DE29717616U1

DE29717616U1 - Gasisolierter Vakuumschalter

Info

Publication number: DE29717616U1
Application number: DE29717616U
Authority: DE
Original assignee: Sachsenwerk AG; AEG Sachsenwerk GmbH
Current assignee: Schneider Electric Sachsenwerk GmbH
Priority date: 1997-10-02
Filing date: 1997-10-02
Publication date: 1997-11-20
Anticipated expiration: 2007-10-03

Description

Anmelder:

AEG Sachsenwerk GmbH

Rathenaustraße 2

93055 Regensburg

Allgemeine Vollmacht: 4.3.5.-Nr.294/97AV

0123257 01.10.1997

Titel: Gasisolierter Vakuumschalter ' Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen gasisolierten, gekapselten Vakuumschalter gemäß dem Oberbegriff das Anspruchs 1.

Vakuumschalter sind allgemein bekannt und bestehen im wesentlichen aus einer gasdichten Vakuumschaltkammer, in der zwei Schaltkontakte angeordnet sind, wobei einer der Schaltkontakte von einer Kontaktstellung in eine Trennstellung verschoben werden kann. Hierzu ist ein axial beweglicher Schaltstift vorgesehen, der mit dem beweglichen Schaltkontakt verbunden ist und durch einen Durchbruch in der Wandung der Vakuumsehaltkammer herausgeführt ist, um eine externe Schaltbetätigung, beispielsweise durch ein elektromagnetische Stellglied, zu ermöglichen, wobei der Durchbruch in der Wandung der Vakuumschaltkammer durch einen Metallfaltenbalg

abgedichtet ist, um ein Eindringen von Umgebungsluft in die Vakuumschaltkammer zu verhindern und das Vakuum in der VakuumschaItkammer aufrechtzuerhalten.

Es ist weiterhin eine gekapselte, gasisolierte Ausführung eines derartigen Vakuumschalters bekannt, bei der die Vakuumschaltkammer in einem Gasbehälter angeordnet ist, der mit einem Isoliergas gefüllt ist, wobei als Isoliergas vorzugsweise Schwefelhexafluorid SF₅ Verwendung findet, das sich hierfür wegen seiner guten dielektrischen Eigenschaften und seiner großen elektrischen Durchschlagsfestigkeit besonders eignet. Um eine externe Betätigung der Schaltkontakte zu ermöglichen weist die Wandung des Gasbehälters ebenfalls einen oder mehrere Durchbrüche auf, durch den der oder die Schaltstifte mittels Stellgliedern bewegt werden können, wobei der Durchbruch in dem Gasbehälter durch eine bewegte Dichtung gasdicht abgeschlossen ist, um Leckverluste des Isoliergases weitestgehend zu vermeiden, da derartige Leckverluste ein regelmäßiges Nachfüllen des Isoliergases erfordern.

Nachteilig bei derartigen gekapselten Vakuumschaltern ist zum einen, daß der den Durchbruch in der Wandung der Vakuumschaltkammer abdichtende Metallfaltenbalg von dem erhöhten Druck des Isoliergases beaufschlagt wird, was dessen Lebensdauer und damit auch die Lebensdauer des gesamten Vakuumschalters herabsetzt.

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Zum anderen ist bei dieser Ausführungsform aufgrund der Durchführung des Schaltstifts durch den Gasbehälter eine bewegte Dichtung erforderlich, die gegenüber einer statischen Dichtung eine erhöhte Leckrate aufweist und darüber hinaus auch eine geringere Lebensdauer hat. Die hierdurch entstehenden Gasverluste erfordern insbesondere bei kleinen Gasbehältern relativ kurze Wartungsintervalle zum Nachfüllen von Isoliergas.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen gasisolierten gekapselten Vakuumschalter zu schaffen, der gegenüber den vorstehend beschriebenen bekannten Ausführungsformen eine verringerte Leckrate und eine erhöhte Lebensdauer aufweist.

Die Aufgabe wird, ausgehend von einem bekannten gasisolierten Vakuumschalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Gemäß der Erfindung befindet sich die Vakuumschaltkammer nicht vollständig innerhalb des Gasbehälters, sondern wird derart angeordnet, daß sich der Durchbruch in der Wandung der Vakuumschaltkammer außerhalb des Gasbehälters befindet.

Zum einen wird hierdurch verhindert, daß der den Durchbruch in der Wandung der Vakuumschaltkammer abdichtende Metallfaltenbalg von dem in dem Gasbehälter herrschenden Druck

beaufschlagt wird, wodurch die Lebensdauer dieses Dichtungselements verlängert wird.

Zum anderen läßt sich der Durchbruch in der Wandung des Gasbehälters hierbei vorteilhaft mit einer statischen Dichtung abdichten, da die Vakuumschaltkammer und der Gasbehälter relativ zueinander fixiert sind. Dies führt wegen der geringeren Verschleißanfälligkeit statischer Dichtungen zu einer erhöhten Lebensdauer und ermöglicht aufgrund der kleineren Leckrate gegenüber bewegten Dichtungen längere Wartungsintervalle für das Nachfüllen von Isoliergas.

In einer Variante der Erfindung weist die Vakuumschaltkammer an ihrer Außenseite eine umlaufende Dichtfläche auf, in welche die Dichtung in dem Durchbruch des Gasbehälters eingreift. Hierbei füllt die Vakuumschaltkammer also den Durchbruch in der Wandung des Gasbehälters selbst aus.

In einer anderen Variante der Erfindung ist dagegen auf den Durchbruch in der Wandung der Vakuumschaltkammer ein Flansch aufgesetzt und gasdicht mit der Vakuumschaltkammer verbunden. Dieser Flansch dient zur Durchführung des Schaltstiftes aus dem Gasbehälter und füllt mit seinem freien Ende den Durchbruch in der Wandung des Gasbehälters aus. Vorzugsweise ist dieser Flansch als topfförmiges Bauteil ausgebildet, das mit seiner Bodenfläche auf der Stirnfläche der hohlzylindrisch ausgeführten Vakuumschaltkammer gasdicht befestigt wird, wobei

die Bodenfläche zentrisch eine Aussparung zur Durchführung des Schaltstifts aufweist, während außen auf der Mantelfläche des topfförmigen Bauteils eine Dichtfläche angebracht ist.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:

Figur 1 einen Ausschnitt eines gekapselten SF₆-isolierten Vakuumschalters als bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung im Querschnitt; sowie

Figur 2 einen Ausschnitt eines alternativen Ausführungsbeispiels eines derartigen Vakuumschalters ebenfalls im Querschnitt.

Der in Figur 1 dargestellte Ausschnitt zeigt einen Teil eines gekapselten SF₆-isolierten Vakuumschalters im Bereich seines beweglichen Schaltkontakts 1, der innerhalb einer im wesentlichen hohlzylindrischen Vakuumschaltkammer 2 angeordnet ist und über einen zylindrischen Schaltstift 3 in senkrechter Richtung von einer Kontaktstellung in eine Trennstellung verschoben werden kann. Der Schaltstift 3 ist hierbei an der Oberseite der Vakuumschaltkammer 2 durch einen Durchbruch in der Wandung 4 der Vakuumschaltkammer 2 herausgeführt, um eine externe Schaltungsbetätigung zu ermöglichen, die

beispielsweise durch ein elektromagnetisches Stellglied erfolgen kann. Der Durchbruch in der Wandung 4 der Vakuumschaltkammer 2 ist hierbei vorzugsweise hohlzylindrisch geformt und bildet somit eine Laufbuchse 5 für den Schaltstift 3, um eine sichere mechanische Führung des Schaltstiftes 3 bei der vertikalen Schaltbewegung zu erreichen.

Darüber hinaus ist der Durchbruch in der Wandung 4 der Vakuumschaltkammer 2 durch einen Metallfaltenbalg 6 abgedichtet, um die Vakuumschaltkammer 2 in jeder Stellung des Schaltstiftes 3 zuverlässig abzudichten und das Vakuum in der Vakuumschaltkammer 2 aufrechtzuerhalten.

Weiterhin ist die Wandung 7 eines Gasbehälters dargestellt, der ein Isoliergas enthält und die Vakuumschaltkammer 2 umgibt. An seiner oberen Stirnfläche weist der Gasbehälter einen vorzugsweise kreisförmigen Durchbruch auf, an dessen Umfangsrändern die Wandung 7 des Gasbehälters rechtwinkelig nach oben gezogen ist und somit eine Buchse bildet, in deren Mantelfläche sich innen eine umlaufende Nut befindet, in die eine Dichtung 8 aus Gummi eingelegt ist, um ein Austreten des Isoliergases aus dem Gasbehälter zu verhindern.

Die VakuumschaItkammer 2 befindet sich nicht vollständig innerhalb des Gasbehälters, sondern ragt mit ihrer Stirnseite an der Oberseite des Gasbehälters heraus, wobei die Vakuumschaltkammer 2 den Durchbruch in der Wandung 7 des

Gasbehälters vollständig ausfüllt. Die umlaufende Dichtung liegt hierbei auf einer ebenfalls umlaufenden Dichtfläche auf, die außen auf der Wandung 4 der Vakuumschaltkammer 2 angeordnet ist.

Das teilweise Herausragen der Vakuumschaltkammer 2 aus dem Gasbehälter bietet gegenüber den eingangs beschriebenen bekannten Anordnungen den Vorteil, daß zur Abdichtung des Durchbruchs in der Wandung 7 des Gasbehälters keine bewegte Dichtung erforderlich ist, sondern, eine statische Dichtung verwendet werden kann, da der Gasbehälter und die Vakuumschaltkammer 2 relativ zueinander fixiert sind. Hierdurch wird die Leckrate verringert, was längere Wartungsintervalle zwischen den Nachfüllungen von Isoliergas ermöglicht. Ein weiterer Vorteil einer derartigen statischen Dichtung 8 ist in der größeren Lebensdauer gegenüber einer bewegten Dichtung zu sehen.

Darüber hinaus bietet die dargestellte erfindungsgemäße Anordnung den Vorteil, daß der Metallfaltenbalg 6 nur von dem normalen Atmosphärendruck und nicht von dem erhöhten

Druck in dem Gasbehälter beaufschlagt wird, wodurch die Lebensdauer des Metallfaltenbalgs 6 und damit die Lebensdauer der gesamten Anordnung wesentlich erhöht wird.

Figur 2 zeigt ebenfalls einen Ausschnitt eines gekapselten SF₆-

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isolierten Vakuumschalters mit einer Vakuumschaltkammer 9, in der übereinander zwei Schaltkontakte angeordnet sind, wobei der dargestellte obere Schaltkontakt 10 in vertikaler Richtung zwischen einer Kontaktstellung und einer Trennstellung verschiebbar ist. Hierzu ist der Schaltkontakt 10 mit einem Schaltstift 11 verbunden, der durch einen an der Oberseite der Vakuumschaltkammer 9 in deren Wandung 12 angeordneten Durchbruch nach oben aus der Vakuumschaltkammer 9 herausgeführt ist, um eine externe Schaltbetätigung zu ermöglichen, die beispielsweise durch ein elektromagnetisches Stellglied erfolgen kann. Der Durchbruch in der Wandung 12 der Vakuumschaltkammer 9 ist hierbei wiederum vorzugsweise hohlzylindrisch ausgeführt und bildet eine Laufbuchse 13, um eine exakte mechanische Führung des zylindrischen Schaltstifts 11 zu erreichen. Zur Abdichtung dieses Durchbruchs ist ein Metallfaltenbalg 14 vorgesehen, der eine vertikale Bewegung des Schaltstiftes 11 ermöglicht und die Vakuumschaltkammer 9 in jeder Stellung des Schaltstiftes 11 hermetisch abdichtet, um ein Eindringen von Isoliergas oder Umgebungsluft in die Vakuumschaltkammer 9 zu verhindern und das Vakuum in der Vakuumschaltkammer 9 aufrechtzuerhalten.

Die Vakuumschaltkammer 9 ist im Inneren eines hier nur ansatzweise dargestellten Gasbehälters angeordnet, der als Isoliergas z.B. mit Schwefelhexafluorid SF₆ gefüllt ist, das sich aufgrund seiner guten dielektrischen Eigenschaften und seiner großen elektrischen Durchschlagfestigkeit besonders gut

als Isoliergas eignet.

An seiner Oberfläche weist der Gasbehälter einen Durchbruch auf, an dessen Umfangsrändern die Wandung 15 des Gasbehälters rechtwinklig nach oben gezogen ist und somit eine Buchse 16 bildet, in deren Innenseite eine umlaufende Nut angeordnet ist, in die eine ringförmige Dichtung 17 eingelegt ist. Die VakuumschaItkammer 9 weist ein topfförmiges Bauteil 18 auf, das mit der Wandung 12 der Vakuumsehaltkammer 9 gasdicht verbunden ist und eine zentrisch angeordnete Öffnung hat, durch die der Schaltstift 11 aus der Vakuumsehaltkammer 9 herausgeführt ist, um eine Schalterbetätigung zu ermöglichen.

Die Vakuumschaltkammer 9 ist mit ihrem Bauteil 18 in den Durchbruch der Wandung 15 des Gasbehälters eingesetzt. Das Bauteil 18 weist außen eine umlaufende Dichtfläche auf, auf welcher die ringförmige Dichtung 17 aufliegt und den Durchbruch in der Wandung 15 des Gasbehälters abdichtet, um ein Austreten von Isoliergas aus dem Gasbehälter zu verhindern. Der Gasbehälter wird in dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform also durch eine statische Dichtung 17 abgedichtet, die gegenüber bewegten Dichtungen eine geringere Leckrate aufweist, was verlängerte Wartungsintervalle zwischen den Nachfüllungen von Isoliergas ermöglicht.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele.

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Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.

Claims

Schutzansprüche

1. Gasisolierter Vakuumschalter mit einer gasdichten Vakuumschaltkammer (2), in der zwei Schaltkontakte angeordnet sind, von denen mindestens einer (1) durch einen Schaltstift (3) von einer Kontaktstellung in eine Trennstellung verschiebbar ist, wobei der Schaltstift {3) zur externen Schaltbetätigung durch einen mit einer Dichtung (6) gasdicht abgeschlossenen Durchbruch in der Wandung (4) der VakuumschaItkammer (2) herausgeführt ist sowie mit einem die Vakuumschaltkammer (2) mindestens teilweise umgebenden Gasbehälter, der mit einem Isoliergas gefüllt ist und in seiner Wandung (7) zur Ermöglichung eines Zugangs zur Vakuumschaltkammer (2) einen Durchbruch aufweist, der ebenfalls mit einer Dichtung (8) gasdicht abgeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchbruch in der Wandung (4) der Vakuumschaltkammer (2) außerhalb des Gasbehälters angeordnet ist, um eine Druckbeanspruchung der diesen Durchbruch abschließenden Dichtung (6) durch das in dem Gasbehälter befindliche Isoliergas zu vermeiden.

2. Vakuumschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumschaltkammer durch den Durchbruch in der Wandung (7) des Gasbehälters herausragt und diesen im wesentlichen ausfüllt.

3. Vakuumschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumschaltkammer (2) zumindest an ihrem dem Durchbruch in der Wandung (7) des Gasbehälters zugewandten Ende im wesentlichen hohlzylindrisch geformt ist und der Durchbruch in der Wandung (7) des Gasbehälters kreisförmig ist, wobei die Außendurchmesser der VakuumschaItkammer (2) im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des Durchbruchs in der Wandung (7) des Gasbehälters ist.

4. Vakuumschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Durchbruch in der Wandung (12) der Vakuumschaltkammer (9) ein hohler Flansch (18) aufgesetzt und mit der Vakuumschaltkammer (9) gasdicht verbunden ist, wobei der Schaltstift (11) durch den Flansch (18) aus dem Gasbehälter herausgeführt ist und das freie Ende des Flansches (18) den Durchbruch in der Wandung (15) des Gasbehälters ausfüllt.

5. Vakuumschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch ein topfförmiges Bauteil (18) ist, dessen Mantelfläche außen eine umlaufende Dichtfläche aufweist, auf der die Dichtung (17) in dem Durchbruch in der Wandung (15) des Gasbehälters aufliegt.

S. Vakuumschalter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (18) mit der

Vakuumschaltkammer (9) zur hermetischen Abdichtung durch eine Lötung verbunden ist.

7. Vakuumschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltstift (11) mindestens auf einem Teil seiner Länge zylindrisch ist der Durchbruch in der Wandung (4) der Vakuumschaltkammer (9) eine hohlzylindrische Laufbuchse (13) für den Schaltstift (11) bildet.

8. Vakuumschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die statische Dichtung eine Ringdichtung (8) ist.

9. Vakuumschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung in dem Durchbruch in der Wandung (4) der Vakuumschaltkammer (2) als Metallfaltenbalg (6) ausgeführt ist.

10. Vakuumschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliergas Schwefelhexafluorid SF₆ ist.