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Title:
VACUUM SWITCH
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/197196
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a vacuum switch for switching a circuit, having an evacuated tube, a fixed contact, a moving contact attached to a movable carrier bolt, and a kinematic system for moving the carrier bolt. The vacuum switch also comprises supporting bushings, the diameter of each supporting bushing being large enough for the supporting bushings to cover all the parts of the fastening of the carrier bolt and all the parts of the kinematic system in one direction.

Inventors:
BEGOVAC MARKO-BORIS (DE)
STREHLOW VOLKER (DE)
Application Number:
PCT/EP2018/059084
Publication Date:
November 01, 2018
Filing Date:
April 10, 2018
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
H01H33/50; H01H1/58; H01H33/666
Domestic Patent References:
WO2006032626A12006-03-30
Foreign References:
JPH09147700A1997-06-06
US4153827A1979-05-08
EP1139367A12001-10-04
Other References:
None
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Claims:
Vakuumschalter (100) zum Schalten eines Stromkreises mit einer evakuierten Röhre (300), einem Festkontakt (500), einem auf einem beweglichen Tragbolzen (400) angebrachten Bewegkontakt (410) und einer Kinematik (600) zur Bewegung des Tragbolzens (400) zwischen einer ersten Stellung, in der der Bewegkontakt (410) mit dem Festkontakt (500) me¬ chanisch zusammenwirkt zum Schließen des Stromkreises, und einer zweiten Stellung, in der der Bewegkontakt (410) mechanisch getrennt ist vom Festkontakt (500) zum Öffnen des Stromkreises, wobei die Kinematik (600) einen um ei¬ nen Drehpunkt D beweglichen Hebel (610) umfasst, der den beweglichen Tragbolzen (400) zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung bewegt, wobei der bewegliche He¬ bel (610) mittels eines Haltebolzens (631) mittelbar oder unmittelbar mit dem Tragbolzen (400) befestigt ist, und wobei an den Enden des Haltebolzens (631) Stützhülsen (650) angebracht sind,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der jeweilige Durchmesser der Stützhülsen (650) so groß ist, dass die Stützhülsen (650) sowohl alle Teile der Be¬ festigung des Tragbolzens (400) oder des Tragbolzens (400) selbst als auch alle Teile des Hebels (610) in al¬ len Hebelstellungen zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung in einer Richtung senkrecht zur Richtung des Haltebolzens (631) überdecken.

Vakuumschalter (100) gemäß Anspruch 1, wobei der Vakuum¬ schalter (100) desweiteren ein Stromband (430; 431, 432) umfasst, welches in elektrischem Kontakt mit dem Tragbol¬ zen (400) steht, wobei der jeweilige Durchmesser der Stützhülsen (650) so groß ist, dass die Stützhülsen (650) sowohl alle Teile der Befestigung des Tragbolzens (400) oder des Tragbolzens (400) selbst als auch alle Teile des Hebels (610) in allen Hebelstellungen zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung in Richtung der Befes- tigung des Strombandes (430; 431, 432) am Tragbolzen (400) überdecken und dadurch das Stromband (430; 431, 432) bei Bewegung auf den Stützhülsen (650) laufen kann.

Vakuumschalter (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem das Stromband (430; 431, 432) an einem Abschlusskontakt (420) befestigt ist, der den Tragbolzen (400) mit der Befesti¬ gung des Tragbolzens (400) verbindet.

Vakuumschalter (100) gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der bewegliche Hebel (610) mittels eines Haltebolzens (631) mittelbar mit dem Tragbolzen (400) befestigt ist über eine Pleuelstange (630) und die Stützhülsen (650) sowohl alle Teile der Pleuelstange (630) als auch alle Teile des Hebels (610) in allen Hebelstellungen zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung in einer Richtung senkrecht zur Richtung des Haltebolzens (631) überdecken .

Vakuumschalter (100) gemäß Anspruch 4, wobei der Ab¬ schlusskontakt (420) die Pleuelstange (630) mit dem Trag¬ bolzen (400) verbindet.

Vakuumschalter (100) gemäß einem der vorherigen Ansprü¬ che, wobei die Stützhülsen (650) jeweils mit einer Fase (651) versehen sind.

Vakuumschalter (100) gemäß einem der vorherigen Ansprü¬ che, wobei Sicherungselemente (640) auf den Stützhülsen

(650) angebracht sind, die ein Lösen der Stützhülsen

(650) vom Haltebolzen (631) verhindern.

Description:
Vakuumschalter

Die Erfindung betrifft einen Vakuumschalter. Vakuumschalter werden typischerweise in Anwendungen im Mit ¬ telspannungsbereich, aber auch im Hochspannungs- bzw. Nieder ¬ spannungsbereich, eingesetzt. Dazu umfassen Vakuumschalter eine Vakuum-Schaltröhre, in der sich das KontaktSystem zum Öffnen und Schließen des Stromkreises befindet.

Zum Schalten des Stromes in einer Vakuum-Schaltröhre einer Schaltanlage werden hohe Kräfte benötigt, somit bestehen hohe Anforderungen an die Steifigkeit der kinematischen Antriebs ¬ teile und deren Lagerungen. Entsprechend massiv und voluminös sind diese Bauteile ausgelegt und beschränken so den Bauraum für stromführende Teile.

Durch die beengten Platzverhältnisse ist es nicht möglich, dass der Querschnitt eines Strombandes in der Hauptstrombahn beliebig gewählt werden kann. Typische Lösungen weisen daher aufgrund der beengten Platzverhältnisse einen mechanischen Schutz des Strombandes auf, da eine Querschnitts-Erhöhung des Strombandes für die höheren Ratings der Schaltanlagen notwen ¬ dig ist.

Bisher wird zur Vermeidung von mechanischen Beschädigungen oder Verformungen des Strombandes ein Stützblech zwischen dem Stromband und den mechanisch beweglichen Teilen montiert. Dieses Stützblech wird typischerweise zwischen dem Stromband und einem Abschlusskontakt des Tragbolzens der Vakuumröhre befestigt und erhöht somit den Übergangswiderstand vom Ab ¬ schlusskontakt zum Stromband.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Vakuumschal- ter zur Verfügung zu stellen, dessen Stromband in einer al ¬ ternativen Ausführung vor Beschädigungen oder Verformungen durch kinematische Antriebsteile geschützt wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Vakuumschalter gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des er ¬ findungsgemäßen Vakuumschalters sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der Vakuumschalter zum Schalten eines Stromkreises gemäß An ¬ spruch 1 umfasst eine evakuierte Röhre, einen Festkontakt, einen auf einem beweglichen Tragbolzen angebrachten Bewegkon- takt und eine Kinematik zur Bewegung des Tragbolzens zwischen einer ersten Stellung, in der der Bewegkontakt mit dem Fest ¬ kontakt mechanisch zusammenwirkt zum Schließen des Stromkrei ¬ ses, und einer zweiten Stellung, in der der Bewegkontakt me ¬ chanisch getrennt ist vom Festkontakt zum Öffnen des Strom- kreises, wobei die Kinematik einen um einen Drehpunkt D be ¬ weglichen Hebel umfasst, der den beweglichen Tragbolzen zwi ¬ schen der ersten Stellung und der zweiten Stellung bewegt, wobei der bewegliche Hebel mittels eines Haltebolzens mittel ¬ bar oder unmittelbar mit dem Tragbolzen befestigt ist, und wobei an den Enden des Haltebolzens Stützhülsen angebracht sind. Der jeweilige Durchmesser der Stützhülsen ist so groß, dass die Stützhülsen sowohl alle Teile der Befestigung des Tragbolzens oder des Tragbolzens selbst als auch alle Teile des Hebels in allen Hebelstellungen zwischen der ersten Stel- lung und der zweiten Stellung in einer Richtung senkrecht zur Richtung des Haltebolzens überdecken.

Vorteilhaft hierbei ist, dass der erfindungsgemäße Vakuum ¬ schalter mehr Platz für einen größeren Querschnitt des Strom- bandes zur Verfügung stellt und dadurch ein höherer Strom über die Anlage gefahren werden kann. Es werden weniger Bau ¬ teile benötigt und die Fixierung des Strombandes wird verein ¬ facht. Befestigungspunkte in der Anlage und Montageschritte sowie Werkzeuge bleiben identisch zu bisher bekannten Lösun- gen. Weiterhin ist die seitliche Führung des beweglichen Röh ¬ ren-Kontakts gegeben. Der erfindungsgemäße Vakuumschalter er ¬ laubt in seiner Herstellung eine Reduzierung der Kosten, da ein teures Stützblech entfallen kann. Höhere Ratings der An ¬ lage sind möglich. Des Weiteren kann die Lösung auch in Anla ¬ gen kleinerer Ratings verwendet werden, in denen bisher

Stützbleche verwendet werden.

In einer Ausgestaltung umfasst der Vakuumschalter des Weite ¬ ren ein Stromband, welches in elektrischem Kontakt mit dem Tragbolzen steht, wobei der jeweilige Durchmesser der Stütz ¬ hülsen so groß ist, dass die Stützhülsen sowohl alle Teile der Befestigung des Tragbolzens oder des Tragbolzens selbst als auch alle Teile des Hebels in allen Hebelstellungen zwi ¬ schen der ersten Stellung und der zweiten Stellung in Rich ¬ tung der Befestigung des Strombandes am Tragbolzen überdecken und dadurch das Stromband bei Bewegungen auf den Stützhülsen laufen kann.

In einer weiteren Ausgestaltung ist das Stromband an einem Abschlusskontakt befestigt, der den Tragbolzen mit der Befes ¬ tigung des Tragbolzens verbindet.

In einer Ausgestaltung ist der bewegliche Hebel mittelbar mit dem Tragbolzen befestigt über eine Pleuelstange und die

Stützhülsen überdecken sowohl alle Teile der Pleuelstange als auch alle Teile des Hebels in allen Hebelstellungen zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung in einer Rich ¬ tung senkrecht zur Richtung des Haltebolzens.

In einer weiteren Ausgestaltung verbindet der Abschlusskon ¬ takt die Pleuelstange mit dem Tragbolzen.

In einer Ausgestaltung sind die Stützhülsen jeweils mit einer Fase versehen.

In einer weiteren Ausgestaltung sind Sicherungselemente auf den Stützhülsen angebracht, die ein Lösen der Stützhülsen vom Haltebolzen verhindern. Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung, so wie die Art und Weise, wie sie erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich in Zusam ¬ menhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbei ¬ spiele, die in Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert werden .

Dabei zeigen:

Figur 1 Vakuumschalter mit evakuierter Röhre, Festkontakt und einem auf einem beweglichen Tragbolzen ange ¬ brachten Bewegkontakt;

Figur 2 typischer Vakuumschalter mit Stützblech zur Verhin ¬ derung der mechanischen Beschädigung oder Verfor ¬ mung eines Strombandes;

Figur 3 erfindungsgemäßer Vakuumschalter mit Stützhülsen;

und

Figur 4 schematische Darstellung des Haltebolzens mit einem beweglichen Hebel, einer Pleuelstange, einem Ab ¬ schlusskontakt, einem Tragbolzen und einem Strom ¬ band .

Figur 1 zeigt einen Vakuumschalter 100 zum Schalten eines Stromkreises. Der Vakuumschalter 100 umfasst dazu eine evaku ¬ ierte Röhre 300, einen Festkontakt 500 und einen auf einem beweglichen Tragbolzen 400 angebrachten Bewegkontakt 410. Durch eine Kinematik 600 kann der Tragbolzen 400 zwischen ei ¬ ner ersten Stellung, in der der Bewegkontakt 410 mit dem Festkontakt 500 mechanisch zusammenwirkt zum Schließen des Stromkreises, und einer zweiten Stellung, in der der Beweg ¬ kontakt 410 mechanisch getrennt ist vom Festkontakt 500 zum Öffnen des Stromkreises, bewegt werden. In der Darstellung der Figur 1 sind der Festkontakt 500, der Bewegkontakt 410 mechanisch getrennt, so dass kein elektrischer Strom über den Vakuumschalter 100 fließen kann.

In Figur 2 ist die Kinematik 600 dargestellt, die den Trag- bolzen 400 zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stel ¬ lung bewegen kann. Dazu umfasst die Kinematik 600 einen um einen Drehpunkt D beweglichen Hebel 610, der den beweglichen Tragbolzen 400 zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung und der zweiten Stellung bewegt, wobei der bewegli- che Hebel 610 mittels eines Haltebolzens 631 mit einer

Pleuelstange 630 und über einen Abschlusskontakt 420 mit dem Tragbolzen 400 verbunden ist. Durch die Bewegung des Hebels 610 um den Drehpunkt D wird der Haltebolzen 631 nach oben bzw. unten bewegt zum Öffnen bzw. Schließen von Bewegkontakt 410 und Festkontakt 500.

Entsprechend der Abbildung in Figur 2, die einen herkömmli ¬ chen Vakuumschalter 100 darstellt, ist am Abschlusskontakt 420 ein Stützblech 900 angebracht und an diesem wiederum zwei Strombänder 431, 432. Wird nun durch den beweglichen Hebel

610 der Kinematik 600 der Vakuumschalter geschaltet, so kön ¬ nen die Strombänder 631, 632 nicht von den Teilen der Kinema ¬ tik 600 getroffen werden, da die Anordnung des Stützblechs 900 einen mechanischen Kontakt nicht zulässt. Das Stützblech 900 ist zwischen dem Abschlusskontakt 420 und den Strombän ¬ dern 431, 432 angeordnet und erhöht somit den Übergangswider ¬ stand zu den Strombändern 431, 432.

In Figur 3 ist der erfindungsgemäße Vakuumschalter 100 darge- stellt, wobei an den Enden des Haltebolzens 631 Stützhülsen 650 angebracht sind. Der jeweilige Durchmesser der Stützhül ¬ sen 650 ist so groß ausgebildet, dass die Stützhülsen 650 so ¬ wohl alle Teile der Befestigung des Tragbolzens 400 als auch alle Teile des Hebels 610 in allen Hebelstellungen zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung in einer Rich ¬ tung senkrecht zur Richtung des Haltebolzens 631 überdecken. Entsprechend der Darstellung in Figur 3 und der Anordnung des Strombandes 430 am Abschlusskontakt 420 ist die Richtung senkrecht zur Richtung des Haltebolzens 631 durch die Rich ¬ tung der Befestigung des Strombandes 430 am Tragbolzen vorge ¬ geben. Dadurch kann das Stromband 430 bei einer Bewegung des Hebels 610 von der ersten Stellung in die zweite Stellung auf den Stützhülsen 650 laufen. Ein Stützblech 900, entsprechend der Anordnung und Funktion wie in Figur 2 anhand eines her ¬ kömmlichen Vakuumschalters gezeigt, wird beim erfindungsgemä ¬ ßen Vakuumschalter 100 nicht benötigt.

Der erfindungsgemäße Vakuumschalter 100 kann des Weiteren Si ¬ cherungselemente 640 umfassen, die auf den Stützhülsen 650 angebracht sind und ein unbeabsichtigtes Lösen der Stützhül ¬ sen 650 vom Haltebolzen 631 verhindern.

Die Stützhülsen 650 können jeweils mit einer Fase 651 verse ¬ hen sein, die verhindern, dass beim Laufen des Strombandes 430 auf den Stützhülsen 650 eine Beschädigung des Strombandes 430 geschieht.

In Figur 4 sind ausgewählte Elemente des erfindungsgemäßen Vakuumschalters 100 dargestellt. Dies sind der bewegliche He ¬ bel 610, der um einen Drehpunkt D gedreht werden kann und über einen Haltebolzen 631 mit einer Pleuelstange 630 verbun- den ist. Die Pleuelstange 630 wiederum ist über einen Ab ¬ schlusskontakt 420 mit dem Tragbolzen 400 verbunden, so dass die Bewegung des Hebels 610 auf den Tragbolzen 400 übertragen wird. Ebenso ist aber auch eine Ausführung denkbar, in der der Tragbolzen 400 direkt mit dem Haltebolzen 631 verbunden ist und dadurch direkt und unmittelbar vom beweglichen Hebel 610 betätigt werden kann.

Entsprechend der Figur 4 ist am Abschlusskontakt 420 unmit ¬ telbar das Stromband 430 angebracht. Im Gegensatz zu herkömm- liehen Vakuumschaltern, bei denen gemäß Figur 2 ein Stütz ¬ blech 900 zwischen Abschlusskontakt 420 und Stromband 430 an ¬ geordnet ist, ist durch diese Konstruktion der Übergangswi- derstand zwischen Abschlusskontakt 420 und Stromband 430 re ¬ duziert.

Die Befestigung des Strombandes 430 gibt ebenso die Richtung senkrecht zur Richtung des Haltebolzens 631 vor, in der die Schutzhülsen 650 so groß ausgebildet sein müssen, dass alle Teile der Befestigung des Tragbolzens 400 oder der Tragbolzen 400 selbst als auch alle Teile des Hebels 610 in allen Hebel ¬ stellungen zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stel- lung überdeckt werden.

An den beweglichen mechanischen Bauteilen werden auf dem Hal ¬ tebolzen 631 Stützhülsen 650 verwendet. Um den mechanischen Schutz des Strombandes 430 zu gewährleisten wurde der Durch- messer der Stützhülsen 650 so angepasst, dass diese Schutz ¬ funktion durch die Stützhülsen 650 allein übernommen wird.

Durch den Wegfall des konventionellen Stützblechs 900 kann der Vakuumschalter 100 kostengünstiger hergestellt werden. Ein höheres Rating der Anlage ist möglich.

Des Weiteren kann der erfindungsgemäße Vakuumschalter 100 auch in Anlagen kleinerer Ratings verwendet werden, in denen ein Stückblech 900 verwendet wird. Insgesamt werden weniger Bauteile benötigt und die Fixierung des Strombandes 430 wird vereinfacht. Befestigungspunkte in der Anlage und Montage ¬ schritte sowie Werkzeuge bleiben identisch zu herkömmlichen Lösungen. Weiterhin ist die seitliche Führung des beweglichen Röhrenkontakts gegeben. Insgesamt ermöglicht der erfindungs- gemäße Vakuumschalter 100 mehr Platz für einen größeren Quer ¬ schnitt des Strombandes 430, wodurch ein höherer Strom über die Anlage gefahren werden kann.




 
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