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Vakuumsehalter.
Es sind bereits Schalter bekannt, bei denen die Kontakte im Vakuum angeordnet sind. Diese Schalter besitzen den Vorteil, dass die Lichtbogenbildung weitgehend unterdrückt wird, so dass die Kontakte nur wenig beansprucht werden und dadurch eine hohe Lebensdauer besitzen. Die Kontakte können infolgedessen kleiner und einfacher ausgeführt werden als bei andern Schaltern und bringen so eine Materialersparnis mit sich. Ausserdem werden besondere Hilfsmittel zur Lichtbogenlösehung, wie z. B. Blasspulen und Löschkammer, überflüssig. Bei Relais besitzen im Vakuum angeordnete Kontakte weiterhin den Vorteil, vor Verschmelzung und Oxydation geschützt zu sein, wodurch der Sicherheitsgrad des Ansprechens und der Kontaktgabe erhöht wird.
Bei diesen Vakuumschaltern besteht jedoch die Schwierigkeit, die Schaltbewegung von aussen in das Innere des Vakuumgefässes zu übertragen. Die einfachste Methode der Bewegungsübertragung, die magnetische Beeinflussung, kommt für die weitaus grösste Zahl von Anwendungsmöglichkeiten nicht in Frage. Man hat daher bereits für die mechanische Übertragung schon mehrere Lösungen vorgeschlagen, bei denen ein Teil der Gefässwand als metallene Membran oder als Wellrohr ausgebildet ist, durch welche der Schalthebel hindurchgeführt ist. Der Schalthebel beansprucht dabei durch seine Bewegung die Membran oder das Wellrohr auf Biegung und Dehnung in einem Masse, das die Einschmelzstellen meist gefährdet und namentlich bei grossen zu bewegenden Massen leicht zu Undichtigkeiten führt.
Auch die Entgasung der Metallflächen, die mit Rücksicht auf das hohe erforderliche Vakuum stets durchgeführt werden muss, bietet besonders bei Wellrohren Schwierigkeiten, da diese durch den Glühprozess sehr angegriffen und in ihrer Lebensdauer beeinträchtigt werden. Wellrohre aus Glas dagegen haben sich wegen ihrer grossen Bruchgefahr nicht bewährt.
All diese Schwierigkeiten werden dadurch beseitigt, dass die Bewegungsübertragung so erfolgt, dass das die Verbindung zwischen dem Betätigungshebel und dem Vakuumgefäss herstellende Glied nicht wie bei den bekannten Ausführungen auf Dehnung oder Biegung, sondern erfindungsgemäss auf Torsion beansprucht wird. Zu diesem Zwecke ist der Betätigungshebel in das Vakuumgefäss durch ein Rohr eingeführt und mit dessen einem Ende verschweisst, während dessen anderes Ende mit dem Vakuumgefäss vakuumdicht verbunden ist. Das Rohr kann innerhalb oder ausserhalb des Vakuumgefässes angeordnet sein.
In den Figuren sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. In Fig. 1 ist mit 1 ein Vakuumgefäss bezeichnet, in das der feststehende Kontakt 2 vakuumdicht eingeführt ist. Der bewegliche Kontakt 3
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über eine Einschmelzstelle 6 eingeführt ist, verschweisst ist. Durch die Schweissstelle ist gleichzeitig der Betätigungshebel 7 des beweglichen Kontaktes mit dem Hebel 4 und dem Rohr 5 verbunden. Ein weiterer Hebel 8 dient zur Übertragung der Schaltbewegung auf den Betätigungshebel 7. Die Stromzuführung zu dem Kontakt 3 erfolgt durch bewegliche Litzen, die ausserhalb des Vakuumgefässes mit dem Schalthebel 7 verbunden sind, über diesen und den Hebel 4. Die Ausschaltbewegung wird in der Weise ausgeführt, dass der Hebel 8 eine Drehung erfährt, wodurch sich der Kontakt. 3 von dem Kontakt 2, wie in Fig. la dargestellt, abhebt.
Das Röhrchen 5 wird bei dieser Drehung auf Torsion beansprucht. Die Wandung des Röhrchens muss daher so dünn und seine Länge so gross sein, dass es um einige Winkelminuten verdreht werden kann, ohne dass es über seine Elastizitätsgrenze hinaus beansprucht wird. Bei einer Länge von 2 bis 3 ein lässt sich dies ohne weiteres erreichen, ohne dass die Stärke der Wandung zu schwach wird.
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In Fig. 2 ist eine ähnliche Ausführungsform eines Vakuumschalters nach der Erfindung dargestellt.
Das Vakuumgefäss 1 ist dabei rechtwinklig ausgebildet, derart, dass es sich der Form des beweglichen Schalthebels anpasst. Ausserhalb des Vakuumgefässes ist bei dieser Anordnung der Betätigungshebel 7 in einem Lager 9 gelagert, um dadurch die Einschmelzstellen von den bei der Schaltbewegung auftretenden Kräften zu entlasten.
Die Einschmelzstelle des Rohres mit dem Vakuumgefäss wird daher viel einfacher und für Massenherstellung viel geeigneter als die bekannten Membran-oder Wellrohreinschmelzungen. Auch die Schweissoder Lötstelle am Ende des auf Torsion beanspruchten Rohres 5 ist bedeutend einfacher und sicherer auszuführen als das Einlöten eines Schalthebels in der Mitte einer Membran oder eines Wellrohres. Die Beanspruchung des Rohres 5 ist auf seiner ganzen Länge gleichmässig, während sich bei der Membranoder Wellrohreinführung die Materialbeanspruchung auf einzelne Stellen konzentriert.
Auch die Metallflächen im Innern des Vakuumgefässes sind sehr gering und besitzen derartig einfache Formen, dass das Entgasen keine Schwierigkeiten macht. Alle Metallteile können einfach durch Stromwärme bei Überlastung während des Pumpprozesses erhitzt werden.
Der gedrungene Bau des Vakuumschalters hat eine starke Verminderung der Dimensionen gegen- über den bekannten Vakuumkleinschaltern zur Folge. Dadurch wird die Ausführung der Erfindung auch für Relais brauchbar, besonders da die verwendeten Glasteile nicht beansprucht werden und damit eine Bruchgefahr während des Betriebes ausgeschaltet ist.
Eine besonders gedrungene Ausführung wird dadurch erreicht, dass die Zuleitungen zu den Kontakten parallel geführt werden. Ein Ausführungsbeispiel hiefür ist in Fig. 3 dargestellt. Die feststehende Zuleitung 2 verläuft parallel zu dem Metallröhrchen 5, in dessen Innerem der Hebel 7 angeordnet ist.
Bei einer derartigen Ausführung besteht die Gefahr, dass der Lichtbogen von den eigentlichen Kontakten 3 und 4 abspringt und den Zuleitungen entlang läuft. Er gelangt dann auf seinem Wege an die Grenzstelle, wo die Glashülle 1 an die metallischen Zuleitungen ansetzt. An dieser Grenzstelle findet der Lichtbogen besonders günstige Bedingungen für sein Bestehen. Der am Lichtbogenfusspunkt befindliche Kathodenfleck besitzt nämlich die höchste Temperatur des ganzen Lichtbogens. Diese Temperatur dissoziiert das Glas und macht dadurch neue Gasmengen frei, die zum weiteren Bestehen des Lichtbogens beitragen.
Aus diesem Grunde ist es wesentlich, derartige Grenzstellen zu vermeiden.
Dies wird bei dem Vakuumschalter nach der Erfindung dadurch erreicht, dass im Innern mindestens eine der Zuleitungen von einer Glashülle lose umgeben wird, welche nur an der Stelle an der Metallenführung angeheftet ist, an der die Glashülle an eine auf dem Metallstab zur Verschmelzung mit dem Gefäss angeordnete Glaswicklung angrenzt. Die Glaswicklung wird dabei dadurch hergestellt, dass der Metallteil mit einem auf Schmelztemperatur erhitzten Glasstab schraubenförmig umwunden wird. Die lose um beide Zuleitungen angeordnete Glashülle ist in Fig. 3 mit 10 bezeichnet.
Die Glashülle 10 ist aber nicht, wie bei einer bekannten Ausführung, um eine Beeinflussung der Umgebung der Kontakte durch die Entladung zu vermeiden, um die Kontakte selbst gelegt, sondern um deren Zuleitungen 2 und 5, damit der Lichtbogen nicht an diesen statt an den Kontakten ansetzt. Die Glashülle 10 umhüllt also die Zuleitungen 2 und 5, u. zw. nur lose, und ist erst an der Stelle 11, wo die zur Verschmelzung mit dem Gefäss angeordnete Glaswicklung ansetzt, an die Metalleinführung angeheftet. In Fig. 4 sind diese Verhältnisse besonders deutlich zu sehen. Der Zwischenraum zwischen der Glashülle 10 und der Zuleitung 2 ist dabei allerdings übertrieben gezeichnet.
Der Kathodenfleck, der sich unmittelbar an die Metalleinführung ansetzt, kann infolge des Zwischenraumes niemals die Glashülle erreichen und somit die zur Aufrecht- erhaltung des Lichtbogens dienenden Wirkungen nicht hervorrufen.
Die Glashülle 10 hat weiter den Vorteil, dass bei der Herstellung der Einschmelzung die Erhitzungsflamme auch am Ende der Glaswicklung 6 nicht unmittelbar an das dünne Metallrohr 5 gelangt, so dass dieses nicht übermässig stark erwärmt wird und seine Elastizität und Festigkeit durch den Einschmelz- prozess nicht beeinträchtigt werden kann.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vakuumschalter, bei welchem die Kontaktbewegung mechanisch von aussen in das Innere des Vakuumgefässes über ein besonderes, die Verbindung zwischen dem Betätigungshebel und dem Vakuumgefäss herstellendes Glied übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Glied so angeordnet ist, dass es bei der Kontaktbewegung nur auf Torsion beansprucht wird.