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WO2025056157A1 - Vakuumschaltröhre und vakuumschalter - Google Patents

Vakuumschaltröhre und vakuumschalter Download PDF

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Publication number
WO2025056157A1
WO2025056157A1 PCT/EP2023/075191 EP2023075191W WO2025056157A1 WO 2025056157 A1 WO2025056157 A1 WO 2025056157A1 EP 2023075191 W EP2023075191 W EP 2023075191W WO 2025056157 A1 WO2025056157 A1 WO 2025056157A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
bellows
vacuum interrupter
contact element
longitudinal axis
vacuum
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/EP2023/075191
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Heinz
Michael Bartz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Energy Global GmbH and Co KG filed Critical Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Priority to PCT/EP2023/075191 priority Critical patent/WO2025056157A1/de
Publication of WO2025056157A1 publication Critical patent/WO2025056157A1/de
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/662—Housings or protective screens
    • H01H33/66238—Specific bellows details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/662—Housings or protective screens

Definitions

  • the invention relates to a vacuum interrupter and a vacuum switch with a vacuum interrupter.
  • a vacuum switch is used to describe a circuit breaker which has at least one pair of two contact elements which are movable relative to one another and which contact one another in a vacuum to close a current path and are separated from one another to open the current path, the vacuum being understood to be a so-called technical vacuum.
  • a vacuum interrupter tube is used to describe a component of a vacuum switch which comprises a tube housing and at least one pair of two contact elements of the vacuum switch which can be moved relative to one another.
  • the tube housing encloses a tube volume which is evacuated to create the vacuum.
  • a contact element which is firmly connected to the tube housing is often arranged in the tube volume.
  • a further contact element which can be moved relative to the tube housing is guided through a tube opening in the tube housing in order to be able to drive movement of this contact element from the outside.
  • the tube opening must be sealed in order to prevent gas from penetrating the tube volume.
  • a bellows is used which has one end connected to the movable contact element and one end connected to the tube housing.
  • a vacuum interrupter according to the invention comprises
  • the bellows is made up of several layers.
  • the invention aims at a design of the bellows of a vacuum interrupter of a vacuum switch which gives the bellows high stability and service life, so that the bellows is designed, for example, for several tens of thousands or hundreds of thousands of switching operations of the vacuum switch, each of which entails compression or stretching of the bellows.
  • the invention provides for the bellows to be designed in multiple layers.
  • the multi-layer design of the bellows can significantly increase its stability and service life compared to a single-layer design.
  • the multi-layer design of the bellows means that damage to one layer of the bellows does not necessarily lead to a failure of the bellows' function of sealing the housing opening, since this function can be fulfilled by an undamaged layer of the bellows.
  • the bellows has at least two layers which are made of different materials.
  • at least one layer of the bellows is made of stainless steel and/or at least one layer of the bellows is made of an alloy containing nickel, chromium, molybdenum and niobium.
  • a bellows of a vacuum interrupter is generally subjected to different levels of mechanical stress along its longitudinal extent.
  • the mechanical stress on a region of the bellows therefore generally depends on where the region is located along the longitudinal extent of the bellows.
  • the end regions of the bellows are often subjected to particularly high levels of stress.
  • This effect can be intensified by transverse forces acting on the bellows, which are generated, for example, by imperfect guidance of the bellows or, in particular in a horizontal installation position of the bellows, by the force of gravity.
  • a design of a vacuum interrupter provides that the variation in the fold structure of the folds of the bellows of a counteracts uneven loading of the bellows along the longitudinal axis of the contact element.
  • the fold structure of the bellows folds along the longitudinal axis of the contact element is designed in such a way that it compensates for uneven loading of the bellows along the longitudinal axis of the contact element. This can advantageously increase the service life of the bellows.
  • a pleat spacing between two adjacent pleats of the bellows varies along the longitudinal axis of the contact element.
  • the pleat spacing is greater in a more heavily loaded region of the bellows than in a less heavily loaded region of the bellows.
  • the pleat spacing can increase towards the first end and/or the second end of the bellows compared to a central region of the bellows.
  • the material thickness of the bellows varies along the longitudinal axis of the contact element. For example, the material thickness is greater in a more heavily loaded area of the bellows than in a less heavily loaded area of the bellows.
  • the material thickness may increase towards the first end and/or the second end of the bellows compared to a central region of the bellows.
  • an uneven load on the bellows along its longitudinal extent is counteracted by a geometric design of the folds of the bellows which changes along the longitudinal extent, in that the fold height, the fold spacing or the material thickness of the folds varies along the longitudinal extent.
  • a vacuum switch according to the invention has a vacuum interrupter designed according to the invention.
  • FIG 1 is a sectional view of an embodiment of a vacuum interrupter
  • FIG 2 is a sectional view of a first embodiment of a bellows of a vacuum interrupter
  • FIG 3 a sectional view of a second
  • FIG 5 is a sectional view of a fourth embodiment of a bellows of a vacuum interrupter
  • FIG 6 is a sectional view of a fifth embodiment of a bellows of a vacuum interrupter
  • FIG 7 is a block diagram of an embodiment of a vacuum switch.
  • FIG 1 shows an embodiment of a vacuum interrupter 1 in a schematic
  • the two contact elements 5, 7 have mutually facing, stamp-like contact regions 17, 19, which abut one another in the first switching position.
  • the tubular housing 3 is wider in the region of the contact regions 17, 19 (i.e., with a larger diameter in a plane perpendicular to the longitudinal axis 15) than in its end regions.
  • the bellows 9 is arranged in the tube volume 11.
  • a first end 21 of the bellows 9 is fixedly connected to the second contact element 7.
  • a second end 23 of the bellows 9, opposite the first end 21, is fixedly connected to the tube housing 3 and surrounds the housing opening 13.
  • the bellows 9 closes the tube volume 11 against the environment of the vacuum interrupter 1 and has folds 25 running around the longitudinal axis 15 of the contact element 7.
  • the first end 21 of the bellows 9 is connected to the second contact element 7, for example by soldering.
  • the second end 23 of the bellows 9 is connected to the tube housing 3, for example by soldering.
  • Figures 2 to 6 Exemplary embodiments of the bellows 9 are shown in Figures 2 to 6.
  • Figures 2 to 6 each show a sectional view of a part of the bellows 9.
  • FIG. 2 shows a first embodiment of the bellows 9.
  • the bellows 9 is multi-layered with three layers 35, 36, 37.
  • the layers 35, 36, 37 are made of made of different materials.
  • at least one layer 35, 36, 37 is made of stainless steel, and at least one layer 35, 36, 37 is made of an alloy containing nickel, chromium, molybdenum, and niobium.
  • the bellows 9 can have only two or more than three layers instead of three layers 35, 36, 37.
  • the bellows 9 can have a pleated structure that varies along the longitudinal axis 15.
  • Figures 3 to 6 each show an exemplary embodiment of the bellows 9 with a pleated structure that varies along the longitudinal axis 15.
  • the bellows 9 is designed in multiple layers, analogous to the exemplary embodiment shown in Figure 2, although the layers 35, 36, 37 of the bellows 9 are not shown in Figures 3 to 6.
  • the pleated structure of the bellows 9 counteracts any uneven mechanical loading of the bellows 9 along the longitudinal axis 15.
  • Figures 3 to 6 each show an exemplary embodiment of a bellows 9 whose mechanical loading is greater in a region 27, 29 than in a region 31.
  • each region 27, 29 is an end region of the bellows 9
  • the region 31 is a middle region of the bellows 9, with the region 27 comprising the first end 21 of the bellows 9 and the region 29 comprising the second end 23 of the bellows 9.
  • the regions 27, 29, 31 may be other regions of the bellows 9.
  • FIG 3 shows a second embodiment of the bellows 9.
  • a fold height h of the folds 25 of the bellows 9 varies along the longitudinal axis 15.
  • the fold height h of the folds 25 of the bellows 9 increases in the region 27 towards the first end 21 of the bellows 9 and in the region 29 towards the second end 23 of the bellows 9 compared to the region 31 of the Bellows 9.
  • the fold height h of a fold 25 denotes a difference between a maximum distance and a minimum distance of a fold surface 33 of the fold 25 from the longitudinal axis 15.
  • FIG. 4 shows a third exemplary embodiment of a bellows 9.
  • a pleat spacing d between two adjacent pleats 25 of the bellows 9 varies along the longitudinal axis 15.
  • the pleat spacing d increases in the region 29 towards the second end 23 of the bellows 9 compared to the region 31 of the bellows 9.
  • FIG. 6 shows a fifth exemplary embodiment of a bellows 9.
  • the fold height h, the fold spacing d and the material thickness b of the folds 25 of the bellows 9 vary along the longitudinal axis 15.
  • the fold spacing d and the material thickness b increase in the region 27 towards the first end 21 of the bellows 9 compared to the region 31 of the bellows 9.
  • the fold height h decreases towards the second end 23 of the bellows 9 compared to the region 31 of the bellows 9 and the fold spacing d increases towards the second end 23 of the bellows 9 compared to the region 31 of the bellows 9.
  • FIG. 7 shows a block diagram of an embodiment of a vacuum switch 40.
  • the vacuum switch 40 comprises a switch housing 41, a Vacuum interrupter 1 and a drive unit 42.
  • the vacuum switch 40 can have further components which are not shown in Figure 7 since they are not relevant to the invention.
  • the vacuum interrupter 1 is arranged in the switch housing 41 and is designed according to one of the exemplary embodiments described with reference to Figures 1 to 6.
  • the drive unit 42 is set up to move the second contact element 7 relative to the tube housing 3 of the vacuum interrupter 1 along its longitudinal axis 15.
  • the drive unit 42 can be arranged outside or inside the switch housing 41.

Landscapes

  • Diaphragms And Bellows (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vakuumschaltröhre (1) und einen Vakuumschalter (40) mit einer Vakuumschaltröhre (1). Die Vakuumschaltröhre (1), umfasst ein Röhrengehäuse (3), ein Kontaktelement (7) und einen Faltenbalg (9). Das Kontaktelement (7) ragt durch eine Gehäuseöffnung (13) des Röhrengehäuses (3) in ein von dem Röhrengehäuse (3) umgebenes Röhrenvolumen (11) hinein und ist relativ zu dem Röhrengehäuse (3) entlang einer Längsachse (15) des Kontaktelements (7) bewegbar. Der Faltenbalg (9) weist ein fest mit dem Kontaktelement (7) verbundenes erstes Ende (21) und ein fest mit dem Röhrengehäuse (3) verbundenes, die Gehäuseöffnung (13) umschließendes zweites Ende (23) auf. Dabei ist der Faltenbalg (9) mehrlagig ausgeführt.

Description

Beschreibung
Vakuumschaltröhre und Vakuumschalter
Die Erfindung betri f ft eine Vakuumschaltröhre und einen Vakuumschalter mit einer Vakuumschaltröhre .
Mit einem Vakuumschalter wird im Folgenden ein Leistungsschalter bezeichnet , der wenigstens ein Paar zweier relativ zueinander bewegbarer Kontaktelemente aufweist , die in einem Vakuum zum Schließen eines Strompfads einander kontaktieren und zum Öf fnen des Strompfads voneinander getrennt sind, wobei unter dem Vakuum ein so genanntes technisches Vakuum verstanden wird .
Mit einer Vakuumschaltröhre wird im Folgenden eine Komponente eines Vakuumschalters bezeichnet , die ein Röhrengehäuse und wenigstens ein Paar zweier relativ zueinander bewegbarer Kontaktelemente des Vakuumschalters umfasst . Das Röhrengehäuse umschließt ein Röhrenvolumen, das zur Erzeugung des Vakuums evakuiert wird . Oft ist in dem Röhrenvolumen ein fest mit dem Röhrengehäuse verbundenes Kontaktelement angeordnet . Ein weiteres , gegenüber dem Röhrengehäuse bewegbares Kontaktelement ist durch eine Röhrenöf fnung in dem Röhrengehäuse geführt , um eine Bewegung dieses Kontaktelements von außen antreiben zu können . Die Röhrenöf fnung muss abgedichtet werden, um ein Eindringen von Gas in das Röhrenvolumen zu verhindern . Um die Röhrenöf fnung abzudichten wird beispielsweise ein Faltenbalg verwendet , der ein mit dem bewegbaren Kontaktelement verbundenes Ende und ein mit dem Röhrengehäuse verbundenes Ende aufweist .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde , eine Vakuumschaltröhre mit einem verbesserten Faltenbalg und einen Vakuumschalter mit einer derartigen Vakuumschaltröhre anzugeben . Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vakuumschaltröhre mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einen Vakuumschalter mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst .
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche .
Eine erfindungsgemäße Vakuumschaltröhre umfasst
- ein Röhrengehäuse ,
- einen durch eine Gehäuseöf fnung des Röhrengehäuses in ein von dem Röhrengehäuse umgebenes Röhrenvolumen hineinragendes Kontaktelement , das relativ zu dem Röhrengehäuse entlang einer Längsachse des Kontaktelements bewegbar ist , und
- einen Faltenbalg, der ein fest mit dem Kontaktelement verbundenes erstes Ende und ein fest mit dem Röhrengehäuse verbundenes , die Gehäuseöf fnung umschließendes zweites Ende aufweist , wobei
- der Faltenbalg mehrlagig ausgeführt ist .
Die Erfindung zielt auf eine Aus führung des Faltenbalgs einer Vakuumschaltröhre eines Vakuumschalters , die dem Faltenbalg eine hohe Stabilität und Lebensdauer verleiht , so dass der Faltenbalg beispielsweise für mehrere Zehntausend oder Hunderttausend Schaltvorgänge des Vakuumschalters , die j eweils ein Stauchen oder Strecken des Faltenbalgs mit sich bringen, ausgelegt ist . Zu diesem Zweck sieht die Erfindung vor, den Faltenbalg mehrlagig aus zuführen . Durch die mehrlagige Aus führung des Faltenbalgs können dessen Stabilität und Lebensdauer gegenüber einer einlagigen Aus führung deutlich erhöht werden . Insbesondere ermöglicht die mehrlagige Aus führung des Faltenbalgs , dass eine Beschädigung einer Lage des Faltenbalgs nicht notwendig zu einem Aus fall der die Gehäuseöf fnung abdichtenden Funktion des Faltenbalgs führt , da diese Funktion von einer unbeschädigten Lage des Faltenbalgs erfüllt werden kann .
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung weist der Faltenbalg wenigstens zwei Lagen auf , die aus voneinander verschiedenen Materialien gefertigt sind . Beispielsweise ist wenigstens eine Lage des Faltenbalgs aus einem Edelstahl gefertigt und/oder wenigstens eine Lage des Faltenbalgs ist aus einer Legierung gefertigt , die Nickel , Chrom, Molybdän und Niob enthält .
Die Aus führung des Faltenbalgs mit Lagen, die aus voneinander verschiedenen Materialien gefertigt sind, hat den Vorteil , dass Vorzüge verschiedener Materialien kombiniert werden können . Lagen, die aus einem Edelstahl oder aus einer Legierung, die Nickel , Chrom, Molybdän und Niob enthält , eignen sich besonders vorteilhaft für die Stabilität und die Lebensdauer des Faltenbalgs .
Bei einer weiteren Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vakuumschaltröhre weist der Faltenbalg mehrere um die Längsachse des Kontaktelements herum verlaufende Falten mit einer entlang der Längsachse variierenden Faltenstruktur auf . Vorzugsweise wirkt die Faltenstruktur dabei einer ungleichmäßigen Belastung des Faltenbalgs entlang der Längsachse des Kontaktelements entgegen .
Die vorgenannte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vakuumschaltröhre berücksichtigt , dass ein Faltenbalg einer Vakuumschaltröhre in der Regel entlang seiner Längsausdehnung mechanisch unterschiedlich stark belastet wird . 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 Ef fekt kann durch auf den Faltenbalg einwirkende Querkräfte verstärkt werden, die beispielsweise durch eine nicht perfekte Führung des Faltenbalgs oder, insbesondere bei einer hori zontalen Einbaulage des Faltenbalgs , durch die Erdanziehungskraft erzeugt werden . Dementsprechend sieht eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vakuumschaltröhre vor, dass die Variation der Faltenstruktur der Falten des Faltenbalgs einer ungleichmäßigen Belastung des Faltenbalgs entlang der Längsachse des Kontaktelements entgegenwirkt . Mit anderen Worten wird die Faltenstruktur der Falten des Faltenbalgs entlang der Längsachse des Kontaktelements derart gestaltet , dass sie eine ungleichmäßige Belastung des Faltenbalgs entlang der Längsachse des Kontaktelements kompensiert . Dadurch kann die Lebensdauer des Faltenbalgs vorteilhaft erhöht werden .
Bei einer weiteren Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vakuumschaltröhre variiert eine Faltenhöhe der Falten des Faltenbalgs entlang der Längsachse des Kontaktelements . Beispielsweise ist die Faltenhöhe in einem stärker belasteten Bereich des Faltenbalgs kleiner als in einem weniger stark belasteten Bereich des Faltenbalgs . Insbesondere kann die Faltenhöhe der Falten des Faltenbalgs zu dem ersten Ende und/oder zu dem zweiten Ende des Faltenbalgs hin gegenüber einem mittleren Bereich des Faltenbalgs abnehmen .
Bei einer weiteren Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vakuumschaltröhre variiert ein Faltenabstand zweier einander benachbarter Falten des Faltenbalgs entlang der Längsachse des Kontaktelements . Beispielsweise ist der Faltenabstand in einem stärker belasteten Bereich des Faltenbalgs größer als in einem weniger stark belasteten Bereich des Faltenbalgs . Insbesondere kann der Faltenabstand zu dem ersten Ende und/oder zu dem zweiten Ende des Faltenbalgs hin gegenüber einem mittleren Bereich des Faltenbalgs zunehmen .
Bei einer weiteren Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vakuumschaltröhre variiert eine Materialstärke des Faltenbalgs entlang der Längsachse des Kontaktelements . Beispielsweise ist die Materialstärke in einem stärker belasteten Bereich des Faltenbalgs größer als in einem weniger stark belasteten Bereich des Faltenbalgs .
Insbesondere kann die Materialstärke zu dem ersten Ende und/oder zu dem zweiten Ende des Faltenbalgs hin gegenüber einem mittleren Bereich des Faltenbalgs zunehmen . Bei den vorgenannten Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Vakuumschaltröhre wird einer ungleichmäßigen Belastung des Faltenbalgs entlang seiner Längsausdehnung also durch eine sich entlang der Längsausdehnung ändernde geometrische Gestaltung der Falten des Faltenbalgs entgegengewirkt , indem die Faltenhöhe , der Faltenabstand oder die Materialstärke der Falten entlang der Längsausdehnung variiert . Dabei können diese Merkmale der Faltenstruktur auch miteinander kombiniert werden, so dass der Faltenbalg entlang seiner Längsausdehnung Bereiche voneinander verschiedener Faltenhöhen, Faltenabstände und/oder Materialstärken aufweist . Eine Abnahme der Faltenhöhe , eine Zunahme des Faltenabstands und/oder eine Zunahme der Materialstärke zu einem Ende des Faltenbalgs hin entlastet den dieses Ende aufweisenden Endbereich des Faltenbalgs und berücksichtigt , dass typischerweise die Endbereiche des Faltenbalgs besonders hohen Belastungen ausgesetzt sind .
Ein erfindungsgemäßer Vakuumschalter weist eine erfindungsgemäß ausgebildete Vakuumschaltröhre auf .
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 Aus führungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden . Dabei zeigen :
FIG 1 eine Schnittdarstellung eines Aus führungsbeispiels einer Vakuumschaltröhre ,
FIG 2 eine Schnittdarstellung eines ersten Aus führungsbeispiels eines Faltenbalgs einer Vakuums chalt röhre , FIG 3 eine Schnittdarstellung eines zweiten
Aus führungsbeispiels eines Faltenbalgs einer Vakuums chalt röhre ,
FIG 4 eine Schnittdarstellung eines dritten Aus führungsbeispiels eines Faltenbalgs einer Vakuums chalt röhre ,
FIG 5 eine Schnittdarstellung eines vierten Aus führungsbeispiels eines Faltenbalgs einer Vakuums chalt röhre ,
FIG 6 eine Schnittdarstellung eines fünften Aus führungsbeispiels eines Faltenbalgs einer Vakuums chalt röhre ,
FIG 7 ein Blockdiagramm eines Aus führungsbeispiels eines Vakuumschalters .
Einander entsprechende Teile sind in den Figuren mit denselben Bezugs zeichen versehen .
Figur 1 ( FIG 1 ) zeigt ein Aus führungsbeispiel einer Vakuumschaltröhre 1 in einer schematischen
Schnittdarstellung . Die Vakuumschaltröhre 1 umfasst ein Röhrengehäuse 3 , ein erstes Kontaktelement 5 , ein zweites Kontaktelement 7 und einen Faltenbalg 9 .
Das Röhrengehäuse 3 umschließt ein Röhrenvolumen 11 , das zum Betrieb der Vakuumschaltröhre 1 zur Erzeugung eines Vakuums evakuiert wird . Das Röhrengehäuse 3 weist eine Gehäuseöf fnung 13 für das zweite Kontaktelement 7 auf .
Das erste Kontaktelement 5 ist in dem Röhrenvolumen 11 angeordnet und fest mit dem Röhrengehäuse 3 verbunden . Das zweite Kontaktelement 7 ist durch die Gehäuseöf fnung 13 geführt und ragt in das Röhrenvolumen 11 hinein . Das zweite Kontaktelement 7 ist relativ zu dem Röhrengehäuse 3 entlang einer Längsachse 15 des zweiten Kontaktelements 7 zwischen einer ersten Schaltstellung, in der es in galvanischem Kontakt mit dem ersten Kontaktelement 5 steht , und einer in Figur 1 gezeigten zweiten Schaltstellung, in der es von dem ersten Kontaktelement 5 getrennt ist , bewegbar . Die Längsachse 15 des zweiten Kontaktelements 7 ist auch eine Längsachse der Vakuumschaltröhre 1 und eine Längsachse des Faltenbalgs 9 .
Die beiden Kontaktelemente 5 , 7 weisen einander zugewandte stempelartige Kontaktbereiche 17 , 19 auf , die in der ersten Schaltstellung aneinander anliegen . Das Röhrengehäuse 3 ist im Bereich der Kontaktbereiche 17 , 19 breiter ( das heißt mit einem größeren Durchmesser in einer zu der Längsachse 15 senkrechten Ebene ) ausgeführt als in seinen Endbereichen .
Der Faltenbalg 9 ist in dem Röhrenvolumen 11 angeordnet . Ein erstes Ende 21 des Faltenbalgs 9 ist fest mit dem zweiten Kontaktelement 7 verbunden . Ein dem ersten Ende 21 gegenüberliegendes zweites Ende 23 des Faltenbalgs 9 ist fest mit dem Röhrengehäuse 3 verbunden und umgibt die Gehäuseöf fnung 13 . Der Faltenbalg 9 verschließt das Röhrenvolumen 11 gegen eine Umgebung der Vakuumschal tröhre 1 und weist um die Längsachse 15 des Kontaktelements 7 herum verlaufende Falten 25 auf . Das erste Ende 21 des Faltenbalgs 9 ist beispielsweise durch Löten mit dem zweiten Kontaktelement 7 verbunden . Das zweite Ende 23 des Faltenbalgs 9 ist beispielsweise durch Löten mit dem Röhrengehäuse 3 verbunden .
Aus führungsbeispiele des Faltenbalgs 9 sind in den Figuren 2 bis 6 dargestellt . Dabei ist in den Figuren 2 bis 6 j eweils eine Schnittdarstellung eines Teils des Faltenbalgs 9 gezeigt .
Figur 2 ( FIG 2 ) zeigt ein erstes Aus führungsbeispiel des Faltenbalgs 9 . Der Faltenbalg 9 ist mehrlagig mit drei Lagen 35 , 36 , 37 ausgeführt . Die Lagen 35 , 36 , 37 sind aus voneinander verschiedenen Materialien gefertigt. Beispielsweise ist wenigstens eine Lage 35, 36, 37 aus einem Edelstahl gefertigt und wenigstens eine Lage 35, 36, 37 ist aus einer Legierung gefertigt, die Nickel, Chrom, Molybdän und Niob enthält.
Bei anderen Ausführungsbeispielen kann der Faltenbalg 9 statt drei Lagen 35, 36, 37 nur zwei oder mehr als drei Lagen aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann der Faltenbalg 9 eine entlang der Längsachse 15 variierende Faltenstruktur aufweisen. In den Figuren 3 bis 6 ist jeweils ein Ausführungsbeispiel des Faltenbalgs 9 mit einer entlang der Längsachse 15 variierenden Faltenstruktur gezeigt. Bei jedem dieser Ausführungsbeispiele ist der Faltenbalg 9 analog zu dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel mehrlagig ausgeführt, wobei die Lagen 35, 36, 37 des Faltenbalgs 9 in den Figuren 3 bis 6 jedoch nicht dargestellt sind. Die Faltenstruktur des Faltenbalgs 9 wirkt dabei jeweils einer ungleichmäßigen mechanischen Belastung des Faltenbalgs 9 entlang der Längsachse 15 entgegen. Die Figuren 3 bis 6 zeigen jeweils ein Ausführungsbeispiel eines Faltenbalgs 9, dessen mechanische Belastung in einem Bereich 27, 29 jeweils größer als in einem Bereich 31 ist. Bei diesen Ausführungsbeispielen ist jeder Bereich 27, 29 ein Endbereich des Faltenbalgs 9 und der Bereich 31 ist ein mittlerer Bereich des Faltenbalgs 9, wobei der Bereich 27 das erste Ende 21 des Faltenbalgs 9 umfasst und der Bereich 29 das zweite Ende 23 des Faltenbalgs 9 umfasst. Bei anderen Ausführungsbeispielen können die Bereiche 27, 29, 31 jedoch andere Bereiche des Faltenbalgs 9 sein.
Figur 3 (FIG 3) zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des Faltenbalgs 9. Bei diesem Ausführungsbeispiel variiert eine Faltenhöhe h der Falten 25 des Faltenbalgs 9 entlang der Längsachse 15. Dabei nimmt die Faltenhöhe h der Falten 25 des Faltenbalgs 9 in dem Bereich 27 zu dem ersten Ende 21 des Faltenbalgs 9 hin und in dem Bereich 29 zu dem zweiten Ende 23 des Faltenbalgs 9 hin gegenüber dem Bereich 31 des Faltenbalgs 9 ab . Die Faltenhöhe h einer Falte 25 bezeichnet eine Di f ferenz eines maximalen Abstands und eines minimalen Abstands einer Faltenoberfläche 33 der Falte 25 von der Längsachse 15 .
Figur 4 ( FIG 4 ) zeigt ein drittes Aus führungsbeispiel eines Faltenbalgs 9 . Bei diesem Aus führungsbeispiel variiert ein Faltenabstand d zweier einander benachbarter Falten 25 des Faltenbalgs 9 entlang der Längsachse 15 . Dabei nimmt der Faltenabstand d in dem Bereich 29 zu dem zweiten Ende 23 des Faltenbalgs 9 hin gegenüber dem Bereich 31 des Faltenbalgs 9 zu .
Figur 5 ( FIG 5 ) zeigt ein viertes Aus führungsbeispiel eines Faltenbalgs 9 . Bei diesem Aus führungsbeispiel variiert eine Materialstärke b der Falten 25 des Faltenbalgs 9 entlang der Längsachse 15 . Dabei nimmt die Materialstärke b der Falten 25 des Faltenbalgs 9 in dem Bereich 27 zu dem ersten Ende 21 des Faltenbalgs 9 hin und in dem zweiten Bereich 29 zu dem zweiten Ende 23 des Faltenbalgs 9 hin gegenüber dem Bereich 31 des Faltenbalgs 9 zu .
Figur 6 ( FIG 6 ) zeigt ein fünftes Aus führungsbeispiel eines Faltenbalgs 9 . Bei diesem Aus führungsbeispiel variieren die Faltenhöhe h, der Faltenabstand d und die Materialstärke b der Falten 25 des Faltenbalgs 9 entlang der Längsachse 15 . Dabei nehmen der Faltenabstand d und die Materialstärke b in dem Bereich 27 zu dem ersten Ende 21 des Faltenbalgs 9 hin gegenüber dem Bereich 31 des Faltenbalgs 9 zu . In dem Bereich 29 nimmt die Faltenhöhe h zu dem zweiten Ende 23 des Faltenbalgs 9 hin gegenüber dem Bereich 31 des Faltenbalgs 9 ab und der Faltenabstand d nimmt zu dem zweiten Ende 23 des Faltenbalgs 9 hin gegenüber dem Bereich 31 des Faltenbalgs 9 zu .
Figur 7 ( FIG 7 ) zeigt ein Blockdiagramm eines Aus führungsbeispiels eines Vakuumschalters 40 . Der Vakuumschalter 40 weist ein Schaltergehäuse 41 , eine Vakuumschaltröhre 1 und eine Antriebseinheit 42 auf . Der Vakuumschalter 40 kann weitere Komponenten aufweisen, die in Figur 7 nicht dargestellt sind, da sie für die Erfindung nicht relevant sind . Die Vakuumschaltröhre 1 ist in dem Schaltergehäuse 41 angeordnet und gemäß einem der anhand der Figuren 1 bis 6 beschriebenen Aus führungsbeispiele ausgebildet . Die Antriebseinheit 42 ist eingerichtet , das zweite Kontaktelement 7 relativ zu dem Röhrengehäuse 3 der Vakuumschaltröhre 1 entlang seiner Längsachse 15 zu bewegen . Die Antriebseinheit 42 kann außerhalb oder innerhalb des Schaltergehäuses 41 angeordnet sein .
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Aus führungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde , so ist die Erfindung nicht durch die of fenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .

Claims

Patentansprüche
1. Vakuumschaltröhre (1) , umfassend
- ein Röhrengehäuse (3) ,
- einen durch eine Gehäuseöffnung (13) des Röhrengehäuses (3) in ein von dem Röhrengehäuse (3) umgebenes Röhrenvolumen (11) hineinragendes Kontaktelement (7) , das relativ zu dem Röhrengehäuse (3) entlang einer Längsachse (15) des Kontaktelements (7) bewegbar ist, und
- einen Faltenbalg (9) , der ein fest mit dem Kontaktelement (7) verbundenes erstes Ende (21) und ein fest mit dem Röhrengehäuse (3) verbundenes, die
Gehäuseöffnung (13) umschließendes zweites Ende (23) aufweist, wobei
- der Faltenbalg (9) mehrlagig ausgeführt ist.
2. Vakuumschaltröhre (1) nach Anspruch 1, wobei der Faltenbalg (9) wenigstens zwei Lagen (35, 36, 37) aufweist, die aus voneinander verschiedenen Materialien gefertigt sind.
3. Vakuumschaltröhre (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei wenigstens eine Lage (35, 36, 37) des Faltenbalgs (9) aus einem Edelstahl gefertigt ist.
4. Vakuumschaltröhre (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens eine Lage (35, 36, 37) des Faltenbalgs (9) aus einer Legierung gefertigt ist, die Nickel, Chrom, Molybdän und Niob enthält.
5. Vakuumschaltröhre (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Faltenbalg (9) mehrere um die Längsachse (15) des Kontaktelements (7) herum verlaufende Falten (25) mit einer entlang der Längsachse (15) variierenden Faltenstruktur aufweist.
6. Vakuumschaltröhre (1) nach Anspruch 5, wobei die Faltenstruktur einer ungleichmäßigen Belastung des Faltenbalgs (9) entlang der Längsachse (15) des Kontaktelements (7) entgegenwirkt.
7. Vakuumschaltröhre (1) nach Anspruch 5 oder 6, wobei eine Faltenhöhe (h) der Falten (25) des Faltenbalgs (9) entlang der Längsachse (15) des Kontaktelements (7) variiert.
8. Vakuumschaltröhre (1) nach Anspruch 7, wobei die Faltenhöhe (h) der Falten (25) des Faltenbalgs (9) zu dem ersten Ende (21) und/oder zu dem zweiten Ende (23) des Faltenbalgs (9) hin gegenüber einem mittleren Bereich (31) des Faltenbalgs (9) abnimmt.
9. Vakuumschaltröhre (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei ein Faltenabstand (d) zweier einander benachbarter Falten (25) des Faltenbalgs (9) entlang der Längsachse (15) des Kontaktelements (7) variiert.
10. Vakuumschaltröhre (1) nach Anspruch 9, wobei der Faltenabstand (d) zu dem ersten Ende (21) und/oder zu dem zweiten Ende (23) des Faltenbalgs (9) hin gegenüber einem mittleren Bereich (31) des Faltenbalgs (9) zunimmt.
11. Vakuumschaltröhre (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 10, wobei eine Materialstärke (b) des Faltenbalgs (9) entlang der Längsachse (15) des Kontaktelements (7) variiert.
12. Vakuumschaltröhre (1) nach Anspruch 11, wobei die Materialstärke (b) zu dem ersten Ende (21) und/oder zu dem zweiten Ende (23) des Faltenbalgs (9) hin gegenüber einem mittleren Bereich (31) des Faltenbalgs (9) zunimmt.
13. Vakuumschalter (40) mit einer gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildeten Vakuumschaltröhre (1) .
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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