auf der den Kontaktstücken abgewandten Schirmseite befindet. Vakuumschaltkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schirmteil an seinem einen Ende eine etwa konische Verjüngung (15) aufweist. Vakummschaltkammer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schirmteil (14) an seinem anderen Ende eine ebenfalls konische Verjüngung (18) aufweist, so daß der zylindrische Abschnitt des ersten Schirmteils (13) nach Einfügen in den zylindrischen Abschnitt (16) des zweiten Schirmteils (14) durch die Verjüngung (18) am weiteren Durchrutschen gehindert ist. Vakuumschaltkammer mit zwei miteinander verbundenen Isolierteilen, zwischen denen ein radialer Abschnitt eines Metallschirms fest gelötet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallschirm (21) einstückig ausgebildet ist und in seinem mittleren Bereich eine nach außen vorspringende, am Umfang umlaufende, im Querschnitt U-förmige Falte (24) aufweist, die radiale kreisringförmige Schenkel (27, 28) besitzt, welche zwischen den Stirnflächen der Isolierteile (10, 11) fest gelötet sind. Vakuumschaltkammer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (27, 28) der U-Form an ihrer Außenfläche einen Rücksprung (29, 30) aufweisen, und daß im Bereich des Überganges zwischen den Schenkeln (27 und 28) zum Steg (33) der U-Form jeweils eine Abrundung vorgesehen ist, so daß die zwischen dem Rücksprung (29, 30) und dem Steg (33) befindliche radiale Ringfläche kleiner ist als die radiale Ringfläche der Isolierteile (10, 11). Vakuumschaltkammer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche des Steges (24) der U-Form einen kleineren Durchmesser als den der zylindrischen Außenfläche der Isolierteile (10, 11) aufweist. Vakuumschaltkammer nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallschirm (12, 21) aus einem der Materialien Cu, CuCr, FeCONi, FeNi oder einer Legierung dieser Materialien hergestellt ist.






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