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Vakuums eh alter.
Es ist bekannt, dass man mit Schaltern, deren Kontakte sich in einem evakuieren Raum befinden, gefahrlos wesentlich höhere Leistungen abschalten kann als mit ähnlich dimensionierten Luft-oder Ölschaltern. Zur Übertragung der Bewegung für die Schaltelemente ins Innere des Vakuumgehäuses kann man, wie bereits vorgeschlagen wurde, ein elastisches Zwischenglied, z. B. ein Wellrohr, verwenden, das an das Gehäuse hochvakuumdicht angeschmolzen ist und durch dessen Deckel eine Schaltstange hindurchgeführt ist. die in der Längsrichtung bewegt wird.
Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, dass zur Bewegung der Schaltstange verhältnismässig grosse Kräfte erforderlich sind, da das Wellrohr hiebei in seiner Längsrichtung zusammengedrückt bzw. auseinandergezogen wird und infolgedessen der atmosphärische Luftdruck. der auf dem Deckel des Wellrohres lastet, bei der Bewegung überwunden werden muss.
Es sind ferner Anordnungen bekannt, bei denen der Schalthebel in einem im elastischen Glied selbst gelegenen Drehpunkt gelagert ist. Diese Anordnungen besitzen aber den Nachteil, dass die Lage des Drehpunktes von der jeweiligen Grösse des Atmosphärendruckes abhängt.
Ausserdem wird unter dem Einfluss der Schwere des Schalthebels im Laufe des Betriebes die Durchbiegung der Membran und dadurch ebenfalls die Lage des Drehpunktes des Hebels verändert.
Diese Nachteile werden erfindungsgemäss dadurch vermieden, dass der zur Übertragung der Schaltbewegung in das Innere des Vakuumgehäuses dienende Hebel in einem feststehenden Lager derart drehbar angeordnet ist, dass bei einer Bewegung des Schalthebels das Volumen des vom Wellrohr eingeschlossenen Raumes nahezu gleich bleibt. Infolgedessen ist bei der Betätigung des Schalters keine Kraft zur Überwindung des äusseren Luftdruckes erforderlich, so dass die Schaltstange leicht bewegt werden kann. Ein weiterer Vorteil der Anordnung gemäss der Erfindung besteht darin. dass die Dimensionierung und der Zusammenbau der schwer zugänglichen Kontaktteile wesentlich erleichtert wird.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. An dem Vakuumgefäss a ist über ein Ansatzrohr t ein aus elastischem Material bestehendes Wellrohr b angeschmolzen, in dessen Deckel c der Schalthebel d sitzt. Zwischen dem Wellrohr b und dem Vakuumgefäss a ist eine feste. zentral durchbohrte Platte e eingefügt, die ein Lager für einen an dem Hebel d befestigten Querstab f trägt. Der Querstab/* bildet die Drehachse des Hebels d, an dessen innerem Ende die beweglichen Kontakte g und/ < angebracht sind. Der Strom wird von der äusseren Zuleitung tt über die Platte e und das Lager auf den Querstab f und von da über den in seinem inneren Teil aus leitendem Material bestehenden Hebel d auf die beweglichen Kontakte übertragen.
Die Verwendung des Schalthebels selbst als Stromleiter hat den Vorteil, dass keine besondere Einführung für den einen Schalterpol erforderlich ist. Ferner bewirkt der äussere Luftdruck, der auf dem Deckel c des Wellrohres lastet und dasselbe zusammenzudrücken sucht, dass der Querstab f fest in das Auflager hineingedrückt wird. Hiedurch ist die Gewähr für einen einwandfreien Stromübergang von der Platte e auf den Schalthebel d gegeben.
Bei der Drehung des Schalthebels kommen die an ihm befestigten Kontakte 9 und h mit dem fest angeordneten Gegenkontakt q in Berührung. Der letztere ist an der vakuumdicht
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kontakte sind als plangeschliffene Metallscheiben ausgebildet. Es sind zwei bewegliche Kon- takte vorgesehen, die in der Schaltrichtung derartig gegeneinander versetzt sind, dass der eine
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Gegenkontakt q beim Einschalten später berührt und beim Ausschalten früher verlässt und nur zur Entlastung des Nebenkontaktes h bei geschlossenem Schalter dient. Zur Verstärkung des Kontaktdruckes und zum Ausgleich geringer Verkantungen sind die Kontaktplatten g und h nicht unmittelbar, sondern über Federn i bzw. Tc an dem Schalthebel d befestigt.
Die leitende Verbindung zwischen dem Schalthebel und den Kontaktplatten erfolgt durch eine Anzahl Leitungslitzen m und n, die über die ganze Oberfläche der Kontaktplatten gleichmässig verteilt sind. Durch die beschriebene Ausbildung der Kontakte erhält man eine gut leitende Berührung zwischen den beiden Kontaktsätzen, ohne in das Innere des Vakuumgehäuses grosse Momente übertragen zu müssen, wie sie z. B. bei Verwendung der gewöhnlichen Ölschalterkontakte notwendig sind. Plangeschliffene Metallscheiben haben nämlich die Eigenschaft, dass bereits bei verhältnismässig geringem Berührungsdruck der Kontaktwiderstand auf ein zulässiges Mass absinkt (10-4 Ohm).
Die Federn i und le werden zweckmässig aus Tantal, Wolfram oder Molybdän hergestellt, da diese Metalle auch bei den beim Ausheizen des'Vakuumgefässes, das zwecks Entgasung vorgenommen werden muss, auftretenden hohen Temperaturen ihre Elastizität nicht verlieren.
Die bereits erwähnte Stromschleife p dient als Erregerspule für einen Hufeisenmagneten r, dessen Schenkel in der Kontaktplatte q endigen. Gegenüber diesem Hufeisenmagneten ist in der Platte des Nebenkontaktes h ein aus magnetischem Material bestehendes Joch s eingelassen, so dass der Magnet r auf die Kontaktplatte h eine anziehende Wirkung ausübt.
Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende :
Bei offenem Schalter nehmen die Kontakte etwa die in der Zeichnung dargestellte Lage ein. Um den Stromkreis zwischen den Leitungen it und v zu schliessen, wird der Schalthebel d durch eine nicht gezeichnete Antriebsvorrichtung ans ich bekannter Art um den Punkt f im Uhrzeigersinn gedreht, wobei zunächst die Kontaktplatte h den Gegenkontakt q berührt. Bei weiterer Bewegung des Schalthebels werden die Federn 7c zusammengedrückt, bis schliesslich auch der Hauptkontakt g mit dem Gegenkontakt q in Berührung kommt und sich an der Stromführung beteiligt. Hiemit ist der Einschaltvorgang beendet.
Dadurch, dass der Strom die Schleife p durchfliesst, wird der Magnet r erregt und wirkt über das Joch s im Sinne einer Verstärkung des Kontaktdruckes auf die Platte & .
Beim Ausschalten wird der Schalthebel d wieder in die gezeichnete Lage zurückbewegt.
Hiebei verlässt der Hauptkontakt g zuerst den Gegenkontakt q. Der Nebenkontakt h haftet jedoch infolge magnetischer Adhäsion noch eine gewisse Zeit an dem Gegenkontakt, bis die Federn je so weit gespannt sind, dass ihre Zugkraft die des Magneten r übersteigt. In diesem Augenblick wird die Kontaktplatte h plötzlich abgerissen, und die beiden Kontaktflächen werden mit grosser Geschwindigkeit voneinander entfernt, weil sich nunmehr die Federn k entspannen und hiedurch der Kontaktplatte h eine zusätzliche Beschleunigung im Sinne der Ausschaltbewegung erteilen. Hiedurch wird die Abschaltleistung des Schalters wesentlich erhöht.
Bei Wechselstrom kann man durch geeignete Bemessung des Magneten r und der Federn k erreichen, dass die Kontakttrennung nahezu im Nulldurchgang des Stromes erfolgt, da ja der Magnet l'vom Hauptstrom erregt wird und seine Zugkraft infolgedessen die periodische Schwankung des Stromes mitmacht. Hiedurch wird das Auftreten von Abschaltüberspannungen in wirkungsvoller Weise vermieden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vakuumschalter mit mechanischer Betätigung von aussen und Einführung des Schalthebels mittels Wellrohr, dadurch gekennzeichnet, dass der zur Übertragung der Schaltbewegung in das Innere des Vakuumgehäuses dienende Hebel in einem feststehenden Lager derart drehbar angeordnet ist, dass bei der Bewegung des Schalthebels das Volumen des von dem Wellroht eingeschlossenen Raumes nahezu gleich bleibt.