PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE10120447A1 31.10.2002
Titel Schalter
Anmelder ABB Patent GmbH, 68526 Ladenburg, DE
Erfinder Dullni, Edgar, Dr. rer.nat., 40880 Ratingen, DE;
Klös, Hans-Joachim, Dr.-Ing., 40878 Ratingen, DE;
Begge, Hans, 42117 Wuppertal, DE
DE-Anmeldedatum 26.04.2001
DE-Aktenzeichen 10120447
Offenlegungstag 31.10.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 31.10.2002
IPC-Hauptklasse H01H 33/666
Zusammenfassung Es wird ein in isolierendes Material, z. B. Gießharz oder Keramik, eingesetzter elektrischer Schalter, dessen bewegliches Kontaktstück durch einen einendig offenes rohrförmiges Isolierstück hindurch über ein Antriebselement mit einem Antrieb gekoppelt ist, beschrieben, in dem im Freiraum ein Abdichtelement vorgesehen ist, das wenigstens an der Innenfläche des Isolierstückes zur Vermeidung einer dielektrischen Entladung von Hochspannung - zu Erdpotential über die Innenfläche angepreßt oder fest angeklebt ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Schalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein solcher Schalter kann als Freiluftschalter in ein Keramikrohr eingesetzt werden, wobei das Antriebselement für das bewegliche Kontaktstück nach unten durch einen Freiraum hindurch zu einem Antrieb geführt ist. In ähnlicher Weise kann ein solcher Schalter auch eine Vakuumkammer sein, die senkrecht zur Mittelachse verlaufende Stromzu- und Abführungen aufweist; zur Betätigung des beweglichen Kontaktstückes ist ein Antriebselement vorgesehen, welches in Längsrichtung der Mittelachse verläuft. Wenn eine derartige Vakuumkammer in Gießharz eingegossen ist, dann muss im Bereich des Antriebselementes ebenfalls ein Freiraum vorgesehen sein, damit das Antriebselement zum beweglichen Kontaktstück geführt werden kann.

Damit der Formkern leicht entfernt werden kann, ist die Innenfläche des Freiraumes bzw. des Zugangsraumes glatt ausgebildet. Im Gegensatz zu den außen liegenden Wänden können keine Rippen, umlaufende Leisten oder ähnliches angebracht werden, die eine Verlängerung der elektrisch wirksamen Abstände bewirken könnten.

Aus klimatischen Gründen sind in einigen Ländern, z. B. in China, größere Kriechwege gefordert, die bei dem betrachteten Polteil außen erfüllt werden können; innen werden diese Längen nicht erreicht. Das Antriebselement, das aus isolierendem Material besteht, fällt natürlich unter die gleichen Forderungen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schalter der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem ein dielektrisches Kriechen an der Freirauminnenwand ausgeschlossen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruches 1. Erfindungsgemäß ist im Freiraum ein Abdichtelement vorgesehen, das wenigstens an der Innenfläche angepresst oder fest angeklebt ist. Bei der Auswahl eines geeigneten Haftvermittlers wird eine solche Haftung zwischen der Innenfläche und dem Abdichtelement erreicht, dass eine Kriechwegbildung an der Innenwand verhindert bzw. ausgeschlossen ist. Wenn das Abdichtelement nicht auch noch am Antriebselement fest geklebt ist, kann sich evtl. ein Kriechweg von Hochspannungspotenzial über die Innenfläche des Freiraumes bis zum Abdichtelement, über die Oberfläche des Abdichtelementes hin und dann wieder über die Innenfläche des Freiraumes zum Erdpotential ausbilden. Ein weiterer Kriechweg verläuft über die Antriebsstange. Durch eine geeignete Formgebung der Antriebsstange und das Abdichtelementes allerdings lässt sich ein ausreichen langer Kriechweg einstellen.

Wenn das Abdichtelement fest geklebt ist, dann wird auch ein dielektrischer Kriechweg entlang der Antriebsstange vermieden.

Im letzteren Falle, wenn das Abdichtelement an der Innenfläche des Freiraumes und am Antriebselement fest geklebt ist, ist lediglich erforderlich, das Abdichtelement mit einer solchen axialen Dicke auszubilden, dass die Antriebsstange bzw. das Antriebselement weiterhin frei beweglich bleibt. Das Abdichtelement ist dabei einzig auf dielektrische Durchschlagsfestigkeit zu bemessen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann dahingehen, dass zur Bildung des Abdichtelementes der Freiraum mit einem elastischen Schaum ausgeschäumt wird. Dabei wird das Polteil nicht vollständig ausgeschäumt, um die Beweglichkeit der Verbindung zwischen dem beweglichen Kontaktstück und der Stromabführung zu gewährleisten und um zu verhindern, dass Schaum in die Spalte zwischen den festen und den beweglichen Teilen eindringt, z. B. zwischen den Kontaktstengel der Vakuumkammer und den Verdrehschutz.

Es besteht auch die Möglichkeit, ins Innere ein Formteil aus starrem Isoliermaterial einzusetzen, wobei das Formteil an der Innenfläche des Freiraumes fest angepresst oder festgeklebt wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sind den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen.

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

Es zeigen:

Fig. 1 bis 5 je einen Längsschnitt durch eine Vakuumkammer mit unterschiedlichen Abdichtelementen.

Die Fig. 1 zeigt eine Vakuumkammer 10, an deren oberem Ende 11 eine Stromzuführung 12 und an deren unterem Ende eine Stromabführung 13 vorgesehen sind. Aus der Vakuumkammer 10 ragt ein Kontaktstengel 14 heraus, an dem ein Ende eines Strombandes 15 angeschlossen ist, dessen anderes Ende an der Stromabführung elektrisch leitend befestigt ist. An dem beweglichen Kontaktstengel 14 schließt ein Antriebselement 16 an, das mit einem nicht näher dargestellten Antrieb gekoppelt ist.

Die Vakuumkammer 10 ist zusammen mit den Stromzu - und Abführungen 12 und 13 in Gießharz 17 eingegossen, wobei am unteren Ende der Vakuumkammer ein Zylinderrohr 18 anschließt, das einen Freiraum 19 oder Zugangsraum 19 umgibt. Über diesen Zugangsraum 19 verläuft das Antriebselement 16 zum beweglichen Kontaktstengel 14.

Die Innenfläche 20 des Zylinderrohres 18 ist glatt, und zur Vermeidung dielektrischer Entladungen entlang dieser Innenfläche ist der Innenraum 19 teilweise mit einem Schaumstoff 21 ausgeschäumt, wobei zwischen dem Schaumstoff 21 und der Innenfläche 20 ein geeigneter Haftvermittler vorzusehen ist, damit dort eine dielektrisch dichte Fuge gebildet ist. Als Schaumstoff 21 kommt in Frage ein elastischer Schaum, z. B. aus einem klimatauglichen Silicongummi oder einem anderen Elastomer. Als Haftvermittler kann ein geeigneter Primer vorgesehen sein.

Bei der Ausgestaltung gemäß Fig. 2 befindet sich zwischen dem Antriebselement 16 und der Innenfläche 20 eine Membran 23 aus elastischem Material, die sowohl an der Innenfläche 20 als auch an der Außenfläche des Antriebselementes 16 festgeklebt ist. Die Membran 23 ist dabei so zu bemessen, dass ihre Durchschlagsfestigkeit ausreicht.

Gemäß einer dritten Ausführungsform, siehe Fig. 3, ist das Abdichtelement ein Formteil 24 aus starrem, isolierendem Material, welches mit seiner Außenfläche an der Innenfläche 20 fest geklebt ist. Das Formteil besitzt einen radial verlaufenden Abschnitt 26, dessen der Vakuumkammer 10 zugewandte Seitenfläche etwa radial verläuft. An dem Abschnitt schließt sich ein im Querschnitt etwa z-förmiger Kragen 27 an, dessen erster Abschnitt 27a mit seiner Innenfläche in die Seitenfläche 26a übergeht. An den ersten Abschnitt 27a, der von der Vakuumkammer weggerichtet ist, schließt sich ein ebenfalls radialer zweiter Abschnitt 27b an, an den sich ein zylindrischer Kragen 27c anschließt, der das freie Ende der Antriebsstange 16 umgibt. Der zylinderförmige Kragen 27c ist, wie aus der Fig. 3 ersichtlich, unsymetrisch an dem scheibenförmigen Abschnitt 27b angeschlossen.

Der erste Abschnitt 27a ist umgeben von zwei umlaufenden Vorsprüngen 40 und 41, die unterschiedliche Längserstreckungen aufweisen und in die gleiche Richtung vorspringen wie der zylindrische Kragen 27c. Bezogen auf den scheibenförmigen Abschnitt 26a ist der radial außenliegende längere Vorsprung 41 ebenfalls unsymetrisch angeordnet; in der Zeichnung links liegt der umlaufende Vorsprung 41 direkt an der Innenfläche 20 an, wogegen auf der distal entgegengesetzt liegende Seite ein weiterer Kragen 25 angeformt ist, der eine Nut 42 mit dem Vorsprung bildet, deren radiale Breite, die auf der gleichen Mantellinie liegt wie die Zu- und Abführungsleitungen, einen bestimmten Betrag b einnimmt, der sich am Umfang entlang zur gegenüberliegenden Mantellinie zu Null reduziert, so daß der Kragen 25 gleichsam mit dem Vorsprung 41 zusammenfällt. Dies ist abhängig von der Innenkontur des Zylinderrohres 18.

Das freie, der Vakuumkammer 10 entgegengesetzte Ende des Abdichtelements bzw. des Formteils 24 ist als radial verlaufende Leiste 43 ausgebildet, die ebenfalls eine unsymetrische, exzentrische radiale Breite besitzt.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 besitzt das Formteil 24 an seiner Außenfläche eine umlaufende Nut 28, in die ein elastischer Dichtring in Form eines O-Ringes 44 eingelegt ist. Dieser elastische Dichtring 44 bildet ebenfalls mit der Innenfläche 20 eine dielektrisch dichte Fuge.

Bei der Ausführung gemäß Fig. 5 ist ein zylindrisches Formteil 29 aus elastischem Material vorgesehen, welches eine axiale Erstreckung aufweist, die vom freien Ende des Zylinderrohres 18 hin zur Stromabführung 13 weniger als die Hälfte beträgt; das Formteil 29 besitzt eine etwa radiale, der Vakuumkammer 10 zugewandte Seite 50. In den Formkörper 29 eingebettet ist ein zylindrischer Rohrabschnitt 31, der an einer Scheibe 30 angeformt ist, die das Formteil 29 an seinem der Vakuumkammer 10 entgegengesetzt liegenden Ende begrenzt. Die Scheibe 30 besitzt außermittig einen radial vorspringenden Kragen 51, der die Antriebsstange 16 umgibt. Der Rohrabschnitt 31 ist bezüglich seiner radialen Abmessungen so bemessen, daß er das zylindrische Formteil 29 federelastisch gegen die Innenflächen des Zylinderrohres 18 drückt und so die dort vorhandene Fuge dielektrisch dicht macht.

Während bei den Ausführungen gemäß den Fig. 1 und 2 die Antriebsstange 16 an ihrer Außenfläche glatt ausgebildet ist, besitzt sie bei den Ausführungsformen gemäß den Fig. 3 bis 5 wenigstens im sogenannten Kupplungsbereich umlaufende Rippen 52, siehe Fig. 5.


Anspruch[de]
  1. 1. In isolierendes Material, z. B. Gießharz oder Keramik, eingesetzter elektrischer Schalter, dessen bewegliches Kontaktstück durch ein einendig offenes rohrförmiges Isolierstück hindurch über ein Antriebselement mit einem Antrieb gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Freiraum des Isolierstückes ein Abdichtelement vorgesehen ist, das wenigstens an der Innenfläche des Isolierstückes, zur Vermeidung einer dielektrischen Entladung von Hochspannung- zu Erdpotential über die Innenfläche des Isolierstückes, angepreßt oder fest geklebt ist.
  2. 2. Schalter nach Anspruch 1, dass das Abdichtelement elastisch und sowohl an der Innenfläche des Isolierstückes als auch an dem Antriebselement, zur Verhinderung einer dielektrischen Entladung auf dem Antriebselement zwischen Hochspannung- und Erdpotential fest geklebt ist.
  3. 3. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdichtelement eine Membran ist.
  4. 4. Schalter nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung des Abdichtelementes der Freiraum mit einem elastischen Schaum ausgeschäumt ist.
  5. 5. Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaum ein Elastomerschaum ist.
  6. 6. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdichtelement ein Formteil aus isolierendem nicht elastischem Material ist, das an der Innenfläche des Freiraumes fest geklebt ist.
  7. 7. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Abdichtelement ein Formteil aus isolierendem, starrem Material ist und daß zur Abdichtung zur Innenfläche des Isolierstücks ein in eine umlaufende Umfangsnut eingesetzter elastischer Dichtring (O-Ring) eingesetzt ist.
  8. 8. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Abdichtelement ein Formteil aus elastischem Material, vorzugsweise aus Silikon, ist, in das ein weiteres, etwa rohrförmiges Formteil aus isolierendem, nicht elastischem Material eingebettet ist, dessen Außendurchmeßer so bemessen ist, daß es das elastische Formteil gegen die Innenfläche des rohrförmigen Isolierstückes preßt und damit eine dielektrisch dichte Fuge erzeugt.
  9. 9. Schalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Formteil ein Rohr ist, das einenends an einer Scheibe angeformt ist, die gegen die Stirnfläche des Formteils aus elastischem Material und gegen die Stirnfläche des Isolierstücks anliegt.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com