DE102024206185A1

DE102024206185A1 - Switching device for switching high voltages

Info

Publication number: DE102024206185A1
Application number: DE102024206185.9A
Authority: DE
Inventors: Thomas Heinz; Michael Bartz; Ole Schneider; Alexander Hartung
Original assignee: Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Current assignee: Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Priority date: 2024-07-02
Filing date: 2024-07-02
Publication date: 2026-01-08
Also published as: WO2026008183A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät (1) zum Schalten von Hochspannungen, mit wenigstens einem Gehäuse (2), wobei in dem wenigstens einen Gehäuse (2) wenigstens eine Unterbrechereinheit (3) angeordnet ist, und mit wenigstens einem Antrieb (4). Der wenigstens eine Antrieb (4) ist außerhalb des wenigstens einen Gehäuses (2) angeordnet und über Elemente einer kinematischen Kette (5) mit der wenigstens einen Unterbrechereinheit (3) in dem wenigstens einen Gehäuse (2) verbunden. Wenigstens ein Element (6) der kinematischen Kette (5) ist über wenigstens einen Faltenbalg (7) in das Gehäuse (2) beweglich geführt. The invention relates to a switching device (1) for switching high voltages, comprising at least one housing (2), wherein at least one interrupter unit (3) is arranged in the at least one housing (2), and comprising at least one actuator (4). The at least one actuator (4) is arranged outside the at least one housing (2) and is connected to the at least one interrupter unit (3) in the at least one housing (2) via elements of a kinematic chain (5). At least one element (6) of the kinematic chain (5) is movably guided into the housing (2) via at least one bellows (7).

Description

Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät zum Schalten von Hochspannungen, mit wenigstens einem Gehäuse, wobei in dem wenigstens einen Gehäuse wenigstens eine Unterbrechereinheit angeordnet ist, und mit wenigstens einem Antrieb. Der wenigstens eine Antrieb ist außerhalb des wenigstens einen Gehäuses angeordnet und über Elemente einer kinematischen Kette mit der wenigstens einen Unterbrechereinheit in dem wenigstens einen Gehäuse verbunden.The invention relates to a switching device for switching high voltages, comprising at least one housing, wherein at least one interrupter unit is arranged in the at least one housing, and comprising at least one actuator. The at least one actuator is arranged outside the at least one housing and is connected to the at least one interrupter unit in the at least one housing via elements of a kinematic chain.

Schaltgeräte zum Schalten von Hochspannungen sind ausgebildet, Ströme bei gleichzeitiger Isolation von Spannungen im Bereich größer oder gleich 52 kV zu schalten. Dabei sind eine oder mehrere Unterbrechereinheiten mit jeweils wenigstens einem Paar zweier relativ zueinander bewegbarer Kontaktelemente umfasst, die in einem Isoliermedium, z. B. einem Isoliergas oder im Vakuum zum Schließen eines Strompfads einander kontaktieren und zum Öffnen des Strompfads voneinander getrennt werden. Die jeweiligen Kontaktelemente einer Unterbrechereinheit sind in einer Hülle angeordnet, insbesondere einem Isolator oder einem Metalltank, oder einer Hülle umfassend ein Metall und einen Isolator, insbesondere eine Keramik.Switching devices for switching high voltages are designed to switch currents while simultaneously isolating voltages in the range of 52 kV or greater. These devices comprise one or more interrupter units, each with at least one pair of two contact elements movable relative to each other. These contact elements, located in an insulating medium, such as an insulating gas or in a vacuum, connect to close a current path and separate to open it. The contact elements of each interrupter unit are arranged in a housing, in particular an insulator or a metal tank, or a housing comprising a metal and an insulator, in particular a ceramic.

Die Unterbrechereinheit bzw. Unterbrechereinheiten eines Schaltgerätes sind in einem Gehäuse angeordnet. Ein Antrieb ist z. B. außerhalb des Gehäuses angeordnet, und über Elemente einer kinematischen Kette, z. B. Getriebeteile und wenigstens einer Schaltstange, werden die beweglichen Kontaktelemente der Unterbrechereinheit bzw. Unterbrechereinheiten beim Schalten angetrieben. Antriebe umfassen z. B. Motoren, Federspeicher und/oder Linearantriebe. Die Energie des Antriebs wird beim Schalten vom Antrieb über die Elemente der kinematischen Kette in das Gehäuse des Schaltgerätes zu den beweglichen Kontaktelementen der Unterbrechereinheit bzw. Unterbrechereinheiten übertragen.The interrupter unit(s) of a switching device are arranged in a housing. An actuator is located, for example, outside the housing, and the movable contact elements of the interrupter unit(s) are driven during switching via elements of a kinematic chain, such as gear components and at least one switching rod. Actuators include, for example, motors, spring accumulators, and/or linear actuators. During switching, the energy from the actuator is transferred via the elements of the kinematic chain into the housing of the switching device to the movable contact elements of the interrupter unit(s).

Das Gehäuse des Schaltgerätes ist z. B. mit einem Isoliergas insbesondere mit Umgebungs-, Über- oder Unterdruck befüllt, um die Unterbrechereinheit und deren äußere Kontakte elektrisch gegenüber dem Gehäuse des Schaltgerätes zu isolieren. Um im Gehäuse dauerhaft ein reines, druckstabiles Isoliergas zu ermöglichen, ist das Gehäuse z. B. gasdicht ausgebildet. Dabei werden Dichtungen verwendet, z. B. Gummidichtungen, um z. B. eine Schaltstange als Element der kinematischen Kette vom Antrieb in das Gehäuse des Schaltgerätes gasdicht zu führen. Die Dichtungen sind mit Bewegungsenergieverlusten verbunden, verwittern und verspröden mit der Zeit, woraus eine Fehleranfälligkeit und Wartungsaufwand des Schaltgerätes entstehen, welche mit Kosten verbunden sind.The housing of the switching device is filled with an insulating gas, particularly under ambient, positive, or negative pressure, to electrically insulate the interrupter unit and its external contacts from the housing. To ensure a consistently pure, pressure-stable insulating gas within the housing, the housing is designed to be gas-tight. Seals, such as rubber seals, are used to create a gas-tight seal, for example, for a switching rod as part of the kinematic chain, leading from the drive to the housing. These seals are subject to energy losses due to kinetic energy, and they weather and become brittle over time, resulting in increased susceptibility to failure and higher maintenance costs for the switching device.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zuvor beschriebenen Probleme zu lösen. Insbesondere liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Schaltgerät zum Schalten von Hochspannungen anzugeben, welches geringen Wartungsaufwand aufweist, geringe Kosten verursacht und im Gehäuse des Schaltgerätes dauerhaft einen konstanten Isoliermediumsdruck, insbesondere Gasdruck gewährleistet, mit geringer Gefahr der Verunreinigung des Isoliermediums.The invention is based on the objective of solving the problems described above. In particular, the invention aims to provide a switching device for switching high voltages which requires little maintenance, incurs low costs, and ensures a constant insulating medium pressure, especially gas pressure, within the switching device housing, with a low risk of contamination of the insulating medium.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Schaltgerät zum Schalten von Hochspannungen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.The problem is solved according to the invention by a switching device for switching high voltages with the features of claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Ein erfindungsgemäßes Schaltgerät zum Schalten von Hochspannungen umfasst wenigstens ein Gehäuse, wobei in dem wenigstens einen Gehäuse wenigstens eine Unterbrechereinheit angeordnet ist, und umfasst wenigstens einen Antrieb. Der wenigstens eine Antrieb ist außerhalb des wenigstens einen Gehäuses angeordnet und über Elemente einer kinematischen Kette mit der wenigstens einen Unterbrechereinheit in dem wenigstens einen Gehäuse verbunden. Wenigstens ein Element der kinematischen Kette ist über wenigstens einen Faltenbalg in das Gehäuse beweglich geführt.A switching device according to the invention for switching high voltages comprises at least one housing, wherein at least one interrupter unit is arranged in the at least one housing, and comprises at least one actuator. The at least one actuator is arranged outside the at least one housing and is connected to the at least one interrupter unit in the at least one housing via elements of a kinematic chain. At least one element of the kinematic chain is movably guided into the housing via at least one bellows.

Der Faltenbalg ermöglicht ein Schaltgerät mit einem gasdicht abgeschlossenen Gehäuse, ohne z. B. die Nachteile von Gummidichtungen, insbesondere ohne hohen Wartungsaufwand für regelmäßige Kontrolle und eventuellen Wechsel von Dichtungen, womit hohe Kosten verbunden wären. Im Gehäuse des Schaltgerätes wird durch die Verwendung eines Faltenbalgs dauerhaft ein konstanter Isoliermediumsdruck, insbesondere Isoliergas bzw. Gasdruck möglich, mit geringer Gefahr der Verunreinigung des Isoliermediums z. B. durch Partikel der Umgebungsluft oder Abrieb von Dichtungen. Ein Faltenbalg ist dauerhaft stabil, mit langer Lebensdauer, flexibel und ermöglicht die Schaltbewegung vom Antrieb außerhalb des gasdichten Gehäuses zu der Unterbrechereinheit im inneren des gasdichten Gehäuses, ohne bzw. mit sehr geringen Verlusten, zu übertragen.The bellows design enables a switching device with a gas-tight sealed housing, eliminating the disadvantages of rubber seals, particularly the high maintenance costs associated with regular inspections and replacements. The bellows design maintains a constant insulating medium pressure, especially insulating gas, within the switching device housing, minimizing the risk of contamination from ambient air particles or seal abrasion. Bellows are durable, long-lasting, and flexible, allowing the switching motion from the actuator outside the gas-tight housing to the interrupter inside with minimal or no loss.

Das Schaltgerät kann ein Dead-Tank-Hochspannungsleistungsschalter sein, insbesondere mit einem Metalltank als Gehäuse, oder ein Hochspannungsfreiluftschalter in Säulenform, insbesondere mit einem Isolator als Gehäuse. Der Isolator ist z. B. ein gerippter Isolator aus Keramik, Silikon und/oder einem Verbundwerkstoff. Bei Dead-Tank-Hochspannungsleistungsschaltern und Hochspannungsfreiluftschaltern ist die Unterbrechereinheit im Inneren eines Gehäuses angeordnet und der Antrieb ist z. B. außerhalb angeordnet. Die Vorteile sind somit wie zuvor beschrieben.The switching device can be a dead-tank high-voltage circuit breaker, particularly with a metal tank as its housing, or a column-shaped high-voltage open-air circuit breaker, particularly with an insulator as its housing. The insulator is, for example, a ribbed insulator made of ceramic, silicone, and/or a composite material. In the case of dead-tank high-voltage circuit breakers... In circuit breakers and high-voltage open-air circuit breakers, the interrupting unit is located inside a housing, while the drive mechanism is located, for example, outside. The advantages are therefore as described above.

Die Unterbrechereinheit kann wenigstens eine Vakuumschaltröhre umfassen und/oder wenigstens eine Schaltgas-Unterbrechereinheit umfassen, insbesondere mit Nennstrom- und/oder Lichtbogenkontakten. Schaltgas-Unterbrechereinheiten sind in einem gasdichten Gehäuse, befüllt mit Schaltgas bzw. Isoliergas als Isoliermedium angeordnet. Vakuumschaltröhren sind z. B. in einem äußeren Gehäuse eines Schaltgerätes angeordnet, z. B. mit einem Gehäuse, welches mit einem Isoliergas befüllt ist. Isoliergase sind z. B. SF₆, CO₂ oder Clean Air, d. h. gereinigte, getrocknete Luft. Alternativ kann statt einem Isoliergas ein Vakuum verwendet werden. Um ein gasdichtes Gehäuse zu gewährleisten, bei dem Elementen der kinematischen Kette ermöglicht ist, die Bewegungsenergie vom Antrieb außerhalb des Gehäuses in das Innere des Gehäuses zur Unterbrechereinheit zu transportieren, muss wenigstens ein Element der kinematischen Kette beweglich gelagert sein vom äußeren in das Innere des Gehäuses, z. B. im Stand der Technik über Dichtungen und erfindungsgemäß über einen Faltenbalg. Im Fall einer Vakuumschaltröhre als Unterbrechereinheit weist die Vakuumschaltröhre einen Faltenbalg auf, und das Gehäuse des Schaltgerätes weist wenigstens einen zweiten Faltenbalg auf. Damit sind die zuvor beschriebenen Vorteile verbunden.The interrupter unit can comprise at least one vacuum interrupter tube and/or at least one switching gas interrupter unit, in particular with rated current and/or arc contacts. Switching gas interrupter units are arranged in a gas-tight housing filled with switching gas or insulating gas as the insulating medium. Vacuum interrupter tubes are arranged, for example, in an outer housing of a switching device, e.g., with a housing filled with an insulating gas. Insulating gases are, for example, _SF6 , _CO2 , or clean air, i.e., purified, dried air. Alternatively, a vacuum can be used instead of an insulating gas. To ensure a gas-tight housing in which elements of the kinematic chain are enabled to transport the kinetic energy from the drive outside the housing to the interior of the housing to the interrupter unit, at least one element of the kinematic chain must be movably mounted from the outer to the interior of the housing, e.g., in the prior art by means of seals and, according to the invention, by means of a bellows. In the case of a vacuum interrupter as the switching unit, the vacuum interrupter has a bellows, and the housing of the switching device has at least a second bellows. This results in the advantages described above.

Das wenigstens eine Gehäuse kann durch den wenigstens einen Faltenbalg gasdicht verschlossen sein, insbesondere befüllt mit einem Isoliergas, umfassend SF₆, CO₂, und/oder gereinigte, getrocknete Luft. Damit ist eine gute elektrische Isolation der Unterbrechereinheit möglich. Bei Verwendung umweltschädlicher Gase, wie z. B. SF₆, wird ein Austritt des Gases aus dem Gehäuse des Schaltgerätes verhindert. Verschmutzungen und Feuchtigkeit z. B. der Umgebungsluft dringen nicht in das Gehäuse des Schaltgerätes ein. Somit ist ein langzeitstabiler, zuverlässiger, wartungsarmer Betrieb des Schaltgerätes möglich.The housing can be gas-tightly sealed by the bellows, in particular filled with an insulating gas comprising _SF6 , _CO2 , and/or purified, dried air. This ensures good electrical insulation of the interrupter unit. When using environmentally harmful gases, such as _SF6 , gas leakage from the switching device housing is prevented. Contaminants and moisture, e.g., from the ambient air, do not penetrate the switching device housing. Thus, long-term stable, reliable, and low-maintenance operation of the switching device is possible.

Das wenigstens eine Element der kinematischen Kette, welches über den wenigstens einen Faltenbalg in das Gehäuse beweglich geführt ist, kann eine Schaltstange sein, insbesondere eine Schaltstange aus gut leitendem Metall oder eine Schaltstange aus einem Isolator, insbesondere aus einem elektrisch isolierendem Kunststoff. Eine Schaltstange ist kostengünstig und gut durch einen Faltenbalg gasdicht, beweglich führbar. Bei einer metallischen Schaltstange ist eine elektrische Kontaktierung der Unterbrechereinheit bzw. von Kontaktelementen der Unterbrechereinheit möglich, bei einer Schaltstange aus einem Isolator ist eine stromlose und potentialfreie Führung der Schaltstange möglich, wobei eine elektrische Kontaktierung der Unterbrechereinheit über Kontakte möglich ist, welche aus dem Gehäuse z. B. über elektrische Durchführungen geführt sind.The at least one element of the kinematic chain, which is movably guided into the housing via the at least one bellows, can be a switching rod, in particular a switching rod made of highly conductive metal or a switching rod made of an insulator, especially an electrically insulating plastic. A switching rod is cost-effective and can be movably guided in a gas-tight manner by a bellows. With a metallic switching rod, electrical contact with the breaker unit or contact elements of the breaker unit is possible; with a switching rod made of an insulator, currentless and potential-free guidance of the switching rod is possible, whereby electrical contact with the breaker unit is possible via contacts that are led out of the housing, e.g., via electrical bushings.

Ein Faltenbalg wird in der Regel entlang seiner Längsausdehnung mechanisch unterschiedlich stark belastet. Die mechanische Belastung eines Bereichs des Faltenbalgs hängt daher in der Regel davon ab, wo sich der Bereich entlang der Längsausdehnung des Faltenbalgs befindet. Beispielsweise werden oft die Endbereiche des Faltenbalgs besonders stark belastet. Dieser Effekt kann durch auf den Faltenbalg einwirkende Querkräfte verstärkt werden, die beispielsweise durch eine nicht perfekte Führung des Faltenbalgs oder, insbesondere bei einer horizontalen Einbaulage des Faltenbalgs, durch die Erdanziehungskraft erzeugt werden.A bellows is typically subjected to varying degrees of mechanical stress along its length. The mechanical stress on a particular section of the bellows therefore generally depends on its location along the bellows' length. For example, the ends of the bellows are often subjected to particularly high stress. This effect can be amplified by transverse forces acting on the bellows, which can be caused, for instance, by imperfect bellows alignment or, especially when the bellows is installed horizontally, by gravity.

Die Variation der Faltenstruktur der Falten des Faltenbalgs kann einer ungleichmäßigen Belastung des Faltenbalgs entlang der Längsachse des wenigstens einen Elements der kinematischen Kette entgegenwirken. Die Faltenstruktur der Falten des Faltenbalgs entlang der Längsachse eines Elements der kinematischen Kette, insbesondere einer Schaltstange, welche von außen in das Innere des Gehäuses des Schaltgerätes durch den Faltenbalg geführt ist, ist derart gestaltet, dass sie eine ungleichmäßige Belastung des Faltenbalgs entlang der Längsachse des Kontaktelements kompensiert. Damit wird die Lebensdauer insbesondere bei häufigem Schalten des Faltenbalgs und damit des Schaltgerätes erhöht, und Wartungsarbeiten reduziert, was Kosten senkt.The variation in the pleat structure of the bellows can counteract uneven loading of the bellows along the longitudinal axis of at least one element of the kinematic chain. The pleat structure of the bellows along the longitudinal axis of an element of the kinematic chain, in particular a switching rod, which is guided from the outside into the interior of the switching device housing through the bellows, is designed such that it compensates for uneven loading of the bellows along the longitudinal axis of the contact element. This increases the service life, especially with frequent switching of the bellows and thus of the switching device, and reduces maintenance work, thereby lowering costs.

Eine Faltenhöhe h der Falten des Faltenbalgs entlang der Längsachse des wenigstens einen Elements der kinematischen Kette kann variieren. Die Faltenhöhe h der Falten des Faltenbalgs kann in einem ersten Bereich des Faltenbalgs kleiner als in einem gegenüber dem ersten Bereich weniger belasteten zweiten Bereich des Faltenbalgs sein. Die Faltenhöhe h der Falten des Faltenbalgs kann zu dem ersten Ende und/oder zu dem zweiten Ende des Faltenbalgs hin gegenüber einem mittleren Bereich des Faltenbalgs abnehmen. Damit sind die zuvor beschriebenen Vorteile verbunden.The fold height h of the bellows folds along the longitudinal axis of at least one element of the kinematic chain can vary. The fold height h of the bellows folds can be smaller in a first region of the bellows than in a second region of the bellows that is subjected to less stress. The fold height h of the bellows folds can decrease towards the first end and/or the second end of the bellows compared to a central region. This is associated with the advantages described above.

Ein Faltenabstand d zweier einander benachbarter Falten des Faltenbalgs entlang der Längsachse des wenigstens einen Elements der kinematischen Kette kann variieren, wobei insbesondere der Faltenabstand d in einem ersten Bereich des Faltenbalgs kleiner als in einem gegenüber dem ersten Bereich weniger belasteten zweiten Bereich des Faltenbalgs sein kann. Der Faltenabstand d zu dem ersten Ende und/oder zu dem zweiten Ende des Faltenbalgs hin kann gegenüber einem mittleren Bereich des Faltenbalgs zunehmen. Damit sind die zuvor beschriebenen Vorteile verbunden, Insbesondere eine lange Lebensdauer des Faltenbalgs.The pleat spacing d between two adjacent pleats of the bellows along the longitudinal axis of at least one element of the kinematic chain can vary, whereby in particular the pleat spacing d in a first region of the bellows can be smaller than in a second region of the bellows which is less stressed compared to the first region. The pleat spacing d to the first end and/or to the two The pressure at the end of the bellows can increase compared to the middle section. This offers the advantages described above, particularly a long service life for the bellows.

Eine Materialstärke b des Faltenbalgs entlang der Längsachse eines Elements der kinematischen Kette, insbesondere einer Schaltstange, kann variieren. Die Materialstärke b der Falten des Faltenbalgs kann in einem ersten Bereich des Faltenbalgs kleiner als in einem gegenüber dem ersten Bereich weniger belasteten zweiten Bereich des Faltenbalgs sein. Die Materialstärke b zu dem ersten Ende und/oder zu dem zweiten Ende des Faltenbalgs hin kann gegenüber einem mittleren Bereich des Faltenbalgs zunehmen. Damit kann mit minimalem Materialaufwand ein Faltenbalg mit langer Lebensdauer erstellt werden, wobei Kosten eingespart werden.The material thickness b of the bellows along the longitudinal axis of a kinematic chain element, particularly a shift rod, can vary. The material thickness b of the bellows folds can be smaller in a first region of the bellows than in a second region that is subject to less stress. The material thickness b towards the first end and/or the second end of the bellows can increase compared to a central region. This allows for the creation of a long-life bellows with minimal material usage, thus saving costs.

Der Faltenbalg kann aus einem metallischen Material, insbesondere aus einem nichtrostenden Stahl, gefertigt sein. Metalle, insbesondere nichtrostendende Stähle, sind langzeitstabil auch bei häufiger Verformung, insbesondere ohne zu brechen. Dies ermöglicht eine stabile Ausführung des Faltenbalgs und damit eine lange Lebensdauer des Faltenbalgs.The bellows can be made of a metallic material, particularly stainless steel. Metals, especially stainless steels, are stable over long periods even with frequent deformation, and in particular, they do not break. This allows for a robust bellows design and thus a long service life.

Ein Faltenbalg des Gehäuses des Schaltgerätes ist in der Regel größer als ein Faltenbalg z. B. einer Vakuumschaltröhre. Im Bereich des Gehäuses ist beim Schalten eine Seitwärtsbewegung senkrecht zur Längsachse z. B. einer Schaltstange zu erwarten. Diese Bewegung belastet einen Faltenbalg stark und kann zu einer verringerten Lebensdauer führen. Deshalb wird im Stand der Technik im Bereich des Gehäuses Dichtungsmaterial, z. B. Gummidichtungen, verwendet. Der Einsatz eines Standard-Faltenbalgs, welcher aus der Vakuumschaltröhrenfertigung bekannt ist, ist nicht möglich. Erst die Weiterentwicklung und spezielle Anpassung von Faltenbalgen ermöglicht den Einsatz im Bereich eines Gehäuses eines Schaltgerätes.A bellows in the housing of a switching device is generally larger than a bellows in, for example, a vacuum interrupter. During switching, lateral movement perpendicular to the longitudinal axis of, for example, a switching rod, is to be expected in the housing area. This movement places considerable stress on the bellows and can lead to a reduced service life. Therefore, in the prior art, sealing material, such as rubber seals, is used in the housing area. The use of a standard bellows, as known from vacuum interrupter manufacturing, is not possible. Only the further development and special adaptation of bellows enables their use in the housing of a switching device.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen:

1 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Schaltgerätes 1, mit einem Faltenbalg 7 an bzw. in einem Metalltank als Gehäuse 2, in Dead-Tank-Bauweise, und
2 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Schaltgerätes 1, mit einem Faltenbalg 7 an bzw. in einem gerippten Isolator als Gehäuse 2, in säulenförmiger Freiluftschalter-Bauweise, und
3 eine schematische Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Faltenbalgs 7 eines erfindungsgemäßen Schaltgerätes 1, und
4 eine schematische Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Faltenbalgs 7 eines erfindungsgemäßen Schaltgerätes 1, und
5 eine schematische Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines Faltenbalgs 7 eines erfindungsgemäßen Schaltgerätes 1, und
6 eine schematische Schnittdarstellung eines vierten Ausführungsbeispiels eines Faltenbalgs 7 eines erfindungsgemäßen Schaltgerätes 1.

The properties, features, and advantages of this invention described above, as well as the manner in which they are achieved, will become clearer and more readily understandable in connection with the following description of exemplary embodiments, which are explained in more detail in conjunction with the drawings. These drawings show:

1 a schematic sectional view of an embodiment of the switching device 1 according to the invention, with a bellows 7 on or in a metal tank as housing 2, in dead-tank construction, and
2 a schematic sectional view of an embodiment of the switching device 1 according to the invention, with a bellows 7 on or in a ribbed insulator as housing 2, in a column-shaped open-air switch design, and
3 a schematic sectional view of a first embodiment of a bellows 7 of a switching device 1 according to the invention, and
4 a schematic sectional view of a second embodiment of a bellows 7 of a switching device 1 according to the invention, and
5 a schematic sectional view of a third embodiment of a bellows 7 of a switching device 1 according to the invention, and
6 a schematic sectional view of a fourth embodiment of a bellows 7 of a switching device 1 according to the invention.

Einander entsprechende Teile sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are marked with the same reference symbols in the figures.

1 (1) zeigt in schematischer Schnittansicht ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schaltgerätes 1. Das Schaltgerät 1 ist beispielhaft als Dead-Tank mit einem zylinder-tankförmigen Gehäuse 2 ausgebildet. Das Schaltgerät 1 weist neben dem Gehäuse 2, , einen Antrieb 4 auf, welcher außerhalb des Gehäuses 2 angeordnet ist. Im Gehäuse 2 ist eine Unterbrechereinheit 3 angeordnet, z. B. eine Vakuumschaltröhre und/oder eine Unterbrechereinheit, welche einen Nennstrom- und/oder Lichtbogenkontakt aufweist. Alternativ können auch weitere Unterbrechereinheiten 3, z. B. in Reihe geschaltet, in dem Gehäuse 2 angeordnet sein, insbesondere mit weiteren Elementen, wie z. B. Kondensatoren, Widerständen, Varistoren, und/oder Ableitern als Steuerelementen. 1 ( 1 Figure 1 shows a schematic sectional view of an embodiment of a switching device 1 according to the invention. The switching device 1 is exemplary designed as a dead tank with a cylindrical, tank-shaped housing 2. In addition to the housing 2, the switching device 1 has an actuator 4, which is arranged outside the housing 2. An interrupter unit 3 is arranged in the housing 2, e.g., a vacuum interrupter tube and/or an interrupter unit having a rated current and/or arc contact. Alternatively, further interrupter units 3, e.g., connected in series, can also be arranged in the housing 2, in particular with further elements, such as capacitors, resistors, varistors, and/or surge arresters as control elements.

Das Schaltgerät 1 kann weitere Komponenten aufweisen, die in der 1 nicht oder nicht im Detail dargestellt sind, da sie für die Erfindung nicht relevant sind, z. B. ein Ständergestänge unter dem Gehäuse 2. Die Unterbrechereinheit 3 ist im Gehäuse 2 z. B. durch Halterungen gehalten und z. B. über Kontaktstangen, welche durch Durchführungen am Gehäuse 2 verlaufen, elektrisch nach Außen kontaktiert.The switching device 1 may have further components which are located in the 1 certain features are not shown or not shown in detail because they are not relevant to the invention, e.g. a stand rod under the housing 2. The interrupter unit 3 is held in the housing 2, e.g. by brackets, and is electrically contacted to the outside, e.g. via contact rods which run through openings in the housing 2.

Elemente einer kinematischen Kette 5 verbinden den Antrieb 4 mechanisch beweglich mit der Unterbrechereinheit 3. Die kinematische Kette 5 umfasst z. B. Getriebeteile, wenigstens eine Antriebsstange oder Welle, und/oder Umlenkelemente. Ein Element 6 der kinematischen Kette 5, insbesondere eine Schaltstange, ist vom Äußeren des Gehäuses 2 in das Innere des Gehäuses 2 beweglich geführt, durch wenigstens einen Faltenbalg 7. Es können bei höheren Sicherheitsanforderungen bzw. häufigem Schalten und damit verbunden hohen mechanischen Belastungen, auch mehr als ein Faltenbalg 7 verwendet werden, insbesondere hintereinander angeordnete oder ineinander geschachtelte Faltenbalge 7.Elements of a kinematic chain 5 mechanically connect the drive 4 to the interrupter unit 3. The kinematic chain 5 comprises, for example, gear components, at least one drive rod or shaft, and/or deflection links. An element 6 of the kinematic chain 5, in particular a switching rod, is movably guided from the outside of the housing 2 into the interior of the housing 2 by at least one bellows 7. For higher safety requirements or frequent switching and the associated high mechanical loads, more than one bellows 7 can be used, in particular bellows 7 arranged one behind the other or nested within each other.

Beim Schalten des Schaltgerätes 2, insbesondere beim Ein- oder Ausschalten, wird durch den Antrieb 4, z. B. einem Motor oder Federspeicherantrieb, mechanische Bewegungsenergie bereitgestellt, und über die Elemente der kinematischen Kette 5 auf die Unterbrechereinheit 3 übertragen. Im Bereich des Faltenbalgs 7 ermöglicht der Faltenbalg 7, insbesondere durch Dehnen oder Stauchen der Falten, über das mit dem Faltenbalg 7 gasdicht verbundene Element 6 der kinematischen Kette 5, insbesondere der Schaltstange, die Übertragung der Bewegungsenergie von außen nach innen ins gasdichte Gehäuse 2. Über die Bewegung der Falten und z. B. federnde Eigenschaften des Faltenbalgs 7, ist eine Übertragung von Bewegungsenergie möglich, mit geringen Verlusten.When the switching device 2 is switched, particularly when switching on or off, mechanical kinetic energy is provided by the drive 4, e.g., a motor or spring-loaded drive, and transferred to the interrupter unit 3 via the elements of the kinematic chain 5. In the area of the bellows 7, the bellows 7, particularly by stretching or compressing its folds, enables the transfer of kinetic energy from the outside to the inside of the gas-tight housing 2 via the element 6 of the kinematic chain 5, in particular the switching rod, which is gas-tightly connected to the bellows 7. Through the movement of the folds and, for example, the spring-like properties of the bellows 7, a transfer of kinetic energy is possible with minimal losses.

2 (2) zeigt in schematischer Schnittansicht ein alternatives Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schaltgerätes 1. Das Schaltgerät 1 ist beispielhaft als säulenförmiger Freiluftschalter mit einem gerippten, zylinderförmigen Isolator-Gehäuse 2 ausgebildet. Alternativ, der Einfachheit halber in den Figuren nicht dargestellt, ist das Schaltgerät 1 in einer anderen Form, mit mehr als einem Isolator-Gehäuse, z. B. T-förmig ausgebildet. Das Schaltgerät 1 weist neben dem Gehäuse 2, insbesondere aus Silikon, Keramik und/oder einem Verbundwerkstoff, einen Antrieb 4 auf, welcher außerhalb des Gehäuses 2 angeordnet ist. Im Gehäuse 2 ist eine Unterbrechereinheit 3 angeordnet, z. B. eine Vakuumschaltröhre und/oder eine Unterbrechereinheit, welche einen Nennstrom- und/oder Lichtbogenkontakt aufweist. Alternativ können auch weitere Unterbrechereinheiten 3, z. B. in Reihe geschaltet, in dem Gehäuse 2 angeordnet sein, insbesondere mit weiteren Elementen, wie z. B. Kondensatoren, Widerständen, Varistoren, und/oder Ableitern als Steuerelementen. 2 ( 2 Figure 1 shows a schematic sectional view of an alternative embodiment of a switching device 1 according to the invention. The switching device 1 is exemplary configured as a column-shaped outdoor switch with a ribbed, cylindrical insulator housing 2. Alternatively, and not shown in the figures for the sake of simplicity, the switching device 1 is configured in a different form, with more than one insulator housing, e.g., T-shaped. In addition to the housing 2, in particular made of silicone, ceramic, and/or a composite material, the switching device 1 has an actuator 4, which is arranged outside the housing 2. An interrupter unit 3 is arranged in the housing 2, e.g., a vacuum interrupter tube and/or an interrupter unit having a rated current and/or arc contact. Alternatively, further interrupter units 3, e.g., connected in series, can also be arranged in the housing 2, in particular with further elements, such as capacitors, resistors, varistors, and/or surge arresters as control elements.

Das Schaltgerät 1 kann weitere Komponenten aufweisen, die in der 1 nicht oder nicht im Detail dargestellt sind, da sie für die Erfindung nicht relevant sind, z. B. ein Ständergestänge unter dem Gehäuse 2, auf dem das Gehäuse 2 angeordnet ist und z. B. der Antrieb 4 angeordnet ist. Elemente der kinematischen Kette 5, wie z. B. Gestänge, Antriebsstangen, Umlenkhebel, Getriebeteile, können im und/oder am Ständergestänge angeordnet sein. Die Unterbrechereinheit 3 ist im Gehäuse 2 z. B. durch eine Halterung gehalten bzw. aufgehängt und z. B. über die Halterung und/oder elektrische Leitungen, elektrisch nach Außen kontaktiert. Dies ist der Einfachheit halber in der 2 nicht oder nicht im Detail dargestellt.The switching device 1 may have further components which are located in the 1 Some elements are not shown, or not shown in detail, because they are not relevant to the invention. For example, a stand linkage under the housing 2, on which the housing 2 is arranged and on which, for example, the drive 4 is arranged, is not shown. Elements of the kinematic chain 5, such as linkages, drive rods, deflection levers, and gear parts, can be arranged in and/or on the stand linkage. The interrupter unit 3 is held or suspended in the housing 2, for example, by a bracket, and is electrically connected to the outside, for example, via the bracket and/or electrical lines. This is shown for the sake of simplicity in the 2 not shown, or not shown in detail.

Elemente einer kinematischen Kette 5 verbinden den Antrieb 4 mechanisch beweglich mit der Unterbrechereinheit 3. Die kinematische Kette 5 umfasst z. B. Getriebeteile, Antriebsstangen oder Wellen, und/oder Umlenkelemente. Ein Element 6 der kinematischen Kette 5, insbesondere eine Schaltstange, ist vom Äußeren des Gehäuses 2 in das Innere des Gehäuses 2 beweglich geführt, durch wenigstens einen Faltenbalg 7. Es können bei höheren Sicherheitsanforderungen bzw. häufigem Schalten und damit verbunden hohen mechanischen Belastungen, auch mehr als ein Faltenbalg 7 verwendet werden, insbesondere hintereinander angeordnete oder ineinander geschachtelte Faltenbalge 7.Elements of a kinematic chain 5 mechanically connect the drive 4 to the interrupter unit 3. The kinematic chain 5 comprises, for example, gear components, drive rods or shafts, and/or deflection elements. An element 6 of the kinematic chain 5, in particular a shift rod, is movably guided from the outside of the housing 2 into the interior of the housing 2 by at least one bellows 7. For higher safety requirements or frequent switching and the associated high mechanical loads, more than one bellows 7 can be used, in particular bellows 7 arranged one behind the other or nested within each other.

Der Faltenbalg 7 der 1 und 2 ist an oder in dem Gehäuse 2, gasdicht mit dem Gehäuse 2 verbunden, z. B. in einer runden Ausnehmung im Gehäuse 2, nach Innen oder nach Außen weisend angeordnet. Der Faltenbalg 7 ist z. B. mit dem Gehäuse verlötet, verklebt, geklemmt, und/oder verschweißt. Das bewegliche Element 6 der kinematischen Kette 5, insbesondere die Schaltstange, ist durch den Faltenbalg 7 geführt und gasdicht mit dem Faltenbalg 7 z. B. verlötet, verklebt, geklemmt, und/oder verschweißt.The bellows 7 of the 1 and 2 The bellows 7 is attached to or located in the housing 2, gas-tightly connected to the housing 2, e.g., in a round recess in the housing 2, facing inwards or outwards. The bellows 7 is, for example, soldered, glued, clamped, and/or welded to the housing. The movable element 6 of the kinematic chain 5, in particular the switching rod, is guided through the bellows 7 and gas-tightly connected to the bellows 7, for example, by soldering, gluing, clamping, and/or welding.

In den 3, 4, 5 bis 6 sind Ausführungsbeispiele des Faltenbalgs 7 in mehr Detail dargestellt. Der Faltenbalg 7 ist jeweils in dem Gehäuse 2, wie in den 1 und 2 dargestellt ist, angeordnet, was der Einfachheit halber in den 3, 4, 5 bis 6 nicht dargestellt ist. Ein erstes Ende 12 des Faltenbalgs 7 ist z. B. fest mit dem Element 6 der kinematischen Kette 5 verbunden. Ein dem ersten Ende 12 gegenüberliegendes zweites Ende 13 des Faltenbalgs 7 ist fest mit dem Gehäuse 2 des Schaltgerätes 1 verbunden und umgibt eine Gehäuseöffnung. Der Faltenbalg 7 verschließt das Gehäuse 2 gasdicht gegen eine Umgebung des Schaltgerätes 1. Beispielsweise ist der Faltenbalg 7 aus einem metallischen Material, insbesondere aus nichtrostendem Stahl, gefertigt. Das erste Ende 12 des Faltenbalgs 7 ist beispielsweise durch Löten, Kleben, Schweißen und/oder Klemmen mit dem Element 6 verbunden. Das zweite Ende 13 des Faltenbalgs 7 ist beispielsweise durch Löten, Kleben, Schweißen, Schrauben und/oder Klemmen mit dem Gehäuse 2 verbunden.In the 3 , 4 , 5 until 6 Exemplary embodiments of the bellows 7 are shown in more detail. The bellows 7 is in the housing 2, as shown in the 1 and 2 is shown, arranged, which for the sake of simplicity is in the 3 , 4 , 5 until 6 not shown. A first end 12 of the bellows 7 is, for example, firmly connected to the element 6 of the kinematic chain 5. The second end 13 of the bellows 7, opposite the first end 12, is firmly connected to the housing 2 of the switching device 1 and surrounds a housing opening. The bellows 7 seals the housing 2 gas-tight against the environment of the switching device 1. For example, the bellows 7 is made of a metallic material, in particular stainless steel. The first end 12 of the bellows 7 is connected to the element 6, for example, by soldering, gluing, welding, and/or clamping. The second end 13 of the bellows 7 is connected to the housing 2, for example, by soldering, gluing, welding, screwing, and/or clamping.

Der Faltenbalg 7 weist um eine Längsachse 9 des Elements 6 herum verlaufende Falten 8 mit einer entlang der Längsachse 9 variierenden Faltenstruktur auf. Die Faltenstruktur ist in den 1 und 2 nicht darstellt. Ausführungsbeispiele des Faltenbalgs 7 mit unterschiedlichen Faltenstrukturen sind in den 3, 4, 5 bis 6 gezeigt. Dabei sind in den 3, 4, 5 bis 6 jeweils Schnittdarstellungen eines Teils des Faltenbalgs 7 gezeigt. Die Faltenstruktur des Faltenbalgs 7 wirkt dabei jeweils einer ungleichmäßigen mechanischen Belastung des Faltenbalgs 7 entlang der Längsachse 9 entgegen. Die 3, 4, 5 bis 6 zeigen jeweils ein Ausführungsbeispiel eines Faltenbalgs 7, dessen mechanische Belastung in einem Bereich 10 jeweils größer als in einem Bereich 11 ist. Bei diesen Ausführungsbeispielen ist jeder Bereich 10 ein Endbereich des Faltenbalgs 7 und der Bereich 11 ist z. B. ein mittlerer Bereich des Faltenbalgs 7, wobei der Bereich 10 auf der jeweils rechten Seite der Figuren das erste Ende 12 des Faltenbalgs 7 umfasst und der Bereich 10 auf der jeweils linken Seite der Figuren das zweite Ende 13 des Faltenbalgs 7 umfasst. Bei anderen Ausführungsbeispielen können die Bereiche 10 und 11 jedoch andere Bereiche des Faltenbalgs 7 sein.The bellows 7 has folds 8 extending around a longitudinal axis 9 of the element 6, with a fold structure that varies along the longitudinal axis 9. The fold structure is in the 1 and 2 This does not represent the actual product. Exemplary embodiments of the bellows 7 with different fold structures are shown in the 3 , 4 , 5 until 6 shown. These include the following: 3 , 4 , 5 until 6 Each section shows a cross-sectional view of a portion of the bellows 7. The pleated structure of the bellows 7 counteracts uneven mechanical stress along the longitudinal axis 9. 3 , 4 , 5 until 6 Each figure shows an embodiment of a bellows 7, the mechanical stress of which is greater in region 10 than in region 11. In these embodiments, each region 10 is an end region of the bellows 7, and region 11 is, for example, a middle region of the bellows 7. The region 10 on the right side of the figures comprises the first end 12 of the bellows 7, and the region 10 on the left side of the figures comprises the second end 13 of the bellows 7. In other embodiments, however, regions 10 and 11 can be different regions of the bellows 7.

3 (3) zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des Faltenbalgs 7. Bei diesem Ausführungsbeispiel variiert eine Faltenhöhe h der Falten 8 des Faltenbalgs 7 entlang einer Längsachse 9. Dabei nimmt die Faltenhöhe h der Falten 8 des Faltenbalgs 7 in dem Bereich 10 zu dem ersten Ende 12 des Faltenbalgs 7 hin und in dem Bereich 10 zu dem zweiten Ende 13 des Faltenbalgs 7 hin gegenüber dem Bereich 11 des Faltenbalgs 7 ab. Die Faltenhöhe h einer Falte 8 bezeichnet eine Differenz eines maximalen Abstands und eines minimalen Abstands einer Faltenoberfläche der Falte 8 von der Längsachse 9. 3 ( 3 Figure 1 shows a first embodiment of the bellows 7. In this embodiment, the fold height h of the folds 8 of the bellows 7 varies along a longitudinal axis 9. Specifically, the fold height h of the folds 8 of the bellows 7 decreases in the region 10 towards the first end 12 of the bellows 7 and in the region 10 towards the second end 13 of the bellows 7 compared to the region 11 of the bellows 7. The fold height h of a fold 8 denotes the difference between the maximum and minimum distance of a fold surface of the fold 8 from the longitudinal axis 9.

4 (4) zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des Faltenbalgs 7. Bei diesem Ausführungsbeispiel variiert ein Faltenabstand d zweier einander benachbarter Falten 8 des Faltenbalgs 7 entlang der Längsachse 9. Dabei nimmt der Faltenabstand d in dem Bereich 10 zu dem zweiten Ende 13 des Faltenbalgs 7 hin gegenüber dem Bereich 11 des Faltenbalgs 7 zu. 4 ( 4 Figure 1 shows a second embodiment of the bellows 7. In this embodiment, the pleat spacing d between two adjacent pleats 8 of the bellows 7 varies along the longitudinal axis 9. The pleat spacing d increases in the region 10 towards the second end 13 of the bellows 7 compared to the region 11 of the bellows 7.

5 (5) zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel des Faltenbalgs 7. Bei diesem Ausführungsbeispiel variiert eine Materialstärke b der Falten 8 des Faltenbalgs 7 entlang der Längsachse 9. Dabei nimmt die Materialstärke b der Falten 8 des Faltenbalgs 7 in dem Bereich 10 zu dem ersten Ende 12 des Faltenbalgs 7 hin und in dem zweiten Bereich 10 zu dem zweiten Ende 13 des Faltenbalgs 7 hin gegenüber dem Bereich 11 des Faltenbalgs 7 zu. 5 ( 5 Figure 1 shows a third embodiment of the bellows 7. In this embodiment, the material thickness b of the folds 8 of the bellows 7 varies along the longitudinal axis 9. The material thickness b of the folds 8 of the bellows 7 increases in the region 10 towards the first end 12 of the bellows 7 and in the second region 10 towards the second end 13 of the bellows 7 compared to the region 11 of the bellows 7.

6 (6) zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel des Faltenbalgs 7. Bei diesem Ausführungsbeispiel variieren die Faltenhöhe h, der Faltenabstand d und die Materialstärke b der Falten 8 des Faltenbalgs 7 entlang der Längsachse 9. Dabei nehmen der Faltenabstand d und die Materialstärke b in dem Bereich 10 zu dem ersten Ende 12 des Faltenbalgs 7 hin gegenüber dem Bereich 11 des Faltenbalgs 7 zu. In dem Bereich 10 nimmt die Faltenhöhe h zu dem zweiten Ende 13 des Faltenbalgs 7 hin gegenüber dem Bereich 11 des Faltenbalgs 7 ab und der Faltenabstand d nimmt zu dem zweiten Ende 13 des Faltenbalgs 7 hin gegenüber dem Bereich 11 des Faltenbalgs 7 zu. 6 ( 6 Figure 1 shows a fourth embodiment of the bellows 7. In this embodiment, the fold height h, the fold spacing d, and the material thickness b of the folds 8 of the bellows 7 vary along the longitudinal axis 9. In region 10, the fold spacing d and the material thickness b increase towards the first end 12 of the bellows 7 compared to region 11. In region 10, the fold height h decreases towards the second end 13 of the bellows 7 compared to region 11, and the fold spacing d increases towards the second end 13 of the bellows 7 compared to region 11.

Die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele können untereinander kombiniert werden und/oder können mit dem Stand der Technik kombiniert werden. So sind unterschiedliche Schaltgerätetypen möglich, z. B. Dead-Tank-, Live-Tank- und/oder Freiluftschalter, insbesondere für Hochspannungen zum Schalten von Gleich- und/oder Wechselstrom. Die Schaltgeräte 1 sind für eine oder mehr Phasen zum Schalten ausgelegt. Im Schaltgerät 1 sind ein oder mehr Unterbrechereinheiten 3 angeordnet, insbesondere mit Steuerelementen, wie z. B. Kondensatoren, Widerständen, Varistoren und/oder Ableitern. Die Unterbrechereinheiten sind oder umfassen z. B. Vakuumschaltröhren, Gasschalter mit Nennstromkontakten und/oder mit Lichtbogenkontakten, mit und ohne zusätzlicher Hülle bzw. zusätzlichem Gehäuse.The embodiments described above can be combined with one another and/or with the prior art. This allows for different types of switching devices, such as dead-tank, live-tank, and/or open-air switches, particularly for high voltages for switching direct and/or alternating current. The switching devices 1 are designed for switching one or more phases. One or more interrupter units 3 are arranged in the switching device 1, particularly with control elements such as capacitors, resistors, varistors, and/or surge arresters. The interrupter units are or comprise, for example, vacuum interrupters, gas switches with rated current contacts and/or with arc contacts, with and without an additional casing or housing.

Die Faltenbalge 7 sind einzeln oder mehrere zusammen verwendbar. Z. B. können Faltenbalge 7 mehrere Kammern in einem Gehäuse 2 oder das Gehäuse 2 nach außen hin abdichten. Der Faltenbalg 7 ist z. B. aus nichtrostendem Stahl und/oder aus Metalllegierungen gefertigt. Der Vorteil der Verwendung eines Faltenbalgs 7 z. B. statt einer Dichtung, insbesondere aus Gummi, zum gasdichten Verschließen des Gehäuses 2 und zum Führen wenigstens eines Elementes 6 der kinematischen Kette 5, ist z. B. die hohe Langzeitstabilität, Lebensdauer, federnde Eigenschaften, kein Abrieb, geringe Kosten und geringer Wartungsaufwand bei guten Dichteigenschaften.The bellows 7 can be used individually or in combination. For example, bellows 7 can seal several chambers in a housing 2 or the housing 2 from the outside. The bellows 7 is made, for example, of stainless steel and/or metal alloys. The advantage of using a bellows 7, for example, instead of a seal, especially one made of rubber, for a gas-tight closure of the housing 2 and for guiding at least one element 6 of the kinematic chain 5, is, for example, its high long-term stability, service life, resilient properties, no abrasion, and low wear. Cost-effective and low maintenance with good sealing properties.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11: Schaltgerät zum Schalten von HochspannungenSwitching device for switching high voltages
22: GehäuseHousing
33: UnterbrechereinheitInterrupter unit
44: Antriebdrive
55: kinematische Kettekinematic chain
66: Element der kinematischen Kette, welches in das Gehäuse über einen Faltenbalg geführt istElement of the kinematic chain, which is guided into the housing via a bellows.
77: FaltenbalgBellows
88: FaltenFold
99: LängsachseLongitudinal axis
1010: erster Bereichfirst area
1111: zweiter Bereich/mittlerer Bereichsecond area/middle area
1212: erstes Endefirst end
1313: zweites Endesecond ending

Claims

Switching device (1) for switching high voltages, comprising at least one housing (2), wherein at least one interrupter unit (3) is arranged in the at least one housing (2), and comprising at least one drive (4), wherein the at least one drive (4) is arranged outside the at least one housing (2) and is connected to the at least one interrupter unit (3) in the at least one housing (2) via elements of a kinematic chain (5), characterized in that at least one element (6) of the kinematic chain (5) is movably guided into the housing (2) via at least one bellows (7).

Switching device (1) according to Claim 1 , characterized in that the switching device (1) is a dead-tank high-voltage circuit breaker, in particular with a metal tank as housing (2), or a high-voltage free-air switch in column form, in particular with an insulator as housing (2).

Switching device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the interrupter unit (3) comprises at least one vacuum switching tube and/or at least one switching gas interrupter unit, in particular with rated current and arc contacts.

Switching device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one housing (2) is sealed gas-tight by the at least one bellows (7), in particular filled with an insulating gas comprising _SF6 , _CO2 , and/or purified, dried air.

Switching device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one element (6) of the kinematic chain (5), which is movably guided into the housing (2) via the at least one bellows (7), is a switching rod, in particular a switching rod made of highly conductive metal or a switching rod made of an insulator, in particular of an electrically insulating plastic or composite material.

Switching device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the variation of the fold structure of the folds (8) of the bellows (7) counteracts an uneven load on the bellows (7) along the longitudinal axis (9) of the at least one element (6) of the kinematic chain (5).

Switching device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a fold height (h) of the folds (8) of the bellows (7) varies along the longitudinal axis (9) of the at least one element (6) of the kinematic chain (5).

Switching device (1) according to Claim 7 , characterized in that the fold height (h) of the folds (8) of the bellows (7) in a first area (10) of the bellows (7) is smaller than in a second area (11) of the bellows (7) which is less stressed compared to the first area (10).

Switching device (1) according to Claim 7 or 8 , characterized in that the fold height (h) of the folds (8) of the bellows (7) decreases towards the first end (12) and/or the second end (13) of the bellows (7) compared to a central area (11) of the bellows (7).

Switching device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a fold spacing (d) of two adjacent folds (8) of the bellows (7) varies along the longitudinal axis (9) of the at least one element (6) of the kinematic chain (5), wherein in particular the fold spacing (d) in a first region (10) of the bellows (7) is smaller than in a second region (11) of the bellows (7) which is less stressed compared to the first region (10).

Switching device (1) according to Claim 10 , characterized in that the fold spacing (d) towards the first end (12) and/or the second end (13) of the bellows (7) increases relative to a central area (11) of the bellows (7).

Switching device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a material thickness (b) of the bellows (7) varies along the longitudinal axis (9) of the at least one element (6) of the kinematic chain (5).

Switching device (1) according to Claim 12 , characterized in that the material thickness (b) of the folds (8) of the bellows (7) in a first area (10) of the bellows (7) is smaller than in a second area (11) of the bellows (7) which is subject to less stress compared to the first area (10).

Switching device (1) according to Claim 12 or 13 , characterized in that the material thickness (b) increases towards the first end (12) and/or the second end (13) of the bellows (7) compared to a central area (11) of the bellows (7).

Switching device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the bellows (7) is made of a metallic material, in particular of stainless steel.