CH639796A5

CH639796A5 - Switching electrode pair arrangement for vacuum switches

Info

Publication number: CH639796A5
Application number: CH138879A
Authority: CH
Inventors: Gerhard Moennig; Hans Bohmeier; Wilhelm Dipl Ing Gurr; Alfred Dipl Ing Goetsch; Hans-Peter Dipl Ing Bahder
Original assignee: Inst Prueffeld Elekt
Priority date: 1978-03-06
Filing date: 1979-02-13
Publication date: 1983-11-30
Also published as: DD134897B1; DD134897A1; DE2905087A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltelektrodenpaaranordnung gemäss Oberbegriff des Patentanspruches 1. 25 The invention relates to a pair of switching electrodes according to the preamble of claim 1. 25

Die relativ zueinander bewegbaren scheibenförmigen Schaltelektroden für Vakuumleistungsschalter besitzen einen im Zentrum der Elektrodenkörper gelegenen Nennstrombereich, der den elektrischen Kontakt in der geschlossenen Schaltstellung gewährleistet, und einen diesen umgebenden 30 Abbrandbereich, auf den der Öffnungslichtbogen kommutiert. Solche Mehrbereichselektroden bestehen aus unterschiedlichen Materialien. Während der Nennstrombereich eine grosse Nennstromtragfähigkeit sowie ein geringes Verschweissverhal-ten besitzen muss, hat der Abbrandbereich insbesondere ein 35 hohes Abschaltvermögen und eine hohe Abbrandfestigkeit aufzuweisen. Zur Erhöhung der Schaltleistung sind die Schaltelektroden mit Mitteln zur eigenmagnetischen Beeinflussung des Lichtbogens versehen. Hierzu ist es bekannt, in den Abbrandbereich bogenförmig oder geradlinig vom Zentralbe- 40 reich in Umfangsrichtung nach aussen verlaufende Schlitze einzubringen, wodurch eine radial und tangential wirkende Lichtbogenantriebskomponente erzeugt wird, die den Öffnungslichtbogen auf dem Abbrandbereich in Umfangsrichtung aus dem Nennstrombereich heraus rasch nach aussen 45 bewegt. The disk-shaped switching electrodes for vacuum circuit breakers, which can be moved relative to one another, have a nominal current range located in the center of the electrode body, which ensures the electrical contact in the closed switching position, and a burning area surrounding this, to which the opening arc commutates. Such multi-range electrodes consist of different materials. While the nominal current range must have a large nominal current carrying capacity as well as a low welding behavior, the erosion range in particular has to have a high breaking capacity and a high erosion resistance. To increase the switching capacity, the switching electrodes are provided with means for influencing the arc by their own magnetic means. For this purpose, it is known to introduce arcuate or rectilinear slits in the circumferential direction outward from the central area in the arc area, whereby a radially and tangentially acting arc drive component is generated, which quickly opens the arc on the arc area in the circumferential direction from the nominal current area to the outside 45 emotional.

Die Rotationsbewegung der Lichtbogenfusspunkte mindert die hohe lokale Erwärmung der Kontaktoberfläche, die Lichtbogenprodukte werden zerstreut und an den umliegenden kalten Teilen niedergeschlagen. Aufgrund der dadurch 50 geringeren Metallverdampfung wird das Abschaltvermögen erhöht. The rotational movement of the arc base reduces the high local heating of the contact surface, the arc products are scattered and deposited on the surrounding cold parts. Due to the lower metal evaporation, the switch-off capacity is increased.

Zur Erzielung einer ausreichenden Rotationsbewegung müssen die Schlitze der einander gegenüberstehenden Schaltelektroden in gleicher Umfangsrichtung verlaufen. Die Schalt- 55 elektroden sind somit spiegelbildlich gleich. Das bedeutet, In order to achieve a sufficient rotational movement, the slots of the switching electrodes facing each other must run in the same circumferential direction. The switching electrodes are thus 55 mirror image the same. That means,

dass für ein Schaltelektrodenpaar zwei Elektroden mit entgegengesetzt verlaufenden Schlitzen benötigt werden. that two electrodes with opposite slots are required for a pair of switching electrodes.

Der Aufbau der scheibenförmigen Mehrbereichselektroden ist vielgestaltig. So ist es bekannt, die Schaltelektroden aus 60 einem scheibenförmigen Elektrodenkörper für den Abbrandbereich und einem Kontaktkörper für den Nennstrombereich zusammenzusetzen. The structure of the disc-shaped multi-area electrodes is varied. It is known to assemble the switching electrodes from a disk-shaped electrode body for the erosion area and a contact body for the nominal current area.

Der Elektrodenkörper ist mit Schlitzen und vorderseitig mit der Abbrandfläche für die Lichtbogenrotation sowie mit 65 zentrischen Ausnehmungen für den einzusetzenden Kontaktkörper und für die Befestigung auf dem Stromzuführungsbolzen versehen. Der Kontaktkörper und der Stromzuführungsbolzen werden in die für diese bemessenen Ausnehmungen eingelötet bzw. eingeschweisst. Die Elektrodenkörper werden durch spangebende Bearbeitung aus Blöcken, Stangen oder aus Formkörpern eines gesinterten Durchdringungs-Verbund-metalls oder eines schmelzmetallurgisch hergestellten Legierungsmetalls gefertigt. Dabei werden die bogenförmigen bzw. geradlinigen Schlitze in bekannter Weise durch maschinelle Einzelbearbeitung eingebracht. The electrode body is provided with slots and on the front with the erosion surface for the arc rotation and with 65 central recesses for the contact body to be used and for attachment to the power supply bolt. The contact body and the power supply bolt are soldered or welded into the recesses designed for these. The electrode bodies are produced by machining from blocks, rods or from shaped bodies of a sintered penetration composite metal or an alloy metal produced by melt metallurgy. The arcuate or rectilinear slots are made in a known manner by machine machining.

Der Nachteil der spangebenden Maschinenbearbeitung besteht darin, dass dieser Prozess technologisch sehr aufwendig ist und daher für eine industrielle Grossfertigung wenig geeignet ist. The disadvantage of cutting machine processing is that this process is technologically very complex and therefore not very suitable for large-scale industrial production.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltelektrodenpaaranordnung zu schaffen, deren Schaltelektrodengeometrie, insbesondere die sich scheibenförmig gegenüberstehenden Schaltelektroden mit in gleicher Umfangsrichtung vom Nennstrombereich nach aussen verlaufenden bogenförmigen oder geradlinigen Schlitzen sich unkompliziert realisieren und anordnen lässt. The invention has for its object to provide a pair of switching electrodes, the switching electrode geometry, in particular the disc-shaped switching electrodes with the same circumferential direction outward from the nominal current range arc-shaped or rectilinear slots can be easily implemented and arranged.

Erfindungswesentlich ist, dass die Schaltelektroden einer Schaltelektrodenpaaranordnung zu einer in ihrer Mitte und senkrecht zur Achse liegenden Schnittebene spiegelsymmetrisch ausgebildet und angeordnet sind. Der Stromzuführungsbolzen und Kontaktkörper kann beispielsweise in zentrische Ausnehmungen bzw. in ein Loch des jeweiligen Schaltelektrodenkörpers eingesetzt sein. Dadurch sind bei den beiden Elek-trodengrundkörpern die Seiten mit den Kontaktkörpern und Stromzuführungsbolzen miteinander vertauscht. Die Schaltelektrodenpaaranordnung kann ferner in den Schaltelektroden zwischen den Kontaktkörpern und den Stromzuführangsbol-zen einen Hohlraum oder ein elektrisch isolierendes Material bzw. ein Material mit einem im Vergleich zum Schaltelektrodenkörper hohen spezifischen Widerstand aufweisen. It is essential to the invention that the switching electrodes of a pair of switching electrodes are designed and arranged in mirror symmetry with respect to a section plane lying in their center and perpendicular to the axis. The power supply pin and contact body can be inserted, for example, in central recesses or in a hole in the respective switching electrode body. As a result, the sides of the two electrode base bodies with the contact bodies and current supply bolts are interchanged. The switching electrode pair arrangement can furthermore have a cavity or an electrically insulating material or a material with a high specific resistance compared to the switching electrode body in the switching electrodes between the contact bodies and the current supply bolts.

Vorteilhaft lässt sich die erfindungsgemässe Schaltelektrodenpaaranordnung mit spiegelsymmetrisch ausgebildeten und sich gegenüberstehenden scheibenförmigen Schaltelektroden eines Schaltelektrodenpaares mit in gleicher Umfangsrichtung vom Nennstrombereich nach aussen verlaufenden bogenförmigen oder geradlinigen Schlitzen mit nur einem einzigen Formwerkzeug nach an sich bekannten verfahrenstechnischen Methoden wie z.B. Gesenkschmieden, Giessen, Pressen mit anschliessendem Sintern oder Stanzen realisieren. The switching electrode pair arrangement according to the invention can advantageously be constructed with mirror-symmetrical and opposing disk-shaped switching electrodes of a switching electrode pair with arc-shaped or straight-line slots running outward in the same circumferential direction from the nominal current range with only a single molding tool according to known process engineering methods, e.g. Die forging, casting, pressing with subsequent sintering or stamping.

Durch das Vertauschen der Seiten der Elektrodenkörper wird eine gleiche Umfangsrichtung der bogenförmig oder geradlinig verlaufenden Schlitze der sich einander gegenüberstehenden Schaltelektroden erreicht. By swapping the sides of the electrode bodies, the same circumferential direction of the arcuate or rectilinear slots of the mutually opposite switching electrodes is achieved.

Vorteilhafterweise ermöglicht eine erfindungsgemässe Schaltelektrodenpaaranordnung nicht nur den Ausschluss einer spangebenden, aufwendigen Maschinenbearbeitung, sondern auch eine wesentliche Vereinfachung in der Lagerhaltung der einzelnen Teile. Advantageously, a switching electrode pair arrangement according to the invention not only enables the elimination of machining, complex machine processing, but also a significant simplification in the storage of the individual parts.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen: The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawing:

Fig. 1 : den Schnitt eines Schaltelektrodenpaares, 1: the section of a pair of switching electrodes,

Fig. 2: den Schnitt des Elektrodenkörpers ohne eingesetzten Stromzuführungsbolzen und Kontaktkörper, 2: the section of the electrode body without inserted power supply bolts and contact body,

Fig.3 : die Draufsicht auf den Elektrodenkörper. Fig.3: the top view of the electrode body.

Das Schaltelektrodenpaar in Fig. 1 besteht aus den sich gegenüberstehenden und relativ zueinander bewegbaren scheibenförmigen Mehrbereichs-Schaltelektroden A und B mit in einer Umfangsrichtung vom Zentrum nach aussen bogenförmig oder geradlinig verlaufenden Schlitzen 7, in Fig. 2 und 3 dargestellt. Die Schaltelektroden A und B sind zusammengesetzt aus den scheibenförmigen Elektrodenkörpern la, lb mit der Abbrandfläche und den in den Elektrodenkörpern la, lb koaxial in eine zentrische Ausnehmung bzw. in ein Loch 5 eingesetzten Kontaktkörpern 2a, 2b für den Nennstrombereich The pair of switching electrodes in Fig. 1 consists of the opposing and relatively movable disc-shaped multi-area switching electrodes A and B with circumferential outward arc or straight slots 7, shown in Fig. 2 and 3. The switching electrodes A and B are composed of the disk-shaped electrode bodies la, lb with the erosion surface and the contact bodies 2a, 2b used in the electrode bodies la, lb coaxially in a central recess or in a hole 5 for the nominal current range

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sowie den eingesetzten Stromzuführungsbolzen 3a, 3b. Die Elektrodenkörper la, lb besitzen zu einer in ihrer Mitte gedachten und senkrecht zur Achse liegenden Ebene 6, in Fig. 2 dargestellt, eine spiegelsymmetrisch gleiche Form. Die Herstellung der Elektrodenkörper la, lb mit den Schlitzen und den Ausnehmungen bzw. einem Loch 5 für die einzusetzenden Kontaktkörper 2a, 2b und die Stromzuführungsbolzen 3a, 3b mit der spiegelsymmetrischen Gestaltung erfolgt in einem Werkzeug durch Gesenkschmieden, Giessen oder Pressen mit anschliessendem Sintern oder durch Stanzen. and the power supply bolts 3a, 3b used. The electrode bodies 1 a, 1 b have a mirror-symmetrical shape with respect to a plane 6 in their center and perpendicular to the axis, shown in FIG. 2. The electrode bodies la, lb with the slots and the recesses or a hole 5 for the contact bodies 2a, 2b to be used and the current supply bolts 3a, 3b with the mirror-symmetrical design are produced in one tool by die forging, casting or pressing with subsequent sintering or through Punching.

Zur Erzielung einer ausreichenden Rotationsbewegung der Lichtbogenfusspunkte müssen die Schlitze 7, Fig. 2 und 3, der einander gegenüberstehenden Schaltelektroden A und B in einer gleichen Umfangsrichtung verlaufen. Das wird dadurch erreicht, dass bei den beiden Elektrodenkörpern la, lb die Kontaktkörper 2a, 2b und die Stromzuführungsbolzen 3a, 3b in entgegengesetzten Seiten eingesetzt werden. So ist in einem für beide Schaltelektroden A und B gleichen Elektrodenkörper 1, wie er in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, bei der Schaltelektrode A der Kontaktkörper 2a auf der Seite 1' und bei der Schaltelektrode B der Kontaktkörper 2b auf der Seite 1" eingesetzt. Die Stromzuführungsbolzen 3a, 3b sind entsprechend entgegengesetzt angeordnet. Die Seiten 1' und 1" des Elektrodenkörpers 1 sind beide als Abbrandfläche ausgebildet. Durch die spiegelsymmetrische Gestaltung können so mit einem ein-5 zigen Formwerkzeug die Elektrodenkörper la, lb für das Schaltelektrodenpaar A und B mit den in einer Umfangsrichtung vom Zentrum nach aussen bogenförmig oder geradlinig verlaufenden Schlitzen 7 hergestellt werden. In order to achieve a sufficient rotational movement of the arc base points, the slots 7, FIGS. 2 and 3, of the switching electrodes A and B opposite one another must run in the same circumferential direction. This is achieved in that the contact bodies 2a, 2b and the current supply bolts 3a, 3b are used in opposite sides in the two electrode bodies 1a, 1b. Thus, in an electrode body 1 that is the same for both switching electrodes A and B, as shown in FIGS. 2 and 3, the contact body 2a is on the side 1 'for the switching electrode A and the contact body 2b is on the side 1 for the switching electrode B. "The current supply bolts 3a, 3b are arranged correspondingly opposite. The sides 1 'and 1" of the electrode body 1 are both designed as a burning surface. Due to the mirror-symmetrical design, the electrode bodies 1 a, 1 b for the switching electrode pair A and B with the slots 7 running in a circumferential direction from the center outwards in an arcuate or rectilinear manner can thus be produced with a one-dimensional molding tool.

Zwischen denKontaktkörpern 2a, 2b und den Stromzufüh-10 rungsbolzen 3a, 3b des Schaltelektrodenpaares A und B ist ein Hohlraum 4a, 4b eingeschlossen, der radial bis in die Elektrodenkörper la, lb hineinreicht und die Schlitze 7 mit erfasst. An Stelle des Hohlraumes 4a, 4b kann auch in bekannter Weise ein elektrisch isolierendes Material bzw. ein Material 15 mit einem im Vergleich zum umgebenden Material des Elektrodenkörpers 1 hohen spezifischen Widerstand eingebettet sein. Hierdurch wird eine starke radiale Kraftkomponente hervorgerufen, die beim Trennen der Schaltelektroden A und B den entstehenden Lichtbogen rasch auf den Abbrandbereich 20 ablenkt. Between the contact bodies 2a, 2b and the current supply bolts 3a, 3b of the switching electrode pair A and B, a cavity 4a, 4b is enclosed, which extends radially into the electrode body la, lb and also detects the slots 7. Instead of the cavity 4a, 4b, an electrically insulating material or a material 15 with a high specific resistance in comparison to the surrounding material of the electrode body 1 can also be embedded in a known manner. This produces a strong radial force component which, when the switching electrodes A and B are separated, quickly deflects the resulting arc onto the erosion area 20.

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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

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PATENT CLAIMS 1. Switching electrode pair arrangement for vacuum switches, consisting of two disk-shaped switching electrodes that can be moved relative to one another and fastened to a power supply bolt, with slits running outwards in the same circumferential direction of the opposing switching electrodes, characterized in that the switching electrodes are perpendicular to one in the middle and one at the center are mirror-symmetrical to the sectional plane. 2. Switching electrode pair arrangement according to claim 1, characterized in that the power supply bolt and a contact body are inserted into central recesses or a hole in the switching electrode.

3. A pair of switching electrodes according to claim 2, characterized in that a cavity or an electrically insulating material or a material with a high specific resistance compared to the switching electrode body is included in the switching electrodes between the contact bodies and the power supply bolt.

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