DE602005001955T2 - Befestigungsvorrichtung für einen Schutzschirm in einem elektrischen Schalter, insbesondere einem Vakuumschalter. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Befestigung einer Abschirmung in einem Schalter, welcher Schalter ein Gehäuse mit einem zylindrischen Körper umfasst, der durch zwei als Kappen ausgebildete Endstücke verschlossen ist, wobei das Gehäuse zwei, im seinem Inneren axial angeordnete Kontakte enthält, von denen mindestens ein, als bewegbarer Kontakt bezeichneter Kontakt mit einem Schaltmechanismus verbunden ist und zwischen einer Einschaltstellung der Kontakte und einer Stellung, in der die Kontakte getrennt sind und die Unterbrechung eines Stromkreises bewirken, gleitend verschoben werden kann, welcher genannte zylindrische Körper über seine beiden freien Enden mit je einer Endkappe mechanisch verbunden ist und einen oder mehrere, als in Axialrichtung mechanisch miteinander verbundene zylindrische Isolatoren ausgebildete Abschnitte sowie mindestens eine Schutzabschirmung umfasst, die sich an einem umlaufenden Ring abstützt, welcher zwischen zwei der genannten, mechanisch miteinander verbundenen Abschnitten des Gehäuses, im Bereich der mechanischen Verbindung zwischen diesen beiden Abschnitten befestigt ist.
• Im Inneren des bzw. der Keramikisolatoren angeordnete Metallabschirmungen dieser Art dienen hauptsächlich dazu, den bzw. die Keramikabschnitte gegen die Kondensation von Metalldämpfen zu schützen, die durch den bei der Abschaltung des Stroms zwischen den Kontakten gezogenen Lichtbogen erzeugt werden.
• Ein der Möglichkeiten zur Montage dieser Abschirmung besteht darin, sie elektrisch und mechanisch mit der Metallkappe zu verbinden, die auch den feststehenden Kontakt trägt. Eine andere gängige Montageart besteht darin, die Abschirmung galvanisch gegenüber den beiden Kappen zu isolieren und so auf Schwebepotential zu legen. Dadurch lässt sich die dielektrische Festigkeit des Schaltrohrs im Vergleich zur Verwendung einer Abschirmung mit festem Potential deutlich erhöhen.
• Enthält das Schaltrohr nur einen Keramikisolator, wird die auf Schwebepotential liegende Abschirmung entweder direkt oder über Zwischenteile mit dem Isolator verbunden. In den Druckschriften US 5 077 883 und EP 0 406 944 wird eine Abschirmung beschrieben, die durch plastische Verformung und Aufbringen der Abschirmung auf einem umlaufenden, im Wesentlichen asymmetrischen Vorsprung des Isolators direkt mit dem Isolator verbunden ist. In der Druckschrift EP 1 172 834 wird eine Abschirmung beschrieben, die durch eine Anordnung von Zwischenteilen mit dem Isolator verbunden ist, wobei eines der Teile in einer zu diesem Zweck im Isolator ausgebildeten Nut gelagert ist. Diese Befestigungsart hat eine wesentlich komplexere Geometrie und höhere Herstellungskosten des Isolators zu Folge. Darüber hinaus verfügt die so montierte Abschirmung über keinen nach außen geführten elektrischen Anschluss, über den die Spannung des Schaltrohrs beeinflusst werden kann.
• Aus den genannten Gründen scheint es zweckmäßig, die Metallabschirmung an einen umlaufenden Ring zu löten, der zwischen zwei zylindrischen Keramikabschnitte eingelötet ist und eine einfachere und kostengünstigere Lösung darstellt. Die Verbindung dieses umlaufenden Rings mit der Abschirmung erfolgt entweder über Zwischenstücke entsprechend der in der Druckschrift EP 1 172 834 beschriebenen Lösung oder direkt durch Abstützung der Abschirmung auf dem Ring gemäß der Beschreibung in der Druckschrift FR 2 819 093 , wobei die beiden genannten Teile aneinander angepasste Umfangskonturen aufweisen, die einerseits die koaxiale Führung der Abschirmung gewährleisten und andererseits ihre geradlinige Verschiebung verhindern. Bei der genannten ersten Befestigungsart kann es erforderlich sein, einen separaten Lötprozess zur Befestigung der Zwischenteile auf der Abschirmung vorzusehen. Im zweiten Fall muss die Metallabschirmung einen umlaufenden Absatz aufweisen, der durch spanende Bearbeitung oder Stanzen in das Teil eingebracht werden muss.
• Des Weiteren ist aus der Druckschrift DE 25 34 954 A ein Vakuumschalter mit einer Abschirmung bekannt, die mit Hilfe einer in der Abschirmung ausgebildeten nach außen gerichteten Auswölbung am Gehäuse befestigt ist, wobei die Auswölbung mit einer im Gehäuse des Schalters befestigten ringförmigen Halterung zusammenwirkt.
• Die Erfindung schlägt eine Vorrichtung zur Befestigung einer Abschirmung in einem Vakuumschalter vor, die einfach aufgebaut ist und keinerlei Zwischenteile benötigt.
• Zu diesem Zweck liegt der Erfindung eine Vorrichtung zur Befestigung einer Abschirmung in einem Vakuumschalter gemäß dem Patentanspruch 1 zugrunde.
• Nach einem besonderen kennzeichnenden Merkmal der Erfindung umfasst die Abschirmung drei in gleichem Relativabstand zueinander angeordnete, örtliche Materialvorsprünge.
• Nach einem weiteren kennzeichnenden Merkmal ist zwischen einem der freien Enden des genannten zylindrischen Körpers und der Endkappe, an der dieses Ende befestigt ist, ein Ring befestigt, der eine als obere Abschirmung bzw. untere Abschirmung bezeichnete Abschirmung trägt.
• Nach einem weiteren kennzeichnenden Merkmal ist in dem, zwei aneinander stoßende rohrförmige Isolatoren umfassenden Schaltrohr zwischen den beiden Isolatoren ein Ring befestigt, der eine als Mittelabschirmung bezeichnete Abschirmung trägt, welche auf Schwebepotential zwischen den beiden Isolatoren befestigt ist.
• Nach einem weiteren kennzeichnenden Merkmal weist der genannte Ring einen L-förmigen Querschnitt auf.
• Nach einem weiteren kennzeichnenden Merkmal sind Form und Abmessungen des genannten Rings so ausgebildet, dass sie eine Verschiebung der Abschirmung senkrecht zur Achse des Schalters verhindern.
• Nach einem weiteren kennzeichnenden Merkmal wird die so angeordnete Abschirmung mit Hilfe eines zwischen die beiden Teile eingebrachten Lötdrahts auf dem umlaufenden Ring aufgelötet.
• Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Schalter, der die genannten kennzeichnenden Merkmale einzeln oder in Kombination aufweist.
• Zum besseren Verständnis ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung unter Angabe weiterer Vorteile und Merkmale näher erläutert. Dabei zeigen
• 1 einen Längsschnitt durch einen Vakuumschalter mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Befestigung einer Abschirmung,
• 2 eine vergrößerte Einzelheit aus 1,
• 3 eine andere vergrößerte Einzelheit aus 1 mit einer anderen Anordnung der Vorrichtung zur Befestigung der Abschirmung im Vakuumschalter und
• 4 eine explodierte Ansicht der Abschirmung, eines umlaufenden Rings sowie einer Dichtung gemäß der Erfindung.
• 1 zeigt ein Vakuumschaltrohr 1, das dazu dient, in einen Mittelspannungs-Leistungsschalter oder -Lastschalter eingebaut zu werden, um die Abschaltung eines elektrischen Stromkreises im Fehlerfall oder bei Erteilung eines Befehls zur gewollten Abschaltung des Stromkreises zu bewirken.
• Dieses Schaltrohr 1 umfasst ein Gehäuse mit einem zylindrischen Körper 4, 5, der durch zwei Böden 6, 7 verschlossen ist. Der zylindrische Körper ist in Form zweier rohrförmiger Keramikisolatoren 4, 5 und die beiden Böden als Metallkappen 6, 7 ausgebildet. Im Inneren dieses Gehäuses sind zwei Kontakte angeordnet (nicht dargestellt), von denen einer als feststehender Kontakt ausgebildet und an einer 7 der Kappen 6, 7 befestigt sowie über eine Elektrode 16 mit dieser Kappe verbunden ist, während der andere, als bewegbarer Kontakt ausgebildete Kontakt auf einer Elektrode 17 montiert ist, die in der Achse des Schaltrohrs 1 verschiebbar ist und die andere Metallkappe 6 durchragt, um mit einem Schaltmechanismus (nicht dargestellt) verbunden zu werden. Der bewegbare Kontakt kann im Innern des Gehäuses zwischen einer Einschaltstellung der Kontakte entsprechend einer Ruhestellung des Leistungsschalter und einer Stellung axial verschoben werden, in der die Kontakte getrennt sind und die Abschaltung des Stromkreises bewirken. Die Dichtigkeit im Bereich der Durchführung wird durch einen Metallbalg 18 gewährleistet, der die bewegliche Elektrode 17 mit der Kappe 6 verbindet.
• Des Weiteren umfasst dieser Schalter eine erste Metallabschirmung 11, deren Hauptfunktion darin besteht, den Isolator bzw. die Isolatoren 4, 5 gegen die Kondensation von Metalldämpfen zu schützen, die durch den bei der Abschaltung des Stromkreises zwischen den Kontakten abbrennenden Lichtbogen entstehen.
• Des Weiteren umfasst das Schaltgerät eine zweite Abschirmung 12 im Bereich der Verbindungsstelle zwischen einer 6 der Kappen 6, 7 und einem 4 der Isolatoren 4, 5 sowie eine dritte Abschirmung 13 im Bereich der Verbindungsstelle zwischen der zweiten Kappe 7 und dem anderen Isolator 5.
• Jede dieser Abschirmungen 11, 12, 13 wird von einem umlaufenden Ring 8, 9, 10 getragen, der einen Querschnitt in Form eines umkehrten L aufweist und einen parallel zur Achse des Schaltrohrs verlaufenden Abschnitt 8a sowie einen senkrecht zu dieser Achse verlaufenden Abschnitt 8b umfasst. Bei der ersten Abschirmung 11 ist dieser letztgenannte Abschnitt 8b des Rings 78 durch Löten zwischen den beiden Isolatoren 4, 5 befestigt.
• Bei der zweiten Abschirmung 12 ist dieser Abschnitt 8b zwischen einer 6 der Kappen 6, 7 und dem entsprechenden Ende 4a des Isolators 4 befestigt. Bei der dritten Abschirmung 13 ist dieser Abschnitt 8b zwischen einer 7 der Kappen 6, 7 und dem entsprechenden Ende 5a des Isolators 5 befestigt.
• Diese Isolatorschutz-Abschirmungen 11, 12, 13 weisen an ihrer äußeren Oberfläche drei örtliche Materialvorsprünge 14 auf, die dazu dienen, gegen die jeweiligen umlaufenden Ringe 8, 9, 10 geführt zu werden und so ein geradliniges Verschieben die Abschirmungen 11, 12, 13 im Inneren des Gehäuses 1 zu verhindern. Form und Abmessungen des umlaufenden Rings 8, 9, 10 sind so ausgelegt, dass die Abschirmungen nicht in die anderen Richtungen, d.h. senkrecht zur Achse des Schaltrohrs verschoben werden können. Die so angeordneten Abschirmungen werden durch Vakuumlöten oder mit Hilfe eines zwischen die beiden Teile eingesetzten Lötrings 15 auf den umlaufenden Ring 8, 9, 10 aufgelötet. So erlaubt die Erfindung die Schaffung einer vereinfachten Vorrichtung zur Befestigung von Isolatorschutz-Abschirmungen, die keinerlei Zwischenteile zwischen der Abschirmung und dem umlaufenden Ring benötigt, welcher zwischen den Isolatoren bzw. zwischen dem Isolator und einer der Endkappen eines Schaltrohrs eines Vakuumschalter befestigt ist. Das Blockiermittel zur Verhinderung der geradlinigen Verschiebung wird durch mindestens eine Auflage realisiert, die bei geringen Fertigungskosten durch örtliche Materialverdrängung in der Außenfläche der Abschirmung hergestellt wird. So kann sich die Abschirmung an einem Kupferring abstützen, der durch seine geometrische Form eine Bewegung der Abschirmung längs den übrigen Achsen im Inneren des Schaltrohrs verhindert.
• Die örtlichen Materialvorsprünge ersetzen aus herstellungstechnischer, technologischer, und ökologischer Sicht vorteilhaft eine entsprechende Formgebung der Umlaufflächen der gesamten Abschirmungsanordnung, um die gleiche Funktion zu erfüllen. Darüber hinaus wird die Innenfläche der Abschirmung durch die Materialvorsprünge nicht beeinträchtigt, so dass die dielektrischen Eigenschaften der Oberfläche des Teils erhalten bleiben, was eine notwendige Voraussetzung darstellt, um das korrekte elektrische Betriebsverhalten eines Schaltrohrs eines Vakuumschalters zu gewährleisten.
• Da keine Zwischenteile verwendet werden, kann außerdem die Verbindung zwischen der Abschirmung und dem Ring in einem Arbeitsgang gleichzeitig mit dem Verschließen des Schaltrohrs hergestellt werden, so dass kein zusätzlicher Lötprozess erforderlich ist.
• Die vorliegende Erfindung kann zur Befestigung von Isolatorschutz-Abschirmungen an verschiedenen Stellen des Schaltrohrs verwendet werden. Sie erlaubt sowohl die Befestigung der Abschirmung auf Schwebepotential zwischen zwei Isolatoren als auch die Befestigung von Abschirmungen zwischen dem Isolator und einer der Endkappen, die zusammen das Gehäuse des Schaltrohres bilden.
• Die Anzahl der Materialvorsprünge zur Verhinderung der geradlinigen Verschiebung der Abschirmung beträgt mindestens eins. Je nach Justierung der Abschirmung und des umlaufenden Rings kann es auch zweckmäßig sein, die Anzahl der Materialvorsprünge zu erhöhen. Gemäß dem beschriebenen Beispiel sind drei örtliche Vorsprünge ausgeführt, die auf der Umfangsfläche der Isolatorschutz-Abschirmung in einem Winkel von jeweils 120 ° zueinander angeordnet sind.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Befestigung einer Abschirmung (11, 12, 13) in einem Schalter, welcher Schalter ein Gehäuse mit einem zylindrischen Körper umfasst, der durch zwei als Kappen ausgebildete Endstücke (6, 7) verschlossen ist, wobei das Gehäuse zwei, im seinem Inneren axial angeordnete Kontakte enthält, von denen mindestens ein, als bewegbarer Kontakt bezeichneter Kontakt mit einem Schaltmechanismus verbunden ist und zwischen einer Einschaltstellung der Kontakte und einer Stellung, in der die Kontakte getrennt sind und die Unterbrechung eines Stromkreises bewirken, gleitend verschoben werden kann, welcher genannte zylindrische Körper über seine beiden freien Enden mit je einer Endkappe (6, 7) mechanisch verbunden ist und einen oder mehrere, als in Axialrichtung mechanisch miteinander verbundene zylindrische Isolatoren ausgebildete Abschnitte sowie mindestens eine Schutzabschirmung (11, 12, 13) umfasst, die sich an einem umlaufenden Ring (8, 9, 10) abstützt, welcher zwischen zwei der genannten, mechanisch miteinander verbundenen Abschnitten des Gehäuses, im Bereich der mechanischen Verbindung zwischen diesen beiden Abschnitten befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Abschirmung (11, 12, 13) auf ihrer äußeren Oberfläche mindestens einen örtlichen Materialvorsprung (14) aufweist, der so ausgebildet ist, dass die Innenfläche der Abschirmung nicht beeinträchtigt wird, wobei der genannte Materialvorsprung so ausgelegt ist, dass er mindestens einen Abstützungspunkt für die Abschirmung (11, 12, 13) auf dem Ring (8, 9, 10) bildet, derart dass eine geradlinige Verschiebung der Abschirmung (11, 12, 13), parallel zur Achse des Gehäuses verhindert wird.
2. Vorrichtung nach Anordnung 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung (11, 12, 13) drei, in gleichem Relativabstand zueinander angeordnete örtliche Materialvorsprünge umfasst.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem (4a, 5a) der freien Enden des genannten zylindrischen Körpers (4, 5) und der End kappe (6, 7), an der dieses Ende (4a, 5a) befestigt ist, ein Ring (9, 10) befestigt ist, an dem sich eine als obere Abschirmung bzw. untere Abschirmung bezeichnete Abschirmung (12, 13) abstützt.
4. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltrohr (1) zwei aneinander stoßende rohrförmige Isolatoren (4, 5) umfasst sowie ein Ring (8) zwischen den beiden Isolatoren (4, 5) befestigt ist und eine als Mittelabschirmung bezeichnete Abschirmung (11) trägt, die auf Schwebepotential zwischen den beiden Isolatoren (4, 5) befestigt ist.
5. Vorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Ring (8, 9, 10) einen L-förmigen Querschnitt aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Form und Abmessungen des genannten Rings (8, 9, 10) so ausgebildet sind, dass sie eine Verschiebung der Abschirmung (10, 11, 12) senkrecht zur Achse des Schalters verhindern.
7. Vorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die so angeordnete Abschirmung (11, 12, 13) mit Hilfe eines zwischen die beiden Teile eingesetzten Lötdrahts (15) auf dem umlaufenden Ring (8, 9, 10) aufgelötet wird.
8. Vakuumschalter mit mindestens einer Vorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche.