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Patent Searching and Data


Title:
SCREENING ELECTRODE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/001783
Kind Code:
A1
Abstract:
According to the invention, screening electrodes (5, 6) are provided on electrical appliances (1) in order to homogenise electrical fields. Said screening electrodes (5, 6) can be connected to the electrical appliance (1) by means of catch connections.

Inventors:
CHYLA THOMAS
Application Number:
PCT/DE2003/001525
Publication Date:
December 31, 2003
Filing Date:
May 06, 2003
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
H01H33/24; H01H33/66; H01H33/53; (IPC1-7): H01H33/24
Foreign References:
DE2442405A11976-03-11
DE29717489U11999-01-28
DE8034443U11981-05-27
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Claims:
Patentansprüche
1. Abschirmelektrode (5,6), welche mit einem elektrischen Gerät (1) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmelektrode (5,6) mit dem elektrischen Ge rät (1) durch eine Rastverbindung verbindbar ist.
2. Abschirmelektrode (5,6) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastverbindung eine elastisch federnde Rastna se (12a, b, c, d, 14,18) aufweist.
3. Abschirmelektrode (5,6) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastnase (12a, b, c, d, 14,18) auf einer Zunge (11,13) angeordnet ist.
4. Abschirmelektrode (5,6) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zunge (13) parallel zu einem Abschnitt der Abschirm elektrode (6) angeordnet ist.
5. Abschirmelektrode (5,6) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zunge (13) eine Längsachse und die Rastnase (14) eine Hochachse aufweist und die Längsachse senkrecht zur Hoch achse angeordnet ist.
6. Abschirmelektrode (5,6) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastnase (12a, b, c, d, 14,18) und/oder die Zun ge (11,13) an der Abschirmelektrode befestigt sind/ist.
7. Abschirmelektrode (5,6) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmelektrode (5,6) im Wesentlichen rohrförmig mit einem die Rohrwandung durchbrechenden Schlitz (8) aus gebildet ist.
8. Abschirmelektrode (5,6) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rastnase (12a, b, c, d, 14,18) und/oder eine Zunge (11) an einem der im Querschnitt der Abschirmelektrode den Schlitz (8) begrenzenden Randabschnitte der Abschirmelekt rode (5) befestigt sind/ist.
9. Abschirmelektrode (5,6) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmelektrode (12a, b, c, d, 14,18) ein Kunststoff formteil ist.
10. Abschirmelektrode (5,6) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmelektrode (5,6) an einer Vakuumschaltröh re (1) angeordnet ist.
Description:
Beschreibung Abschirmelektrode Die Erfindung bezieht sich auf eine Abschirmelektrode, welche mit einem elektrische Gerät verbindbar ist.

Eine derartige Abschirmelektrode ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 80 34 443 U1 bekannt. Zur Homogenisierung des hochspannungsführende Baugruppen umgebenden elektrischen Feldes ist dort eine rahmenartige Abschirmelektrode an einem Freiluft-Hochspannungs-Leistungsschalter angeordnet. Zur Be- festigung der Abschirmelektrode sind an dieser mehrere La- schen angebracht. Die Laschen weisen jeweils Ausnehmungen auf, mit welchen die Abschirmelektrode an dem Freiluft- Hochspannungs-Leistungsschalter beispielsweise mittels Schrauben oder Nieten befestigbar ist.

Die Befestigung mittels Ausnehmungen aufweisenden Laschen ist mit einem großen Montageaufwand verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abschirmelekt- rode der eingangs genannten Art so auszubilden, dass eine vereinfachte Montage der Abschirmelektrode ermöglicht ist.

Die Aufgabe wird bei einer Abschirmelektrode der eingangs ge- nannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Ab- schirmelektrode mit dem elektrischen Gerät durch eine Rast- verbindung verbindbar ist.

Rastverbindungen weisen den Vorteil auf, dass sie ohne den Einsatz von zusätzlichem Werkzeug montierbar sind. Bei einer entsprechenden Ausgestaltung der Rastverbindung sind derarti-

ge Verbindungen hinreichend mechanisch belastbar. Durch den Einsatz einer Rastverbindung ist das Verbinden einer Ab- schirmelektrode mit einem elektrischen Gerät in einer äußerst kurzen Montagezeit durchführbar. Weiterhin ermöglichen Rast- verbindungen auch ein Ausrichten der Abschirmelektrode gegen- über dem elektrischen Gerät in einem hinreichend großen Um- fange. Insbesondere bei elektrischen Geräten der Mittel-oder Hochspannungstechnik ist eine vereinfachte Montage der oft- mals großvolumigen Abschirmelektroden ermöglicht.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Rastverbindung eine elastisch federnde Rastnase aufweist.

Federnde Rastnasen verrasten in sehr einfacher Art und Weise an einer Profilierung. Dabei kann die Profilierung derart ge- wählt sein, dass die Rastnase an mehreren Bereichen der Pro- filierung festlegbar ist. Somit ist eine Anpassung der Lage der Abschirmelektrode gegenüber dem elektrischen Gerät wäh- rend der Montage ermöglicht. Rastnasen sind derart gestalt- bar, dass ein Aufrasten auf ein spezielles Profil nur in ei- ner einzigen Aufrastrichtung möglich ist. Ohne den Einsatz von Werkzeugen ist eine Umkehr der Aufrastbewegung nicht ohne Weiteres möglich. Somit ist eine selbstsichernde Verbindung der Abschirmelektrode mit dem elektrischen Gerät gewährleis- tet.

Vorteilhafterweise kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Rastnase auf einer Zunge angeordnet ist.

Die elastisch federnden Eigenschaften der Rastnase können durch eine Anordnung der Rastnase auf einer Zunge zusätzlich unterstützt werden. Weiterhin kann durch eine entsprechende, insbesondere elastische Gestaltung der Zunge, eine Entlastung

der Rastnase von äußeren auf die Abschirmelektrode bzw. auf das elektrische Gerät einwirkenden Kräften geschaffen werden.

Dadurch ist die Rastnase und damit auch die Rastverbindung vor einer zu großen mechanischen Belastung geschützt. Weiter- hin kann die Zunge auch dafür vorgesehen sein, die Rastnase an einer speziellen Position anzuordnen.

Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Zunge parallel zu einem Abschnitt der Abschirmelektrode angeordnet ist.

Bei einer Anordnung der Zunge parallel zu einem Abschnitt der Abschirmelektrode ist eine verhältnismäßig lange Zunge ver- wendbar, die jedoch die Kontur der Abschirmelektrode nur in einem geringen Umfange vergrößert. Durch eine lange, schmale Zunge sind Relativbewegungen von der Abschirmelektrode und dem elektrischen Gerät gut gedämpft.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Zunge eine Längsachse und die Rastnase eine Hochachse auf- weist und die Längsachse senkrecht zur Hochachse angeordnet ist.

Durch die senkrechte Anordnung der beiden Achsen zueinander ist eine besonders effektive Entkopplung der zum Verrasten der Rastnase notwendigen Bewegungen der Rastnase selbst sowie der Bewegungen der Zunge zum Entkoppeln von äußeren Kräften ermöglicht. Trotz dieser günstigen Entkopplung der Bewegungen kann die Ausgestaltung von der Zunge und der Rastnase dabei derartig gewählt sein, dass die Zunge die Bewegung der elas- tisch federnden Rastnase bei einem Zusammenrasten der Rast- verbindung unterstützt. Die Längsachse bzw. die Hochachse

können von einer ideal gestreckten Geraden abweichen und bei- spielsweise eine Krümmung aufweisen.

Vorteilhafterweise kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Rastnase und/oder die Zunge an der Abschirmelektrode befes- tigt sind/ist.

Die Befestigung der Rastnase und/oder der Zunge an der Ab- schirmelektrode ermöglicht es, die Rastverbindung derart an der Abschirmelektrode anzuordnen, dass sie in einem die- lektrisch abgeschirmten Bereich liegt. So sind fehlerhafte Montagen vermieden, durch welche die Rastverbindung die feld- homogenisierende Wirkung der Abschirmelektrode eventuell be- einträchtigt würde.

Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Ab- schirmelektrode im Wesentlichen rohrförmig mit einem die Rohrwandung durchbrechenden Schlitz ausgebildet ist.

Eine rohrförmige Ausgestaltung und Durchbrechung der Rohrwan- dung mit einem Schlitz, das heißt, eine schalenartige Gestalt der Abschirmelektrode, bewirkt bei einer hinreichend starken Schirmwirkung eine Verringerung der Masse der Abschirmelekt- rode. Der Schlitz in der Rohrwandung der Abschirmelektrode ermöglicht ein elastisches Schwingen der Abschirmelektroden- schale. Weiterhin sind durch derartige Ausgestaltungen einfa- che Fertigungsverfahren zur Herstellung der Abschirmelektrode einsetzbar.

Vorteilhaft kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Rastnase und/oder die Zunge an einem der im Querschnitt der Abschirm- elektrode den Schlitz begrenzenden Randabschnitte der Ab- schirmelektrode befestigt sind/ist.

Die den Schlitz begrenzenden Randabschnitte der Abschirm- elektrode ermöglichen in einfacher Art und Weise eine Befes- tigung der Rastnase oder der Zunge an der Abschirmelektrode.

Die Randabschnitte stellen einen festen Bezugspunkt zur Be- festigung der Rastnase oder der Zunge dar. Sie sind gegenüber den typisch gewölbten Oberflächenstrukturen einer Abschirm- elektrode leicht zu lokalisieren. Da die Randabschnitte an der Abschirmelektrode Abschnitte mit einem relativ inhomoge- nen Äußeren darstellen, sind diese Abschnitte in einem durch die Abschirmelektrode selbst geschirmten Bereich angeordnet.

Weil es, wie oben beschrieben, vorteilhaft vorgesehen sein kann, auch die Rastnase oder die Zunge in einem derartigen Abschnitt anzuordnen, ergeben sich Vorteile hinsichtlich ei- ner konstruktiv einfachen Gestaltung bei einer guten Ab- schirmwirkung der Abschirmelektrode.

Vorteilhaft kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Ab- schirmelektrode ein Kunststoffformteil ist.

Gegenüber der Verwendung von metallischen Werkstoffen ermög- licht die Wahl eines Kunststoffes eine Gewichtseinsparung.

Kunststoffformteile können beispielsweise aus mehreren Teil- elementen zusammengesetzt sowie durch Pressverfahren oder Gießverfahren gefertigt sein. Besondere Vorteile hinsichtlich einer einfachen Fertigung und kurzen Montagezeit bietet die Ausgestaltung des Kunststoffformteiles als Kunststoffguss- teil, wobei die Abschirmelektrode einstückig mit allen not- wendigen Elementen der Rastverbindung, wie beispielsweise Rastnasen oder Zungen, gefertigt ist. Zur Erzielung einer feldbeeinflussenden Wirkung des einzusetzenden Kunststoffes ist dieser mit Zusatzstoffen zu versetzen oder die Oberfläche der Abschirmelektrode mit einer Metallisierung zu versehen.

Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Ab- schirmelektrode an einer Vakuumschaltröhre angeordnet ist.

Fertigungsbedingt weisen Vakuumschaltröhren, die im Wesentli- chen eine zylinderförmige Außenkontur aufweisen, an Fügestel- len Vorsprüngen und Kanten auf. Diese Vorsprünge und Kanten können beispielsweise durch eine Abschirmelektrode abge- schirmt werden. Bei einer massenweisen Fertigung von Vakuum- schaltröhren sind die Befestigung der Abschirmelektroden ge- mäß der Erfindung in einer besonders kostengünstigen und zeitminimierten Art und Weise realisiert.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei- spielen in einer Zeichnung schematisch gezeigt und nachfol- gend näher beschrieben.

Dabei zeigt die Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer Vakuum- schaltröhre mit Abschirmelektroden, die Figur 2 eine Draufsicht einer Abschirmelektrode in einer ersten Ausgestaltungsvariante, die Figur 3 ein Detail einer Rastverbindung der Abschirm- elektrode der ersten Ausgestaltungsvariante, die Figur 4 eine Draufsicht einer zweiten Ausgestaltungs- variante einer Abschirmelektrode, die

Figur 5 ein Detail der Rastverbindung der zweiten Ausgestaltungsvariante einer Abschirmelektro- de, die Figuren 6-10 je einen Querschnitt durch eine Abschirm- elektrode mit zugehörigen Rastverbindungen in ihren Einbaulagen und die Figur 11 ein Ausgestaltungsbeispiel für eine Halte- rung.

Die in der Figur 1 dargestellte Vakuumschaltröhre 1 weist ei- ne im Wesentlichen zylinderförmige Außenkontur auf. Durch die erste Zylindergrundfläche ragt ein feststehendes erstes Schaltkontaktstück 2 hindurch. Durch die zweite Zylinder- grundfläche ragt ein bewegbares zweites Schaltkontaktstück 3 hindurch. Das erste Schaltkontaktstück 2 sowie das zweite Schaltkontaktstück 3 sind koaxial auf der Zylinderachse 4 der Vakuumschaltröhre 1 gegenüberliegend angeordnet. Im Innern der Vakuumschaltröhre 1 bilden das erste Schaltkontaktstück 2 und das zweite Schaltkontaktstück 3 eine Schaltstrecke aus.

Eine derartige Vakuumschaltröhre 1 kann beispielsweise als Unterbrechereinheit eines Hochspannungs-oder Mittelspan- nungs-Leistungsschalters verwendet werden. Radial um die Man- telfläche der Vakuumschaltröhre 1 umlaufend ist eine kreis- ringförmige erste Abschirmelektrode 5 sowie eine kreisring- förmige zweite Abschirmelektrode 6 angeordnet. Die beiden Ab- schirmelektroden 5,6 sind an der Vakuumschaltröhre 1, welche ein elektrisches Gerät ist, abgestützt. Neben den in der Fi- gur 1 gezeigten Positionen der Anordnung der Abschirmelektro- den 5,6 sind weitere Abschirmelektroden beispielsweise an den Endabschnitten der zylinderförmige Vakuumschaltröhre 1

anordbar. Neben der kreisringförmigen Kontur der Abschirm- elektroden 5,6 sind für die Ausgestaltung der Abschirmelekt- roden auch weitere Formen nutzbar, wie beispielsweise ovale Formen oder vieleckige Rahmenformen.

In der Figur 2 ist eine Draufsicht der ersten Abschirmelekt- rode 5 dargestellt. Die Abschirmelektrode 5 weist an ihrem Innenradius drei Befestigungspunkte 7a, b, c auf. Die Befesti- gungspunkte 7a, b, c weisen jeweils den gleichen konstruktiven Aufbau auf. Beispielhaft soll nun anhand eines der Befesti- gungspunkte 7a dessen Konstruktion erläutert werden. Der Be- festigungspunkt 7a ist in der Figur 3 vergrößert und detail- liert dargestellt. Der in der Figur 3 dargestellte Abschnitt der ersten Abschirmelektrode 5 ist seinem Querschnitt nach rohrförmig ausgebildet, wobei längs der Mantelfläche des Roh- res ein Schlitz 8 die Rohrwandung vollständig durchbricht.

Durch den Schlitz 8 ist im Querschnitt ein erster Randab- schnitt 9 sowie ein zweiter Randabschnitt 10 gebildet. An dem zweiten Randabschnitt 10 ist eine erste Zunge 11 angeordnet.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Zunge 11 während eines Gussverfahrens stoffschlüssig mit der ersten Abschirm- elektrode 5 verbunden worden. Die Zunge 11 erstreckt sich in einem ersten Abschnitt lla in den Schlitz 8 hinein und er- streckt sich in einem zweiten Abschnitt llb radial in Rich- tung des Zentrums der kreisringförmigen ersten Abschirmelekt- rode 5. Auf dem zweiten Abschnitt llb sind mehrere Rastnasen 12a, b, c, d angeordnet. Die Rastnasen 12a, b, c, d sind an ihrem Fußpunkt einseitig an dem zweiten Abschnitt llb der ersten Zunge 11 gehaltert. Jede der Rastnasen 12a, b, c, d weist eine Hintergreifung auf. Die Rastnasen 12a, b, c, d bilden eine Grup- pe von Rastnasen, welche beabstandet zueinander angeordnet sind und eine kreisförmige Umfangskontur ausbilden. Dabei sind sie derartig beabstandet, dass jede der Rastnasen

12a, b, c, d an ihrem freien Ende elastisch federnd verformbar ist. Die Rastnasen 12a, b, c, d sind durch eine kreisrunde Aus- nehmung einer Halterung, welche an der Vakuumschaltröhre 1 befestigt ist, hindurchführbar. Während des Hindurchführens erfolgt eine federnde Verformung der Rastnasen, so dass sich der durch die Rastnasen 12a, b, c, d gebildete Umfang während des Passierens der Öffnung verringert. Dabei ist die Öffnung derartig bemessen, dass mit dem Erreichen der Hintergreifung der Rastnasen 12a, b, c, d die Rastnasen 12a, b, c, d in ihre Aus- gangsposition zurückfedern und die Steuerelektrode festlegen.

In der Figur 11 ist schematisch die Draufsicht auf die Vaku- umschaltröhre 1 dargestellt.

Die Vakuumschaltröhre 1 weist als Halterung für die erste Ab- schirmelektrode 5 ein mantelseitig umlaufendes Blech 16 mit einer kreisrunden Außenkontur auf. Das Blech 16 weist mehrere Öffnungen 21a, b, c auf, in welche die Rastnasen der Befesti- gungspunkte 7a, b, c einrastbar sind. Um während einer Montage weitere Abschirmelektroden über das Blech bewegen zu können, sind in die Körperkante des Bleches 16 schlitzartige Ausneh- mungen 22a, b, c eingebracht. Die Ausnehmungen 22a, b, c ermögli- chen ein Passieren der Befestigungspunkte 7a, b, c, ohne diese mechanisch zu belasten.

Die Figur 4 zeigt die zweite Abschirmelektrode 6 in einer Draufsicht. Die zweite Abschirmelektrode 6 weist drei Befes- tigungspunkte 7d, e, f auf. Einer der Befestigungspunkte 7d der zweiten Abschirmelektrode 6 ist in der Figur 5 im Detail dar- gestellt. Der in der Figur 5 dargestellte Abschnitt der zwei- ten Abschirmelektrode 6 ist als massiver Kreisring ausgestal- tet. Die Befestigungspunkte 7d, e, f der zweiten Abschirmelekt- rode 6 sind radial innenliegend mit der zweiten Abschirm- elektrode 6 verbunden. Jeder der Befestigungspunkte 7d, e, f

der zweiten Abschirmelektrode 6 weist eine zweite Zunge 13 auf. Die zweite Zunge 13 verläuft parallel zu einem Abschnitt der kreisringförmigen zweiten Abschirmelektrode 6 und weist eine Längsachse 19 auf. An ihrem freien Ende weist die zweite Zunge 13 eine weitere Rastnase 14 mit einer Hochachse 20 auf.

Die weitere Rastnase 14 ist im Wesentlichen hakenförmig aus- gebildet. Weiterhin weist die zweite Zunge 13 eine Abstütz- fläche 15a sowie eine zurückgesetzte Abstützfläche 15b auf.

Die weiteren Rastnasen der Befestigungspunkte 7d, e, f der zweiten Abschirmelektrode 6 sind auf eine starre Körperkante aufrastbar. Aufgrund der langgestreckten Gestaltung der zwei- ten Zunge 13 stützen sich die Abstützfläche 15a auf der star- ren Körperkante ab und die zweite Zunge 13 verformt sich bei einem Aufrasten der weiteren Rastnase 14, so dass die weitere Rastnase 14 ortsfest federbelastet verrastbar ist. Die zu- rückgesetzte Abstützfläche 15b begrenzt die Verformung der zweiten Zunge 13 während eines Rastvorganges. Durch das Zu- sammenwirken der Befestigungspunkte 7d, e, f der zweiten Ab- schirmelektrode 6 verrastet sich jeder der Befestigungspunkte an einer starren Körperkante, wobei jeder Befestigungspunkt jeweils ein Abrutschen der anderen Befestigungspunkte von den diesen zugeordneten Körperkanten verhindert.

Die Figuren 6 bis 10 zeigen jeweils einen Querschnitt durch Ausführungsbeispiele von Abschirmelektroden.

Die Figur 6 zeigt die in den Figuren 2 und 3 dargestellte Rastverbindung im montierten Zustand. In dem Mantelbereich der Vakuumschaltröhre 1 ist eine Halterung in Form eines starren Bleches 16 um den Mantel umlaufend angeordnet. Dieses starre Blech 16 weist Ausnehmungen auf, in welche die Gruppen von Rastnasen 12a, b, c, d einrastbar sind.

Die Figur 7 zeigt eine Variante der in der Figur 6 darge- stellten Rastverbindung. Zusätzlich weist die Rastverbindung der Figur 7 ein Abstützelement 17 auf, gegen welches sich die Rastnasen im montierten Zustand federelastisch abstützen und so federbelastet positioniert sind.

Die Figuren 8 und 9 zeigen je eine Ausgestaltungsvariante der in den Figuren 4 und 5 gezeigten und oben beschriebenen Rast- verbindung im montierten Zustand. Dabei zeigt die Figur 9 ei- ne massiv ausgestaltete Abschirmelektrode und die Figur 8 ei- ne rohrförmig ausgeführte Abschirmelektrode mit einem die Rohrwandung durchbrechenden Schlitz. Die dortigen Rastnasen greifen jeweils hinter die Körperkanten des starren Bleches 16. Durch die Verteilung von mehreren Rastnasen am Umfang des starren Bleches 16 sichern sich die verschiedenen Rastnasen gegenseitig vor einem Abrutschen (vgl. Figur 4).

Die Figur 10 zeigt eine alternative Ausgestaltungsmöglichkeit einer Rastnase. Die dortige Rastnase 18 ist jeweils an den beiden den Schlitz in der rohrförmigen Abschirmelektrode be- grenzenden Randabschnitten befestigt. Dabei ist die dortige Rastnase 18 derartig elastisch, dass eine Ausnehmung auf die Körperkante des starren Bleches 16 aufrastbar ist. Ebenso wie bei den in den Figuren 4,5 sowie 8 und 9 dargestellten Aus- gestaltungsvarianten ist bei der Ausgestaltungsvariante gemäß der Figur 10 die Lage der Abschirmelektrode durch das Zusam- menwirken mehrerer am Umfang des starren Bleches 16 angeord- neter Rastnasen positioniert. Weiterhin kann vorgesehen sein, mehrere Ausnehmungen an der Rastnase 18 anzuordnen, um die Lage der Abschirmelektrode leicht auszugleichen.

Eine einfache Justage der Lage einer Abschirmelektrode ist ermöglicht, wenn die Rastnasen mehrere in Aufrastrichtung

hintereinander liegenden Hintergreifungen bzw. Ausnehmungen aufweisen.

Die in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind in ih- ren Details jeweils untereinander kombinierbar, so dass neue Ausgestaltungsvarianten von Abschirmelektroden aus den ein- zelnen Details kombinierbar sind.