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Dokumentenidentifikation DE10238950A1 04.03.2004
Titel Vakuumschaltgerät
Anmelder ABB Patent GmbH, 68526 Ladenburg, DE
Erfinder Gentsch, Dietmar, Dipl.-Ing., 40878 Ratingen, DE;
Fink, Harald, Dr.-Ing., 40882 Ratingen, DE;
Pilsinger, Günter, 40625 Düsseldorf, DE;
Shang, Wenkai, Dr.-Ing., 40882 Ratingen, DE
DE-Anmeldedatum 24.08.2002
DE-Aktenzeichen 10238950
Offenlegungstag 04.03.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 04.03.2004
IPC-Hauptklasse H01H 33/666
IPC-Nebenklasse H01H 33/662   
Zusammenfassung Elektrischer Schalter mit einer Vakuumkammer (11; 61) mit wenigstens einem ersten Kontaktstück (17, 81) und wenigstens einem zweiten beweglichen Kontaktstück (24, 92), mit einem elektromagnetischen Antrieb (10a, 62) für das wenigstens zweite Kontaktstück (24, 92), der wenigstens eine Spule (48, 50; 115, 116), einer Permanentmagnetanordnung (49, 115) und einen linear bewegbaren Anker (32, 42; 94) aufweist, wobei der Anker (32, 42; 94) mit dem zweiten Kontaktstück (24, 92) gekoppelt ist, und wobei die Bewegungsrichtung des Ankers (32, 42; 94) und die Bewegungsrichtung des wenigstens zweiten Kontaktstückes (24, 92) bzw. deren Mittelachsen in einer Linie liegen, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kontaktstengel beweglich aus der Vakuumkammer geführt ist, das zweite Kontaktstück (24, 92) tragende bewegliche Kontaktstengel (25, 93) mit dem Anker (32, 42; 94) unmittelbar starr miteinander gekoppelt sind, und daß zur Erzeugung des Kontaktdruckes zwischen den Kontaktstücken (17, 24; 81, 92) eine Kontaktdruckfeder (19, 90) vorgesehen ist, die den das erste Kontaktstück (17, 81) tragenden ersten Kontaktstengel (16, 80) dauernd in Richtung gegen das zweite Kontaktstück (24, 92) federnd beaufschlagt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Vakuumschaltgerät nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein solches Vakuumschaltgerät ist eine Einheit, die sich aus einer Vakuumschaltkammer und einem Antrieb zusammen setzt.

Die Vakuumkammer umfaßt dabei eine zylinderförmige Keramikanordnung, die an beiden Stirnseiten mittels eines Deckels abgeschlossen ist. An dem einen Deckel ist ein feststehender Kontaktstenge) angebracht, der den Deckel durchgreift und der an seinem inneren Ende das feststehende Kontaktstück trägt. Der andere Deckel besitzt eine Öffnung, an deren Innenseite ein Ende eines Faltenbalges befestigt ist; das andere Ende des Faltenbalges ist an einem beweglichen Kontaktstenge) befestigt; das innere Ende des Kontaktstengels trägt das bewegliche Kontaktstück. Der Faltenbalg ist dabei so ausgelegt, daß er einerseits die Vakuumkammer dicht abschließt und andererseits die Schaltbewegung des beweglichen Kontaktstengels gestattet.

Einer solchen Vakuumkammer ist ein Antrieb zugeordnet, der ein mechanischer oder ein Magnetantrieb sein kann.

Bei einer Ausgestaltung, die von der Firma ABB Calor Emag Mittelspannung GmbH, Ratingen, hergestellt und vertrieben wird, besitzt der magnetische Antrieb zwei Spulen, zwischen denen sich ein Permanentmagnet befindet. Innerhalb der Spulen und innerhalb des Permanentmagneten befindet sich ein linear und axial hin- und herbewegender Anker. Bei dieser bekannten Anordnung ist der Antrieb neben der Vakuumkammer, so daß die Mittellinie des Ankers und die Mittellinie der Vakuumkammer nebeneinander liegen. Zur Übertragung der Bewegung des Ankers ist ein Doppelarmhebel vorgesehen, der etwa mittig drehbar und ortsfest gelagert ist; an einem Ende ist der Anker angelenkt und am anderen Ende eine Isolierstange, die unter Zwischenfügung einer Kontaktdruckfeder mit dem beweglichen Kontaktstenge) gekoppelt ist. Damit wird die mechanische Bewegung zum Ein- und Ausschalten von außen in die Vakuumkammer über einen Faltenbalg eingebracht, so daß der Faltenbalg auf die Schaltbewegung des beweglichen Kontaktstengels ausgelegt sein muß. Darüber hinaus ist die Antriebsstange aus isolierenden Material zu fertigen, wobei sie zur Vermeidung von Überschlägen eine entsprechenden Länge aufweisen muß. Damit besitzt diese bekannte Anordnung eine recht große Bauhöhe.

Eine entsprechende Ausgestaltung ist auch der DE 34 04 921 C2 zu entnehmen.

Weiterhin ist aus der DE 34 04 921 C2 zu entnehmen, daß die Bewegungsachse des Ankers des Magnetantriebes mit der Bewegungsachse des beweglichen Kontaktstengels der Vakuumkammer auch fluchten kann. Da der Anker über eine Antriebsstange und einer dazwischen befindlichen Kontaktdruckfeder mit dem Kontaktstengel der Vakuumkammer verbunden ist, ist die Bauhöhe dieser Ausgestaltung besonders groß.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Vakuumschaltgerät der eingangs genannten Art zu schaffen, das einfacher aufgebaut ist und dessen Bauhöhe, bzw. Gesamtabmessungen reduziert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Damit liegt die Bewegungsrichtung von Anker und zweitem Kontaktstück in einer Linie und der zweite kontaktstücktragende bewegliche Kontaktstengel ist mit dem Anker unmittelbar starr gekoppelt.

Zwar ist aus der genannten DE 34 04 921 C2 bekannt, daß der Anker sowie das bewegliche Kontaktstück miteinander fluchten. Nicht aber ist die unmittelbare starre Verbindung des Ankers mit dem Kontaktstengel beschrieben; vielmehr befindet sich zwischen dem Anker eine Antriebsstange und zwischen der Antriebsstange und dem beweglichen Kontaktstengel eine Kontaktdruckfeder.

Eine derartige Kontaktdruckfeder ist erfindungsgemäß dem ersten Kontaktstück zugeordnet, welches ebenfalls beweglich ist und von der Kontaktdruckfeder dauernd in Richtung gegen das zweite Kontaktstück beaufschlagt ist.

Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß zur Erzielung des gewünschten Kontaktdruckes die Bewegungsstrecke des ersten Kontaktstengel gering sein kann, so daß der dort befindliche Faltenbalg auch nur auf diese geringe Bewegungsstrecke auszulegen ist. Der erste Kontaktstengel legt lediglich eine Strecke von ca. 3 bis 4 mm zurück, im Gegensatz zu der Bewegung des beweglichen Kontaktstengels, dessen Weg größer als 10 mm betragen kann.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist an der anderen Stirnseite, also an der, die dem zweiten beweglichen Kontaktstengel benachbart ist, ein den Antrieb aufnehmendes Gehäuse vakuumdicht angeschlossen, so daß die Vakuumkammer und der Antrieb modulartig eine vorfertigbare und prüfbare Einheit bilden.

Dabei befindet sich der Bewegungsraum des Ankers zusammen mit dem beweglichen Kontaktstengel im Vakuum.

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

Erfindungsgemäß also bildet die Vakuumkammer zusammen mit dem Antrieb eine zusammengebaute, quasi einstückige Anordnung, bei der das Gehäuse der Vakuumkammer, also das zylindrische Keramikrohr, mit dem Gehäuse des Antriebes fest verbunden ist.

Einerseits kann die Antriebsstange, die die Bewegung des Ankers auf den beweglichen Kontaktstengel überträgt, gegebenenfalls auch der Doppelarmhebel und darüber hinaus in jeden Fall auch die im Bereich der Antriebsstange befindliche Kontaktdruckfeder eingespart werden, was zur einer deutlichen Reduzierung der Bauhöhe bzw. der Gesamtabmessungen führt. Darüber hinaus ist ein dem beweglichen zweiten Kontaktstück zuzuordnender Faltenbalg nicht erforderlich, was zur einer kostengünstigeren Ausgestaltung des Vakuumschaltgerätes führt sowie zu einer Erhöhung der Lebensdauer.

Dabei bestehen auch zwei Möglichkeiten:

Die Vakuumkammer und eine einzelpolige Antriebseinheit werden baulich so vereint, daß die Vakuumkammer und der Antrieb auf gleichem Potential liegen, so daß die Isolierstange vollständig entfällt. Die Potentialtrennung zwischen dem auf Erdpotential liegenden Auslösestromkreis der Betätigungspulen und dem Antrieb selbst wird durch eine entsprechende Isolationsauslegung dieser Spule, insbesondere durch eine geeignete Isolationsauslegung der Spulen erreicht, in soweit, als Teile des Spulenkörpers bzw. die Spulen selbst jeweils in einem Isolierstoff, z.B. Gießharz eingebettet sind. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die gesamte Steuereinheit für den Antrieb mit auf das Potential der jeweiligen Phase zu legen.

Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, die Vakuumkammer und den Antrieb baulich zu vereinigen; sowohl im Vakuumgehäuse als auch in der Verbindungsstange zwischen dem beweglichen Kontaktstengel und dem Anker, welche den Ring aus ferromagnetischen Material durchgreift, gibt es Isolierabschnitte, die die volle Potentialtrennung zwischen dem Antrieb auf Erdpotential und dem beweglichen Schaltkontakt auf Hochspannungspotential übernehmen. Die Abstände sind recht kurz, weil sich die einzelnen Elemente im Vakuum befinden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dem Anspruch 21 zu entnehmen.

Danach besitzt die Vakuumkammer zwei Kontaktstellen, die mittels einer von dem Antrieb betätigten Kontaktbrücke überbrückbar sind. Damit ist eine Vakuumkammer geschaffen, die zwei Kontaktstellen und dadurch eine erhöhte Abschaltleistung besitzt.

Der Antrieb kann ein Permanentmagnetantrieb sein; er kann von der Vakuumkammer getrennt sein, wobei die Bewegungslinie des Ankers parallel neben der Bewegungslinie der Kontaktbrücke verläuft; die Kontaktbrücke kann auch direkt und starr mit dem Magnetantrieb, hier mit dem Anker, verbrunden sein, wobei um ersteren Fall zwischen einem Deckel und einem an der Kontaktbrücke anschließenden Kontaktstengel ein Faltenbalg vorzusehen ist, wogegen im zweiten Fall dieser Faltenbalg entfallen kann.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen sind den Ansprüchen 22 bis 25 zu entnehmen.

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

Es zeigen:

1 eine erste Ausführungsform eines Vakuumschaltgerätes, in einer Querschnittansicht und

2 eine zweite Ausführungsform eines Vakuumschaltgerätes, ebenfalls in einer Querschnittansicht, und

3 eine dritte Ausführungsform eines Vakuumschaltgerätes, ebenfalls in Querschnittansicht.

Das Vakuumschaltgerät, das (s. 1) in seiner Gesamtheit die Bezugsziffer 10 trägt, besitzt eine Vakuumkammer 11, die zwei von einander getrennte Isolierzylinder 12 und 13 aufweist. Die erste Stirnseite 14 ist mittels eines Deckels 15 verschlossen, wobei durch den Deckel 15 ein erster Kontaktstengel 16 hindurch greift, an dessen innerem Ende ein erstes Kontaktstück 17 befestigt ist. Am äußeren Ende des ersten Kontaktstengels 16 ist eine elektrische Zuführungsleitung 18. Der erste Kontaktstengel 16 ist beweglich ausgebildet und es sind Ihm mehrere als Kontaktdruckfeder dienende Tellerfedern 19 zugeordnet, die sich einerseits an einer ortsfesten Wand 20 und andererseits am ersten Kontaktstengel 16 anlegen. Damit wird ein ausreichender Kontaktdruck im Einschaltzustand erreicht. Zur Abdichtung ist hier ein Faltenbalg 21 erforderlich, der einerseits am Deckel 15 und andererseits am ersten Kontaktstengel 16 vakuumdicht befestigt ist. Da der Weg, den der erste Kontaktstengel 16 zurücklegen muß, relativ kurz ist, jedenfalls deutlich kürzer als der Weg, den ein bewegliches Kontaktstück in einer Vakuumkammer zurücklegen muß, ist dieser Faltenbalg 21 ein einfacher Faltenbalg, der preisgünstig hergestellt werden kann.

Zwischen den Isolierzylindern 12 befindet sich ein Haltering 22, an dessen innerem Umfangsrand ein Schirm 23 befestigt ist.

Mit dem ersten Kontaktstück 17 wirkt ein zweites Kontaktstück 24 zusammen, welches das bewegliche Kontaktstück der Vakuumkammer 11 ist. Das zweite Kontaktstück 24 ist an einem Kontaktstengel 25 befestigt, welches der bewegliche Kontaktstengel der Vakuumkammer 11 ist.

An das freie Stirnende des Isolierzylinders 13 schließt eine Stromabführungsplatte 26 an, die mit dem zweiten Kontaktstengel mittels geeigneter flexibler Bänder 27, 28 elektrisch leitend verbunden sind.

An die Kontaktplatte 26 schließt ein zylindrischer Ring 29 aus Metall an, an dem eine Jochplatte 30 befestigt ist. Diese Jochplatte 30 besitzt eine Innenöffnung 31, durch die ein im Querschnitt T-förmiges Ankerteil 32 hindurch ragt, wobei das Ankerteil 32 sich durch die Öffnung 31 erstreckt. Es besitzt einen Abschnitt 33 mit einem größeren Durchmesser, der sich zwischen der Kontaktplatte 26 und der Jochplatte 30 befindet. Der Außendurchmesser des Abschnittes 33 ist dabei größer als der Innendurchmesser der Öffnung 31, so daß die Jochplatte 30 als Anschlag für das Ankerteil 32 dient.

An der der Vakuumkammer 11 entgegengesetzten Seitenfläche schließt ein erstes Zylinderrohr 34 aus elektrisch isolierenden Material an, dem ein zweites Zylinderrohr 35 entspricht; zwischen den beiden Zylinderrohren 34 und 35 ist ein Ring 36 aus ferromagnetischem Material angeordnet, der beidseitig axial in entgegengesetzter Richtung vorspringende Fortsätze 37 und 38 aufweist. Der Ring 36 ist von einer Bohrung 39 durchsetzt, in der eine aus isolierenden Material bestehende Verbindungsstange 40 axial verschieblich geführt ist. Am vakuumkammerseitigen Ende der Verbindungsstange 40 ist das erste Ankerteil 32 angeschlossen und zwar derart, daß die Verbindungsstange 40 in ein Sackloch 41 hineinragt und darin fest mit dem ersten Ankerteil 32 verbunden ist.

Die Verbindungsstange 40, deren Länge größer ist als die axiale Länge des Ringes mit den Vorsprüngen oder Fortsätze 37, 38, ist am anderen Ende mit einem zweiten Ankerteil 42 in gleicher Weise verbunden. Das zweite Ankerteil 42 besitzt an dem der Vakuumkammer 11 entgegengesetzten Ende einen Abschnitt 43 mit erweiterten Durchmesser, wobei der Abschnitt 44 mit geringen Durchmesser eine Bohrung 45 eines Abschlußringes 46 umfaßt. Auf der Außenseite, also auf der der Vakuumkammer 11 entgegengesetzt liegenden Seite des Abschlußringes, ist ein Topfgehäuse 47 mit dem freien Rand befestigt, wobei der Innendurchmesser des Topfes dem Außendurchmesser des Abschnittes 43 entspricht, so daß das Ankerteil 42 im Topfgehäuse 47 beweglich geführt ist.

Der Deckel 15, die Isolierzylinder 12 und 13, der 29, die Jochplatte 30, der Isolierzylinder 29, die Jochplatte 30, der Isolierzylinder 34, der Ring 36, der Isolierzylinder 35, die Abschlußplatte 46 sowie der Topf 47 sind vakuumdicht miteinander verbunden, so daß im Inneren der Vakuumkammer und des durch die Isolierzylinder 34, 35 sowie durch das Topfgehäuse 47 umgebenden Raumes Vakuum herrschen kann.

Nach Fertigstellung der Anordnung mit Vakuumkammer und den weiteren Komponenten werden die Antriebsspule 48 (Ein- und Ausschaltspule), eine Permanentmagnetanordnung 49 sowie eine weitere Antriebsspule 50 (Ein- und Ausschaltspule) über die Isolierrohre 34, 35 bzw. den Ring 36 geschoben und danach das Außentopfgehäuse 51 darüber geschoben und an der Jochplatte 30 bzw. am Abschlußring 46 fixiert.

Damit wird ein einfaches und kostengünstiges Vakuumschaltgerät gebildet, bei dem der besondere Vorteil darin liegt, daß es eine Einheit darstellt, die ohne die üblicherweise eingesetzte Antriebesstangen eine geringe Bauhöhe und wegen des fehlenden Faltenbalges für das bewegliche Kontaktstück auch eine deutlich erhöhte Lebensdauer besitzt.

Es sei nun Bezug genommen auf die 2:

Dort ist eine Einheit 60 dargestellt, die eine Vakuumkammer 61 und einen Antriebsteil 62 umfaßt.

Die Vakuumkammer 61 besitzt, ähnlich wie die Vakuumkammer 11, zwei Isolierrohre 63 und 64, die aus Keramik bestehen (oder aus Glas) und die unter Zwischenfügung eines radialen Flansches 65 miteinander mittig verbunden sind. Der radiale Flansch 65 besitzt innerhalb der Isolierzylinder 63 und 64 einen zylinderförmigen Kragen 66, an dessen Innenfläche ein Schirm 67 befestigt ist.

Das freie Ende des Isolierzylinders 63 trägt einen Deckel 68, der etwa topfförmig ausgebildet ist und mit dem freien Rand seiner Topfwandung 69 unter Zwischenfügung eines weiter unten näher dargestellten zweiten Schirmes 70 an der freien Stirnkante des Isolierzylinders 63 befestigt ist. Der Deckel 68 besitzt in seinem Boden 71 eine Durchgangsöffnung 72, durch die ein Kontaktanschlußteil 73 hindurch greift, wobei das Kontaktanschlußteil 73 an seinem äußeren Ende einen Flanschrand 74 aufweist, dessen Außendurchmesser größer ist als der Innendurchmesser der Öffnung 72, so daß der Flanschrand 74 gegen die Außenfläche des Bodens 71 zum Anliegen kommt.

Das Anschlußteil 73 umfaßt etwa in seiner axialen Mitte eine Stufung 75, auf deren Außenseite jeweils ein Ende einer Litzen- oder Bandverbindung 76 bzw. 77 befestigt ist. Das Anschlußstück 73 besitzt eine Durchgangsbohrung 78, deren Innenfläche sich über eine weitere Stufung 79 zum freien Ende hin erweitert.

Die Vakuumkammer 61 besitzt einen ersten Kontaktträger 80, an dem ein erstes Kontaktstück 81 befestigt ist. Der Kontaktträger 80 ist auf seiner Außenfläche etwa im mittleren Bereich mit einer Stufung 82 versehen, so daß ein Abschnitt 83 gebildet ist, dessen Außendurchmesser dem innerhalb der Vakuumkammer liegenden Bereich des Anschlußteiles 73 entspricht, der sich von der Stufung 75 bis zum freien inneren Ende des Anschlußteiles 73 erstreckt. Auf der Außenfläche des Abschnittes 83 sind die Verbindungsleiter 76 und 77 befestigt.

An den Abschnitt 83 schließt sich ein zylindrischer, axial vorspringender Kragen 84 an, der eine Topföffnung 85 bildet. Der Außendurchmesser des Kragens 84 ist dem Innendurchmesser des entsprechenden Kragens 86 am Anschlußteil 73 angepaßt, der sich von der Stufung 79 bis zum freien inneren Ende des Anschlußteils 73 erstreckt.

Innerhalb der Durchgangsbohrung ist eine Fixierschraube 87 festgelegt. Am Kontaktträger 80 ist eine axial verlaufenden Führungsstange 88 vorgesehen, an deren innerhalb des Anschlußteiles befindlichen Ende eine Übertragungsplatte 89 befestigt ist. Zwischen der Fixierschraube 87 und der Übertragungsplatte 89 befindet sich eine Feder 90, die als Kontaktdruckfeder dient. Zwischen der Innenfläche des Anschlußstückes 73 und dem Kontaktträger 83 befindet sich ein Faltenbalg 91, der lediglich diejenige Bewegung des ersten Kontaktstückes 81 mitmachen muß, die der Bewegung des Kontaktstückes 17 (s. 1) entspricht.

Mit dem ersten Kontaktstück 81 wirkt ein zweites Kontaktstück 92 zusammen, welches an einem beweglichen Kontaktstengel 93 befestigt ist, das aus dem einen Ende des Isolierrohres 64 herausragt und dort mit einem Anker 94 starr verbunden ist. Am freien Stirnende des Isolierrohres 64 ist unter Zwischenfügung eines dem Schirm 70 entsprechenden Schirmes 95 ein ringförmiger, zylindrischer Steg 96 angeformt, dessen freies Ende mittels einer Lötverbindung mit einer Jochplatte 97 fest verbunden ist. Die Jochplatte 97 ragt in den Bereich radial hinein, der von der Innenfläche der Isolierrohre 63 und 64 umgeben ist. Zwischen der Jochplatte 97 und dem zweiten Kontaktstenge) 93 sind Litzen- oder Bandleiter 98 und 99 angebracht, die eine Bewegung des Kontaktstengels 93 zulassen.

An der der Vakuumkammer 61 abgewandten Seite der Jochplatte 97 ist ein Zylinderring 100 aus isolierenden Material unter Zwischenfügung eines Ausgleichs 101 angelötet; dem Zylinderring 100 aus isolierendem Material entspricht ein weiterer Zylinderring 102, wobei beide Zylinderringe unter Zwischenfügung eines Ringes 103 aus ferrornagnetischem Material mittels der zwischenbefindlicher Stegringe 104 und 105 vakuumdicht miteinander verbunden sind. Die Zylinderringe 100 und 102 können auch aus einem Edelstahlmaterial hergestellt werden, dass gering ferromagnetisch ist. Am freien Ende des Zylinderrings 102 ist eine Abschlußplatte 105, ebenfalls unter Zwischenfügung eines Stegs 106, angelötet. Die Abschlußplatte 105 besitzt eine innere Durchgangsöffnung 107, die nach außen mittels eines Deckels 108 vakuumdicht verschlossen ist und deren Innendurchmesser dem Innendurchmesser einer mit dem Anker bzw. dem Kontaktstenge) 93 verbundenen Dämpfungsplatte 109 entspricht.

Alle eben beschriebenen Einzelteile sind miteinander vakummdicht verbunden und bilden damit den Vakuumraum, so daß sowohl im Antriebsteil 62 als auch in der Vakuumkammer 61 Vakuum vorliegt.

Der weitere Verlauf der Fertigung ist wie folgt:

Über die Isolierringe 100, 102 sowie den Ring 103 aus ferromagnetischem Material oder Edelstahl und über die Abschlußplatte 105 wird ein Gehäusetopf 110 gesetzt, der einen ersten Abschnitt 111 mit einem großen Innendurchmesser und einen zweiten Abschnitt 112 mit gleichem Innendurchmesser aufweist; der Abschnitt 113 dazwischen ist ein Abschnitt mit geringerem Durchmesser als diejenigen der Abschnitte 111 und 112. Dadurch werden Aufnahmeräume 113 und 114 gebildet, in die Spulen 115 und 116 eingesetzt sind. Im Bereich des Abschnittes 113 mit geringerem Durchmesser, der eine Art Polschuh darstellt, wird zwischen diesem Abschnitt 113 und dem Ring 103, also in den dadurch gebildeten Ringspalt, eine Permanentmagnetanordnung 115 eingesetzt.

Wie oben erwähnt, besitzt die Vakuumkammer 61 zusätzlich zu dem Schirm 67 die beiden Schirme 70 und 95. Beide besitzen eine U-förmigen Schirmabschnitt 117, dessen radial außenliegender Schenkel eine radial nach außen umgebördelte Leiste 118 umfaßt, wobei zwischen dem Stirnende des Isolierrohres 63 und dem freien Ende des Topfrandes 69 des Deckels 68 die Leiste 118 festgelötet ist.

Der innere Schenkel 119 ragt ins Innere des Isolierrohres hinein und ist dort nach Innen wiederum U-förmig zurück gebördelt.

Die gleiche Anordnung ist auch bei dem Schirm 95 vorgesehen. Die mit gleicher Bezugsziffer bezeichnete radiale Leiste 118 befindet sich zwischen dem freien Stirnende des Isolierrohres 64 und dem Steg 96.

Auch bei dieser Anordnung, bei der sich innerhalb der Vakuumkammer und auch innerhalb der Zylinderrohre 100, 102 und dem Abschlußdeckel 105/108, Vakuum befindet, ist ein Faltenbalg für den beweglichen Kontaktstenge) 93 nicht vorhanden; das Weglassen dieses Faltenbalges, der bei bekannten Vakuumkammern unter Umständen eine Bewegung des Kontaktstengels um mehr als ca. 10 mm mitmachen müsste, verlängert die Lebensdauer und reduziert auch die Kosten. Der Faltenbalg 91, der lediglich einen Weg von weniger als 4 mm (bei einer bestimmten Ausführungsform) aufnehmen muß, ist

Die Jochplatte 97 befindet sich dabei auf Hochspannungspotential, und auf Grund der besonderen Ausgestaltung und Isolierung der Spulen 115 und 116 befinden sich diese auf Erdpotential.

Es sei Bezug genommen auf die 3. Diese Figur zeigt eine weitere Variante eines Vakuumschaltgerätes 300. Dieses Vakuumschaltgerät 300 besitzt eine Trägerplatte 301, auf der ein Verschlussrohr 302 aus elektrisch leitendem Material, hier aus dem gleichen Material, wie es für die Deckel 15 und 68 (s. 1 und 2) verwendet wird, befestigt ist. An dieses Verschlussrohr schließt sich ein Isolierring 303 an, dessen freies Stirnende mittels eines Verschlussdeckels 304 verschlossen ist. Im Boden 305 des Deckels 304 befindet sich ein Isolierelement 306, welches zur Isolierung der Deckelabschnitte 304a und 304b gegeneinander dient. Der Boden 305 des Deckels 304 ist von zwei Kontaktträgern 307 und 308 durchgriffen, die so ausgebildet und angeordnet sind, wie die Kontaktträger 16 bzw. 83 der Ausführungen gemäß den 1 und 2. Ein Faltenbalg, der den Faltenbalgen 21 und 91 entspricht, ist nicht dargestellt. Die freien Enden der Kontaktträger 307 und 308 tragen Kontaktstücke 309 und 310. Mit den Kontaktstücken 309 und 310 wirken Kontaktstücke 311 und 312 zusammen, die an den freien Enden einer U-förmigen Kontaktbrücke 313 befestigt sind. An der U-förmigen Kontaktbrücke 313 ist eine Antriebsstange 314 angeschlossen, die mit einem Magnetantrieb 315 verbunden ist, wie er in den 1 und 2 dargestellt ist. Alle Teile sind vakuumdicht miteinander verbunden, so dass im Inneren der Vakuumkammer und im Inneren des Antriebs jeweils Vakuum herrscht.

Das Isolierelement 306, das hier sehr schematisch dargestellt ist, kann auch durch zwei Teilelemente gebildet sein, die die Kontaktstenge) 307, 308 umgeben und die diese gegenüber dem Boden 305 isolieren sollen.

Es besteht auch die Möglichkeit, dass die mit einer Doppelkontaktstelle ausgebildete Vakuumkammer getrennt vom Antrieb ist. Dann ist die Trägerplatte 301 als Deckel ausgebildet, der von der Antriebsstange 314 unter Zwischenfügung eines Faltungsbalges durchgriffen ist. Der Antrieb befindet sich dann in zweckmäßiger Weise neben der Vakuumkammer.

Daß in der Vakuumkammer auch Schirme vorgesehen sind, die die Kontaktstellen 309, 311; 310, 312 umgeben und so die Innenflächen der Isolierelemente 303, 306 vor Metallspritzern schützen, ist selbstverständlich. Auch wie die Führung der Antriebsstange erfolgt ist an sich bekannt. In einer weiteren Ausführung können zwischen dem Kontaktstengeln 307, 308 und dem Boden 305 befindliche Faltenbalge wegfallen. Dann sind die Kontaktstengel 307, 308 starr am Boden 305 angeordnet und die Kontaktdruckfeder wäre dann zwischen dem Antrieb und der Kontaktbrücke 313 verbundenen Abtriebsstange 314 vorzusehen.


Anspruch[de]
  1. Elektrischer Schalter mit einer Vakuumkammer (11; 61) mit wenigstens einem ersten Kontaktstück (17, 81) und wenigstens einem zweiten beweglichen Kontaktstück (24, 92), mit einem elektromagnetischen Antrieb (10a, 62) für das wenigstens zweite Kontaktstück (24, 92), der wenigstens eine Spule (48, 50; 115, 116), einen Permanentmagnetanordnung (49, 115) und einen linear bewegbaren Anker (32, 42; 94) aufweist, wobei der Anker (32, 42; 94) mit dem zweiten Kontaktstück (24, 92) gekoppelt ist, und wobei die Bewegungsrichtung des Ankers (32, 42, 94) und die Bewegungsrichtung des wenigstens zweiten Kontaktstückes (24, 92) bzw. deren (Mittelachsen in einer Linie liegen, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kontaktstengel beweglich aus der Vakuumkammer geführt ist, das zweite Kontaktstück (24, 92) tragende bewegliche Kontaktstengel (25, 93) mit dem Anker (32, 42; 94) unmittelbar starr miteinander gekoppelt sind und daß zur Erzeugung des Kontaktdruckes zwischen den Kontaktstücken (17, 24; 81, 92) eine Kontaktdruckfeder (19, 90) vorgesehen ist, die den das erste Kontaktstück (17, 81) tragenden ersten Kontaktstengel (16, 80) dauernd in Richtung gegen das zweite Kontaktstück (24, 92) federnd beaufschlagt.
  2. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten Kontaktstück (17, 81) und dem Deckel (15, 68) ein Faltenbalg (21, 91) vorgesehen ist, der zum vakuumdichten Verschließen der Vakuumkammer (11, 61) dient.
  3. Schalter nach einem der Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der dem Deckel (15, 68) entgegengesetzten Ende der Vakuumkammer ein den Antrieb (10a, 62) aufnehmendes Gehäuse (51; 110) angeschlossen ist und dass der den Anker (32, 42;94) aufnehmender Raum (31) zusammen mit Vakuumkammer (11, 61) einen einzigen, unter Vakuum stehenden Raum umfaßt.
  4. Schalter nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Isolierrohren (12, 13; 63, 64) der Vakuumkammer (11, 61) eine geschlossene Rohranordnung aus einem zylindrischen Rohr (34, 35; 100, 102) und einem Abschlußteil (74, 105) als Einheit in einem Arbeitsgang vormontierbar und verlötbar ist.
  5. Schalter nach einem der vorigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Antrieb (10a) zugewandten Seite der Isolierrohre der Vakuumkammer (11) Stromzuoder -abführungsanschlüsse vorgesehen sind, die in den Innenraum der Vakuumkammer radial hinein ragen und dort über flexible Leiter, flexible Bandleiter oder dergleichen (27, 28) mit dem beweglichen zweiten Kontaktstengel (25) elektrisch leitend verbunden sind.
  6. Schalter nach einem der vorigen Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß am antriebseitigen Ende der Vakuumkammer (61) eine Jochplatte (97) befestigt ist, die zur Stromzu- bzw. -abführung dient und die mit dem beweglichen zweiten Kontaktstengel über Litzenleiter oder Bandleiter (99, 98) oder einem Multikontakt elektrisch leitend verbunden ist.
  7. Schalter nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der der Vakuumkammer (11, 61) abgewandten Seite der Jochplatte (30, 97) zwei Isolierrohre (34, 35: 100, 102) angeschlossen sind, die einen Ring (36, 103) aus ferromagnetischem Material zwischen sich nehmen, wobei auf der Außenseite des Ringes die Permanentmagnetanordnung (49, 115) angeordnet ist.
  8. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Vakuumkammer (11, 61) abgewandten Seite der Jochplatte (30, 97) zwei Rohre (34, 35; 100, 102) aus gering ferromagnetischen Material, vorzugsweise Edelstahl angeschlossen sind, die einen Ring (36, 37) aus ferromagnetischem Material zwischen sich aufnehmen, wobei auf der Außenseite des Ringes die Permanentmagnetanordnung (49, 115) angeordnet ist.
  9. Schalter nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (32, 42) zwei Teilanker umfaßt, die beidseitig des Ringes (36) angeordnet sind und miteinander mittels einer Verbindungsstange (40) aus isolierenden Material, welche den Ring (36) durchgreift, miteinander verbunden sind.
  10. Schalter nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilanker (42), der sich auf der der Vakuumkammer abgewandten Seite des Ringes befindet, einen Abschlußring (46) aus ferromagnetischem Material durchgreift, wobei der Abschlußring mit dem benachbarten Isolierrohr (35) vakuumdicht verbunden ist, und daß auf der der Vakuumkammer (11) abgewandten Seite des Abschlußringes (46) ein Gehäuse (47) befestigt ist, in dem der Teilanker (42) mit einem radial ennieiterten Abschnitt geführt ist, und daß der Innenraum innerhalb des Gehäuses (47) mit dem Innenraum der Vakuumkammer (11) in Verbindung steht.
  11. Schalter nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (100, 102), die sich beidseitig des Ringes (103) aus ferromagnetischem Material befinden, mittels Verbindungsstegen (101, 104, 105 und 106) miteinander und an einem Ende mit der Jochplatte (97) und am anderem Ende mit der Abschlußplatte (105) vakuumdicht verbunden sind.
  12. Schalter nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (51) zur Aufnahme des Antriebes topfförmig ausgebildet ist.
  13. Schalter nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (110) zur Aufnahme des Antriebes topfförmig ausgebildet ist und etwa in seinem axial mittleren Abschnitt einen Bereich (113) verringerten Querschnittes aufweist, der eine Art Polschuh bildet, so daß einerseits mit der Jochplatte (97) und dem Abschnitt (113) und andererseits mit dem Abschnitt (113) und dem Boden des Gehäuses (110) zwei Räume (113, 114) gebildet sind, die zur Aufnahme der Spulen (115, 116) dienen.
  14. Schalter nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnetanordnung innerhalb des Abschnittes (113) angeordnet ist.
  15. Schalter nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß erste Kontaktstengel (80) mit einem zylindrischen Kragen (84), der in Richtung zum Deckel (68) vorspringt, ins Innere eines Anschlußstückes (73) teleskopartig eingreift, das mit dem Deckel vakuumdicht verbunden ist, daß sich innerhalb des Anschlußstückes (73) die Kontaktdruckfeder (90) in einer Durchgangsöffnung (78) befindet, und daß an der Innenseite der Durchgangsöffnung einerseits und am ersten Kontaktstengel (80) andererseits ein Faltenbalg (91) anschließt.
  16. Schalter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß zur elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem Anschlußstück (73) und dem ersten Kontaktstengel (80) Verbindungsleiter (76, 77) in Form von Litzenleitern oder Bandleietern oder eines Multikontaktsystemes befestigt sind.
  17. Schalter nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtanordnung in einen Isolierstoff, z.B. in Gießharz eingegossen ist.
  18. Schalter nach einem der vorigen Ansprüche, mit einer Steuerelektronik sowie einer Versorgungselektronik für den Antrieb, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulensteuer- und Versorgungselektronik in den Isolierstoff, beispielsweise in den Gießharz, mit eingegossen ist.
  19. Schalter nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem eigentlichen Schaltraum der Vakuumkammer (11, 61) und dem Raum, in dem sich der Anker (32, 42; 94) bewegt, Schirmelemente vorgesehen sind, so daß eine Verunreinigung des Ankerraumes durch bei einer Schalthandlung entstehende Metallspritzer vermieden ist.
  20. Schalter nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum der Vakuumkammer (61, 11) von dem Raum, in dem sich der Anker bewegt, mittels eines Faltenbalges getrennt ist, der Gestalt, daß der Faltenbalg mit einem Ende am zweiten Kontaktstengel und mit dem anderen Ende an der Jochplatte vakuumdicht befestigt ist.
  21. Schalter insbesondere nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich in einer Kammer zwei erste Kontaktstücke in Abstand zueinander und voneinander isoliert angeordnet sind, dass zwei bewegliche zweite Kontaktstücke, die am Ende einer Kontaktbrücke befestigt sind, vorgesehen sind, die im eingeschalteten Zustand die beiden ersten Kontaktstücke miteinander elektrisch leitend verbinden, und dass die Kontaktbrücke mittels eines Magnetantriebes, insbesondere entsprechend dem der vorigen Ansprüche antreibar sind.
  22. Schalter nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumkammer und der den Magnetantrieb aufnehmende Raum vakuumdicht miteinander verbunden sind, so dass in der Vakuumkammer als auch im Antriebsraum Vakuum herrscht.
  23. Schalter nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden ersten Kontaktstücke beweglich geführt sind und dass zwischen dem Deckel und den Kontaktstücken je ein Faltenbalg vorgesehen ist.
  24. Schalter nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden ersten Kontaktstücken an den Deckel durchgreifenden ersten Kontaktstengel angebracht sind.
  25. Schalter nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstengel gegenüber dem Deckel isoliert sind.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






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