EP4070351A1

EP4070351A1 - Vakuumschalter

Info

Publication number: EP4070351A1
Application number: EP20839049.2A
Authority: EP
Inventors: Thomas Heinz; Thomas Krull; Volker Lehmann
Original assignee: Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Current assignee: Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Priority date: 2020-01-22
Filing date: 2020-12-22
Publication date: 2022-10-12
Anticipated expiration: 2040-12-22
Also published as: EP4070351B1; CN114981911A; DE102020200738A1; WO2021148217A1; EP4070351C0

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Vakuumschalter (1). Der Vakuumschalter (1) umfasst zwei voneinander beabstandete Sockelelemente (3, 5), eine zwischen den Sockelelementen (3, 5) angeordnete Vakuumschaltröhre (7) und mehrere mechanisch steife Tragelemente (9), die jeweils aus einem Isolierstoff gefertigt sind. Jedes Tragelement (9) ist mit beiden Sockelelementen (3, 5) verbunden und umgibt die Vakuumschaltröhre (7) teilumfänglich und berührungsfrei. Die Tragelemente (9) sind voneinander beabstandet um die Vakuumschaltröhre (7) herum angeordnet und von einem elektrisch nichtleitenden Elastomer (13) umgeben, das die Zwischenräume zwischen den Tragelementen (9) und zwischen den Tragelementen (9) und der Vakuumschaltröhre (7) ausfüllt.

Description

Beschreibung

Vakuumschalter

Die Erfindung betrifft einen Vakuumschalter mit zwei vonei nander beabstandeten Sockelelementen und einer zwischen den Sockelelementen angeordneten Vakuumschaltröhre.

Derartige Vakuumschalter sind Leistungsschalter, bei denen relativ zueinander bewegbare Schaltkontaktelemente in der Va- kuumschaltröhre angeordnet sind, um einen Schaltlichtbogen beim Trennen der Schaltkontaktelemente zu vermeiden oder zu reduzieren. Bei einer bekannten Bauform von Vakuumschaltern wird die Vakuumschaltröhre innerhalb eines elektrisch isolie renden Gehäuses in einem Isoliergas angeordnet, das zur Erhö hung seiner Durchschlagsfestigkeit durch einen hohen Druck komprimiert wird, um metallische Komponenten in dem Gehäuse in geringerem Abstand voneinander anordnen zu können und dadurch Bauraum einzusparen. Derartige Vakuumschalter sind aufgrund des unter Druck stehenden Isoliergases relativ auf wändig und kostspielig und außerdem bei einem Druckabfall nicht funktionsfähig. Bei einer anderen Bauform von Vakuum schaltern wird die Vakuumschaltröhre alternativ oder zusätz lich mit einem Kunststoff ummantelt, der die dielektrische Funktion des Isoliergases ersetzt oder ergänzt. Bei dieser Bauform werden jedoch Kräfte, insbesondere Kräfte infolge von Temperaturänderungen, von dem Kunststoff auf das Gehäuse der Vakuumschaltröhre übertragen, so dass diese Bauform nur für relativ kleine Vakuumschaltröhren geeignet ist, bei denen die auftretenden Kräfte so gering sind, dass sie die Vakuum schaltröhre nicht beschädigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Vakuumschal ter anzugeben, der insbesondere hinsichtlich seiner Funkti onssicherheit und der Reduzierung von auf die Vakuumschalt röhre wirkenden Kräfte verbessert ist. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Vakuumschalter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Ein erfindungsgemäßer Vakuumschalter umfasst zwei voneinander beabstandete Sockelelemente, eine zwischen den Sockelelemen ten angeordnete Vakuumschaltröhre und mehrere mechanisch steife Tragelemente, die jeweils aus einem Isolierstoff ge fertigt sind. Jedes Tragelement ist mit beiden Sockelelemen ten verbunden und umgibt die Vakuumschaltröhre teilumfänglich und berührungsfrei. Die Tragelemente sind voneinander beab- standet um die Vakuumschaltröhre herum angeordnet und von ei nem elektrisch nichtleitenden Elastomer umgeben, das die Zwi schenräume zwischen den Tragelementen und zwischen den Tra gelementen und der Vakuumschaltröhre ausfüllt.

Die Erfindung kombiniert eine durch die Tragelemente gebilde te mehrteilige Tragstruktur des Vakuumschalters mit einem elektrisch nichtleitenden Elastomer, das die Tragelemente umgibt. Die Tragelemente verleihen dem Vakuumschalter mecha nische Festigkeit, indem sie die Sockelelemente des Vakuum schalters miteinander verbinden. Ferner tragen die Tragele mente zur dielektrischen Festigkeit bei, die bei anderen Bau formen von Vakuumschaltern durch ein unter Druck stehendes Isoliergas und/oder einen die Vakuumschaltröhre ummantelnden Kunststoff erreicht wird. Dadurch, dass die Tragelemente die Vakuumschaltröhre berührungsfrei und voneinander beabstandet umgeben und nur über das Elastomer mit der Vakuumschaltröhre in Verbindung stehen, werden von den Tragelementen so gut wie keine Kräfte auf die Vakuumschaltröhre übertragen. Tempera turänderungen führen zwar zu Volumenänderungen des Elasto mers. Diese werden jedoch durch die Zwischenräume zwischen den Tragelementen nach außen abgeleitet und erzeugen daher nur geringe Spannungen an der Vakuumschaltröhre. Bildlich ge sprochen kann das Elastomer durch die Zwischenräume zwischen den Tragelementen „atmen". Dadurch, dass der Vakuumschalter mehrere um die Vakuumschalt röhre herum verteilte Tragelemente aufweist, können die Tra gelemente ferner einzeln montiert werden und ihre Form kann der Form der Vakuumschaltröhre angepasst werden, so dass je des Tragelement über seine gesamte Länge einen im Wesentli chen konstanten Abstand zu der Vakuumschaltröhre aufweist.

Ein einteiliges, rohrartiges Tragelement müsste dagegen einen minimalen Innendurchmesser aufweisen, der größer als ein ma ximaler Außendurchmesser der Vakuumschaltröhre ist, um das Tragelement um die Vakuumschaltröhre herum montieren zu kön nen. Dadurch würde bei einer Vakuumschaltröhre mit einem va riierenden Außendurchmesser der Abstand des Tragelements von der Vakuumschaltröhre entlang der Vakuumschaltröhre variie ren, so dass eine Wandstärke und damit die mechanische und dielektrische Festigkeit des von dem Tragelement und dem Elastomer um die Vakuumschaltröhre gebildeten Mantels variie ren würden. Ferner würde zu dem Ausfüllen des Zwischenraums zwischen der Vakuumschaltröhre und dem Tragelement durch den variierenden Abstand mehr Elastomer benötigt werden, was die Kosten des Vakuumschalter deutlich erhöhen kann, da geeignete Elastomere in der Regel relativ teuer sind.

Die Erfindung realisiert also einen isoliergasfreien Vakuum schalter, bei dem kaum Kräfte einer Tragstruktur auf die Va- kuumschaltröhre übertragen werden und der somit auch für gro ße Vakuumschaltröhren geeignet ist. Durch die isoliergasfreie Ausführung entfallen insbesondere Bauteile zur Gasüberwa chung, Druckdichtsysteme und Druckbehälterteile. Ein erfin dungsgemäßer Vakuumschalter kann außerdem in einfacher Weise durch eine entsprechende Gestaltung insbesondere der Tragele mente für verschiedene Anforderungen ausgelegt werden, um beispielsweise bestimmte Schirmgeometrien, Kriechwege, Dicken und/oder Schlagweiten zu realisieren.

Bei einer Ausgestaltung des Vakuumschalters weist wenigstens ein Sockelelement einen Befestigungsflansch auf, der mit dem Tragelement verbunden ist. Dies ermöglicht eine einfache und zweckmäßige Verbindung der Tragelemente mit einem Sockelele ment.

Bei einer weiteren Ausgestaltung des Vakuumschalters sind die Tragelemente durch Schraubverbindungen und/oder Klebeverbin dungen mit den Sockelelementen verbunden. Schraubverbindungen können beispielsweise durch in die Tragelemente eingebrachte Gewindebuchsen realisiert werden und ermöglichen eine lösbare Verbindung der Tragelemente mit den Sockelelementen.

Bei einer weiteren Ausgestaltung des Vakuumschalters ist die Vakuumschaltröhre mit einem ersten Sockelelement verbunden und ein bewegbares Schaltkontaktelement der Vakuumschaltröhre ragt in das zweite Sockelelement hinein. Das erste Sockelele ment trägt somit die Vakuumschaltröhre. Beispielsweise kann die Vakuumschaltröhre an dem ersten Sockelelement über ein feststehendes (nicht bewegbares) Schaltkontaktelement ange ordnet sein, das ein aus der Vakuumschaltröhre herausgeführ tes Ende aufweist, welches mit dem ersten Sockelelement ver bunden ist. In dem zweiten Sockelelement können beispielswei se Bauteile eines Mechanismus zum Bewegen des bewegbaren Schaltkontaktelements angeordnet sein.

Bei einer weiteren Ausgestaltung des Vakuumschalters weist das erste Sockelelement einen Schirmbereich, der einen dem ersten Sockelelement zugewandten Endbereich der Vakuumschalt röhre schirmartig umgibt, und einen sich vakuumschaltröhren abseitig an den Schirmbereich anschließenden Hohlzylinderbe reich oder bolzenartigen Vollzylinderbereich auf. Bei einer weiteren Ausgestaltung des Vakuumschalters ist das zweite So ckelelement im Wesentlichen als ein Hohlzylinder ausgebildet, in den ein dem zweiten Sockelelement zugewandter Endbereich der Vakuumschaltröhre hineinragt. Die Sockelelemente können dadurch zum Abschirmen elektrischer Felder an den Endberei chen der Vakuumschaltröhre beitragen.

Bei einer weiteren Ausgestaltung des Vakuumschalters weist der Vakuumschalter eine von dem Elastomer gebildete Außen- Oberfläche auf, die um die Tragelemente herum verläuft. Ins besondere kann die von dem Elastomer gebildete Außenoberflä che mehrere schirmartige, konzentrisch um die Tragelemente herum verlaufende Oberflächenbereiche aufweisen. Bei diesen Ausgestaltungen des Vakuumschalters wird das Elastomer vor teilhaft auch zur Ausbildung der Außenoberfläche des Vakuum schalters verwendet, insbesondere zur Ausbildung von Isolier schirmen zur Verlängerung von Kriechwegen für Kriechströme entlang der Außenoberfläche des Vakuumschalters.

Bei einer weiteren Ausgestaltung des Vakuumschalters ist das Elastomer ein Silikonelastomer. Silikonelastomere sind UV- beständig und eignen sich daher insbesondere zur Bildung ei ner Außenoberfläche des Vakuumschalters.

Bei einer weiteren Ausgestaltung des Vakuumschalters ist je des Tragelement aus einem Kunststoff oder einem Faser- Kunststoff-Verbund oder einem keramischen Material gefertigt. Kunststoffe und Faser-Kunststoff-Verbunde sind bevorzugte Ma terialen für die Fertigung der Tragelemente, da mit ihnen re lativ einfach Tragelemente mit einer geeigneten Form und mit den erforderlichen mechanischen und dielektrischen Eigen schaften herstellbar sind. Keramisches Material kann auch verwendet werden, ist jedoch relativ spröde und schwer und daher in der Regel weniger bevorzugt.

Bei einer weiteren Ausgestaltung des Vakuumschalters weist wenigstens ein Tragelement wenigstens eine Ausnehmung auf, die mit dem Elastomer ausgefüllt ist. Ausnehmungen in den Tragelementen dienen wie die Zwischenräume zwischen den Tra gelementen zum Ableiten von Volumenänderungen des Elastomers nach außen, um Spannungen an der Vakuumschaltröhre zu vermei den beziehungsweise zu reduzieren.

Bei einer weiteren Ausgestaltung des Vakuumschalters weist wenigstens eine Ausnehmung in einem Tragelement eine ovale Form auf. Unter ovale Formen werden hier auch Formen gerech net, die abschnittsweise gerade Ränder aufweisen, beispiels- weise eine „Rennbahnform". Durch Ausnehmungen mit ovalen For men werden dielektrisch ungünstige Ecken der Ausnehmungen vermieden und ein geeigneter Kompromiss zwischen mechanischer und dielektrischer Festigkeit des Tragelements ermöglicht.

Bei einer weiteren Ausgestaltung des Vakuumschalters wird we nigstens eine Ausnehmung in einem Tragelement durch eine Aus sparung in einem Grundkörper des Tragelements gebildet, in der wenigstens ein Füllkörper des Tragelements angeordnet ist, der mit dem Grundkörper durch einen elastischen Steg verbunden ist. Die Elastizität des Stegs ermöglicht, dass der Füllkörper gegenüber dem Grundkörper bewegbar ist. Dadurch kann sich der in das Elastomer eingebettete Füllkörper gegen über dem Grundkörper bewegen, wenn sich das Volumen des Elastomers, insbesondere temperaturabhängig, ändert. Trotz des Füllkörpers kann das Elastomer also durch die Aussparung in dem Grundkörper „atmen". Durch den Füllkörper wird Elasto mer eingespart, wodurch die Herstellungskosten für den Vaku umschalter reduziert werden können, da das Material, aus dem die Tragelemente gefertigt sind, in der Regel billiger als das Elastomer ist.

Bei einer weiteren Ausgestaltung des Vakuumschalters weist das Tragelement eine im Wesentlichen konstante Wanddicke auf. Dadurch werden belastungskritische Bereiche des Tragelements mit sehr geringen Wanddicken und eine variierende dielektri sche Festigkeit der Tragelemente vorteilhaft vermieden. Be reiche der Tragelemente, die besonders starken lokalen Belas tungen ausgesetzt sind, können natürlich größere Wanddicken als die übrigen Bereiche aufweisen.

Bei einer weiteren Ausgestaltung des Vakuumschalters weist jedes Tragelement eine zu der Vakuumschaltröhre korrespondie rende Form auf, so dass das Tragelement einen im Wesentlichen konstanten Abstand zu der Vakuumschaltröhre aufweist. Dadurch kann vorteilhaft eine gleichmäßige Wandstärke und damit eine gleichmäßige mechanische und dielektrische Festigkeit des von dem Tragelement und dem Elastomer um die Vakuumschaltröhre gebildeten Mantels erreicht werden. Zudem kann vorteilhaft die zur Herstellung des Vakuumschalters benötigte Menge an Elastomer minimiert werden, indem der Abstand zwischen den Tragelementen und der Vakuumschaltröhre und damit die mit dem Elastomer auszufüllenden Zwischenräume minimiert werden.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Vakuumschalters werden zunächst die Tra gelemente um die Vakuumschaltröhre herum montiert und an schließend in einer Gießform mit dem Elastomer umgossen.

Dadurch kann das Elastomer in einfacher Weise nach einer Vor montage der anderen Komponenten des Vakuumschalters in einer Gießform, in die der vormontierte Vakuumschaltschalter einge bracht wird, appliziert werden.

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

FIG 1 eine Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbei spiels eines Vakuumschalters,

FIG 2 den in Figur 1 gezeigten Vakuumschalter in einem vor montierten Zustand ohne Elastomer,

FIG 3 eine perspektivische Darstellung eines Tragelements des in Figur 1 gezeigten Vakuumschalters,

FIG 4 eine Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbei spiels eines Vakuumschalters,

FIG 5 den in Figur 4 gezeigten Vakuumschalter in einem vor montierten Zustand ohne Elastomer, FIG 6 eine perspektivische Darstellung eines Tragelements des in Figur 4 gezeigten Vakuumschalters,

FIG 7 eine Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbei spiels eines Vakuumschalters,

FIG 8 eine Schnittdarstellung eines vierten Ausführungsbei spiels eines Vakuumschalters,

FIG 9 eine Schnittdarstellung eines fünften Ausführungsbei spiels eines Vakuumschalters,

FIG 10 den in Figur 9 gezeigten Vakuumschalter in einem vor montierten Zustand ohne Elastomer,

FIG 11 eine Schnittdarstellung eines sechsten Ausführungs beispiels eines Vakuumschalters,

FIG 12 den in Figur 11 gezeigten Vakuumschalter in einem vormontierten Zustand ohne Elastomer.

Einander entsprechende Teile sind in den Figuren mit densel ben Bezugszeichen versehen.

Figur 1 (FIG 1) zeigt eine Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Vakuumschalters 1. Der Vakuum schalter 1 umfasst zwei voneinander beabstandete Sockelele mente 3, 5, eine zwischen den Sockelelementen 3, 5 angeordne te Vakuumschaltröhre 7 und zwei mechanisch steife Tragelemen te 9, die jeweils mit beiden Sockelelementen 3, 5 verbunden sind. Jedes Tragelement 9 umgibt die Vakuumschaltröhre 7 na hezu halbumfänglich und berührungsfrei, und ist aus einem Isolierstoff gefertigt. Die Tragelemente 9 sind voneinander beabstandet um die Vakuumschaltröhre 7 herum angeordnet, so dass sie zusammen die Vakuumschaltröhre 7 rohrartig mit zwi schen ihnen verlaufenden Schlitzen 10 umgeben. Die Tragele mente 9 sind von einem elektrisch nichtleitenden Elastomer 13 umgeben, das die Zwischenräume zwischen den Tragelementen 9, die die Schlitze 10 bilden, und zwischen den Tragelementen 9 und der Vakuumschaltröhre 7 ausfüllt und eine Außenoberflä che 15 des Vakuumschalters 1 bildet, die um die Tragelemen te 9 herum verläuft.

Figur 2 (FIG 2) zeigt den in Figur 1 dargestellten Vakuum schalter 1 in einem vormontierten Zustand ohne das Elasto mer 13.

FIG 3 (FIG 3) zeigt eine perspektivische Darstellung eines Tragelements 9 des in Figur 1 gezeigten Vakuumschalters 1.

Die Vakuumschaltröhre 7 weist einen metallischen Mittelbe reich 17, zwei metallische Endbereiche 19, 21 und zwei Isola tionsbereiche 23, 25 auf. Der Mittelbereich 17 weist einen größeren Durchmesser als die Endbereiche 19, 21 und die Iso lationsbereiche 23, 25 auf und ist zwischen den Isolationsbe reichen 23, 25 angeordnet. Die Isolationsbereiche 23, 25 sind jeweils aus einem elektrisch nichtleitenden Material gefer tigt. Ein erster Endbereich 19 ragt in das erste Sockelele ment 3 hinein und schließt sich an einen ersten Isolationsbe reich 23 an. Der zweite Endbereich 21 ragt in das zweite So ckelelement 5 hinein und schließt sich an den zweiten Isola tionsbereich 23 an.

In der Vakuumschaltröhre 7 sind zwei elektrisch leitfähige Schaltkontaktelemente 27, 29 angeordnet. Dabei ist ein erstes Schaltkontaktelement 27 fest mit dem ersten Endbereich 19 der Vakuumschaltröhre 7 verbunden. Ein aus der Vakuumschaltröh re 7 herausgeführtes Ende des ersten Schaltkontaktelements 27 ist mit dem ersten Sockelelement 3 verbunden, beispielsweise durch eine (nicht dargestellte) Schraubverbindung. Dadurch ist die Vakuumschaltröhre 7 mit dem ersten Sockelelement 3 verbunden. Das zweite Schaltkontaktelement 29 ist durch einen nicht dargestellten Mechanismus relativ zu dem ersten Schalt kontaktelement 27 zwischen einer ersten Schaltstellung, in der sich die Schaltkontaktelemente 27, 29 berühren, und einer in Figur 1 gezeigten zweiten Schaltstellung, in der die Schaltkontaktelemente 27, 29 voneinander beabstandet sind, bewegbar. Ein Ende des zweiten Schaltkontaktelements 29 ist durch eine Öffnung in dem zweiten Endbereich 21 aus der Vaku- umschaltröhre 7 herausgeführt.

Die Sockelelemente 3, 5 sind jeweils aus einem Metall, bei spielsweise aus Aluminium, oder einer Legierung gefertigt. Jedes Sockelelement 3, 5 ist im Wesentlichen als ein Hohlzy linder ausgebildet, wobei ein der Vakuumschaltröhre 7 zuge wandtes Ende des ersten Sockelelements 3 als ein Schirmbe reich 31 ausgeführt ist, der den Hohlzylinderbereich 39 vaku- umschaltröhrenseitig verschließt und den ersten Endbereich 19 der Vakuumschaltröhre 7 schirmartig umgibt. An dem Schirmbe reich 31 ist mittig das aus der Vakuumschaltröhre 7 herausge führte Ende des ersten Schaltkontaktelements 27 angeordnet. Ferner weist jedes Sockelelement 3, 5 einen nach außen abste henden Befestigungsflansch 33, 35 auf, an dem Enden beider Tragelemente 9 durch Schraubverbindungen befestigt sind. Dazu sind in die Enden der Tragelemente 9 Gewindebuchsen 12 zur Aufnahme jeweils eines Schraubelements eingebracht (bei spielsweise eingegossen). Der Befestigungsflansch 33 des ers ten Sockelelements 3 ist in der Nähe des ersten Endbe reichs 19 der Vakuumschaltröhre 7 angeordnet, der Befesti gungsflansch 35 des zweiten Sockelelements 5 ist in der Nähe des zweiten Endbereichs 21 der Vakuumschaltröhre 7 angeord net.

Die beiden Tragelemente 9 erstrecken sich zwischen den Befes tigungsflanschen 33, 35 entlang der Vakuumschaltröhre 7. Je des Tragelement 9 weist eine zu der Vakuumschaltröhre 7 kor respondierende Form auf, so dass das Tragelement 9 einen im Wesentlichen konstanten Abstand zu der Vakuumschaltröhre 7 aufweist. Insbesondere weitet sich jedes Tragelement 9 in ei nem zu dem Mittelbereich 17 der Vakuumschaltröhre 7 korres pondierenden Mittelabschnitt 9.1 gegenüber sich beidseitig an den Mittelabschnitt 9.1 anschließenden Seitenabschnitten 9.2, 9.3, die zu den Isolationsbereichen 23, 25 der Vakuumschalt röhre 7 korrespondieren. An jeden Seitenabschnitt 9.2, 9.3 schließt sich ein Endabschnitt 9.4, 9.5 des Tragelements 9 an, in den Gewindebuchsen 12 eingebracht sind und der dazu eine größere Wanddicke als der Mittelabschnitt 9.1 und die Seitenabschnitte 9.2, 9.3 aufweist. Die Tragelemente 9 sind beispielsweise aus einem Kunststoff, einem Faser-Kunststoff- Verbund oder einem keramischen Material gefertigt.

Das Elastomer 13 ist beispielsweise ein Silikonelastomer. Die von dem Elastomer 13 gebildete Außenoberfläche 15 weist meh rere schirmartige, konzentrisch um die Tragelemente 9 herum verlaufende Oberflächenbereiche 37 auf.

Zum Herstellen des Vakuumschalters 1 werden zunächst die Tra gelemente 9 um die Vakuumschaltröhre 7 herum montiert und mit den Sockelelementen 3, 5 verbunden. Figur 2 zeigt den dadurch vormontierten Vakuumschalter 1. Anschließend wird der vormon tierte Vakuumschalter 1 in einer Gießform mit dem Elasto mer 13 umgossen, wobei die Zwischenräume zwischen den Tra gelementen 9 und zwischen den Tragelementen 9 und der Vakuum schaltröhre 7 mit dem Elastomer 13 ausgefüllt werden und die Außenoberfläche 15 des Vakuumschalters 1 gebildet wird.

Figur 4 (FIG 4) zeigt eine Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Vakuumschalters 1. Dieses Ausfüh rungsbeispiel unterscheidet sich von dem in Figur 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel nur dadurch, dass jedes Tragele ment 9 mehrere Ausnehmungen 11 aufweist. Dabei sind Ausneh mungen 11 jeweils in dem Mittelabschnitt 9.1 und den beiden Seitenabschnitten 9.2, 9.3 des Tragelements 9 angeordnet. Die Ausnehmungen 11 weisen jeweils eine ovale Form mit abschnitt weise geraden Rändern auf und sind jeweils von dem Elasto mer 13 ausgefüllt.

Figur 5 (FIG 5) zeigt analog zu Figur 2 den in Figur 4 darge stellten Vakuumschalter 1 in einem vormontierten Zustand ohne das Elastomer 13. Figur 6 (FIG 6) zeigt eine perspektivische Darstellung eines Tragelements 9 des in Figur 4 gezeigten Vakuumschalters 1.

Figur 7 (FIG 7) zeigt eine Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines Vakuumschalters 1. Dieses Ausfüh rungsbeispiel unterscheidet sich von dem in Figur 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel durch die Ausführung des ersten Sockelelements 3. Abseitig der Vakuumschaltröhre 7 schließt sich an den Schirmbereich 31 des ersten Sockelelements 3 nicht ein Hohlzylinderbereich 39 sondern ein bolzenartiger Vollzylinderbereich 41 an, der einen geringeren Durchmesser als der Schirmbereich 31 aufweist. Der Vollzylinderbereich 41 kann dabei wenigstens eine Schraube umfassen, die durch die sen Bereich verläuft, um das erste Schaltkontaktelement 27 an dem ersten Sockelelement 3 zu befestigen. Mit anderen Worten kann das erste Sockelelement 3 einen Grundkörper aufweisen, durch den in Längsrichtung wenigstens eine Schraube in das erste Schaltkontaktelement 27 geführt ist. In diesem Fall ist der Grundkörper in dem Vollzylinderbereich 41 also nicht als ein massiver Vollzylinder ausgebildet, sondern weist wenigs tens eine Bohrung für eine Schraube auf. Zusammen mit der we nigstens einen Schraube bildet der Grundkörper dann im Voll zylinderbereich 41 jedoch im Wesentlichen einen Vollzylinder. Das erste Schaltkontaktelement 27 kann aber auch auf andere Weise, beispielsweise durch Schweißen oder Schrumpfen, mit dem ersten Sockelelement 3 verbunden sein. In diesem Fall kann der Vollzylinderbereich 41 als ein massiver einteiliger Vollzylinder ausgebildet sein. Gegenüber dem in Figur 1 ge zeigten ersten Ausführungsbeispiel wird durch den geringeren Durchmesser des ersten Sockelelements 3 im Vollzylinderbe reichs 41 Material für das erste Sockelelement 3 und für das Elastomer 13 eingespart und das Gewicht des Vakuumschalters 1 wird reduziert.

Figur 8 (FIG 8) zeigt eine Schnittdarstellung eines vierten Ausführungsbeispiels eines Vakuumschalters 1. Dieses Ausfüh rungsbeispiel unterscheidet sich von dem in Figur 7 gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch, dass der Schirmbereich 31 des ersten Sockelelements 3 schräg von dem Vollzylinderbereich 41 zu der Vakuumschaltröhre 7 hin absteht und einen den Vollzy linderbereich 41 vakuumschaltröhrenseitig verlängernden Zent ralbereich 43 aufweist, an dem das aus der Vakuumschaltröh re 7 herausgeführte Ende des ersten Schaltkontaktelements 27 angeordnet ist. Wie in dem in Figur 7 gezeigten Ausführungs beispiel kann der Vollzylinderbereich 41 dabei wenigstens ei ne Schraube umfassen, die durch diesen Bereich verläuft, um das erste Schaltkontaktelement 27 an dem ersten Sockelele ment 3 zu befestigen. Ferner erstrecken sich die Tragelemen te 9 im Unterschied zu dem in Figur 7 gezeigten Ausführungs beispiel jeweils bis zum vakuumschaltröhrenabseitigen Ende des ersten Sockelelements 3.

Die Figuren 9 und 10 (FIG 9 und FIG 10) zeigen ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Vakuumschalters 1. Dieses Ausfüh rungsbeispiel unterscheidet sich von dem in den Figuren 4 bis 6 gezeigten Ausführungsbeispiel durch die Ausführung der Tra gelemente 9. Die Tragelemente 9 weiten sich in ihren Mittel abschnitten 9.1 nicht gegenüber ihren Seitenabschnitten 9.2, 9.3, sondern weisen jeweils einen über ihre gesamte Länge konstanten Außendurchmesser auf. Ferner weist jedes Tragele ment 9 in Längsrichtung nur zwei hintereinander angeordnete Ausnehmungen 11 auf. Figur 9 zeigt eine Schnittdarstellung des Vakuumschalters 1. Figur 10 zeigt analog zu Figur 5 den in Figur 9 dargestellten Vakuumschalter 1 in einem vormon tierten Zustand ohne das Elastomer 13.

Die Figuren 11 und 12 (FIG 11 und FIG 12) zeigen ein sechstes Ausführungsbeispiel eines Vakuumschalters 1. Dieses Ausfüh rungsbeispiel unterscheidet sich von dem in den Figuren 9 und 10 gezeigten Ausführungsbeispiel durch die Ausführung der Ausnehmungen 11 in den Tragelementen 9. Jede Ausnehmung 11 in einem Tragelement 9 wird durch eine ovale Aussparung 11.1 in einem Grundkörper 9.6 des Tragelements 9 gebildet, in der we nigstens ein Füllkörper 9.7 des Tragelements 9 angeordnet ist, der mit dem Grundkörper 9.6 durch einen Steg 9.8 verbun den ist. Jeder Steg 9.8 ist schmal und dadurch elastisch aus- geführt, so dass der durch ihn mit dem Grundkörper 9.6 ver bundene Füllkörper 9.7 gegenüber dem Grundkörper 9.6 bewegbar ist. Dadurch können sich die in das Elastomer 13 eingebette ten Füllkörper 9.7 gegenüber den Grundkörpern 9.6 bewegen, wenn sich das Volumen des Elastomers 13, insbesondere tempe raturabhängig, ändert. Durch die Füllkörper 9.7 wird Elasto mer 13 eingespart, wodurch die Herstellungskosten für den Va kuumschalter 1 reduziert werden können, da das Material, aus dem die Tragelemente 9 gefertigt sind, in der Regel billiger als das Elastomer 13 ist. Figur 11 zeigt eine Schnittdarstel lung des Vakuumschalters 1. Figur 12 zeigt analog zu Figur 5 den in Figur 11 dargestellten Vakuumschalter 1 in einem vor montierten Zustand ohne das Elastomer 13.

Die Merkmale der in den Figuren 1 bis 12 gezeigten Ausfüh rungsbeispiele eines Vakuumschalters 1 können miteinander zu weiteren Ausführungsbeispielen kombiniert werden. Insbesonde re können die in den Figuren 7 und 8 gezeigten Ausführungs beispiele jeweils dadurch abgewandelt werden, dass ihre Tra gelemente 9 Ausnehmungen 11 analog zu den in den Figuren 5,

10 oder 12 gezeigten Tragelementen 9 aufweisen. Ferner kann das in den Figuren 9 und 10 gezeigte Ausführungsbeispiel dadurch abgewandelt werden, dass die Tragelemente 9 ohne Aus nehmungen 11 ausgeführt werden.

Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungs beispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Patentansprüche

1. Vakuumschalter (1), umfassend

- zwei voneinander beabstandete Sockelelemente (3, 5),

- eine zwischen den Sockelelementen (3, 5) angeordnete Vaku- umschaltröhre (7) und

- mehrere mechanisch steife Tragelemente (9), wobei

- jedes Tragelement (9) mit beiden Sockelelementen (3, 5) verbunden ist, die Vakuumschaltröhre (7) teilumfänglich und berührungsfrei umgibt und aus einem Isolierstoff gefertigt ist und

- die Tragelemente (9) voneinander beabstandet um die Vakuum schaltröhre (7) herum angeordnet und von einem elektrisch nichtleitenden Elastomer (13) umgeben sind, das die Zwischen räume zwischen den Tragelementen (9) und zwischen den Tra gelementen (9) und der Vakuumschaltröhre (7) ausfüllt.

2. Vakuumschalter (1) nach Anspruch 1, wobei wenigstens ein Sockelelement (3, 5) einen Befestigungs flansch (33, 35) aufweist, der mit den Tragelementen (9) ver bunden ist.

3. Vakuumschalter (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei jedes Tragelement (9) durch Schraubverbindungen und/oder Klebeverbindungen mit den Sockelelementen (3, 5) verbunden ist.

4. Vakuumschalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprü che, wobei die Vakuumschaltröhre (7) mit einem ersten Sockelele ment (3) verbunden ist und ein bewegbares Schaltkontaktele- ment (29) der Vakuumschaltröhre (7) in das zweite Sockelele ment (5) hineinragt.

5. Vakuumschalter (1) nach Anspruch 4, wobei das erste Sockelelement (3) einen Schirmbereich (31), der einen dem ersten Sockelelement (3) zugewandten Endbe reich (19) der Vakuumschaltröhre (7) schirmartig umgibt, und einen sich vakuumschaltröhrenabseitig an den Schirmbe reich (31) anschließenden Hohlzylinderbereich (39) oder bol zenartigen Vollzylinderbereich (41) aufweist.

6. Vakuumschalter (1) nach Anspruch 4 oder 5, wobei das zweite Sockelelement (5) im Wesentlichen als ein Hohlzylinder ausgebildet ist, in den ein dem zweiten So ckelelement (5) zugewandter Endbereich (21) der Vakuumschalt röhre (7) hineinragt.

7. Vakuumschalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer von dem Elastomer (13) gebildeten Außenoberflä che (15), die um das Tragelement (9) herum verläuft.

8. Vakuumschalter (1) nach Anspruch 7, wobei die von dem Elastomer (13) gebildete Außenoberflä che (15) mehrere schirmartige, konzentrisch um das Tragele ment (9) herum verlaufende Oberflächenbereiche (37) aufweist.

9. Vakuumschalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprü che, wobei das Elastomer (13) ein Silikonelastomer ist.

10. Vakuumschalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprü che, wobei jedes Tragelement (9) aus einem Kunststoff oder einem Faser-Kunststoff-Verbund oder einem keramischen Material ge fertigt ist.

11. Vakuumschalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprü che, wobei wenigstens ein Tragelement (9) wenigstens eine Ausneh mung (11) aufweist, die mit dem Elastomer (13) ausgefüllt ist.

12. Vakuumschalter (1) nach Anspruch 11, wobei wenigstens eine Ausnehmung (11) in einem Tragele ment (9) eine ovale Form aufweist.

13. Vakuumschalter (1) nach Anspruch 11 oder 12, wobei wenigstens eine Ausnehmung (11) in einem Tragele ment (9) durch eine Aussparung (11.1) in einem Grundkör- per (9.6) des Tragelements (9) gebildet wird, in der wenigs tens ein Füllkörper (9.7) des Tragelements (9) angeordnet ist, der mit dem Grundkörper (9.6) durch einen elastischen Steg (9.8) verbunden ist.

14. Vakuumschalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprü che, wobei jedes Tragelement (9) eine zu der Vakuumschaltröhre (7) korrespondierende Form aufweist, so dass das Tragelement (9) einen im Wesentlichen konstanten Abstand zu der Vakuumschalt- röhre (7) aufweist.

15. Verfahren zum Herstellen eines Vakuumschalters (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Tragelemente (9) um die Vakuumschaltröhre (7) herum montiert werden und anschließend in einer Gießform mit dem Elastomer (13) umgossen werden.