DE1185689B - Vakuumschalter - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H 02 c

Deutsche Kl.: 21c-35/09

Nummer: 1185 689

Aktenzeichen: A 45894 VIII d/21 c

Anmeldetag: 28. April 1964

Auslegetag: 21. Januar 1965

Die Erfindung betrifft Vakuumschalter mit einem Gehäuse, einem sich innerhalb des Gehäuses erstreckenden ortsfesten Leiter, einem in dem Gehäuse verlaufenden bewegbaren Leiter, der mit dem ortsfesten Leiter in Kontakt kommen kann, und einer in dem Gehäuse befestigten Abschirmung, die sich rund um den Bereich erstreckt, der die Kontaktstücke der Leiter einschließt. An den Leitern sind Kontaktstücke ausgebildet, die in Anlage miteinander bringbar sind.

Wenn die zwei Leiter in einen elektrischen Stromkreis eingeschaltet werden, so kann über den Schalter ein Strom fließen, wenn die Kontaktstücke der Leiter einander berühren. Wenn der bewegbare Leiter so verschoben wird, daß sich die Kontaktstücke trennen, so tritt zwischen den benachbarten Flächen der sich trennenden Kontakte ein Lichtbogen auf, der so lange brennt, bis der Strom den Wert Null erreicht.

Während der Zeit, in der der Lichtbogen brennt, breitet sich metallischer Dampf von dem Metall der Kontaktstücke in dem Gehäuse des Schalters aus und schlägt sich auf die Innenfläche der Wände des Gehäuses nieder. Bestimmte Abschnitte der Gehäusewände sind aus elektrischem Isoliermaterial, ζ. Β. aus Glas hergestellt, um eine elektrische Isolation zwisehen den zwei Leitern zu schaffen, wenn die Kontaktstücke getrennt sind. Wenn sich der Metalldampf auf diese Teile der Wände niederschlägt, so kann eventuell ein elektrisch leitender Überzug entstehen und die Isolation zwischen den Leitern ist zerstört.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist die Abschirmung in dem Gehäuse so befestigt, daß sie sich rund um den Bereich erstreckt, der die zwei Kontaktstücke der Leiter einschließt. Der Metalldampf, der vom Lichtbogen entweicht, kann sich dann auf der Abschirmung niederschlagen.

Die Neigung des Metalldampfes, an der Fläche der Abschirmung nach dem Niederschlag anzuhaften und sich nicht wieder von dieser Fläche zu lösen, hängt von dem Absorptionskoeffizienten der Fläche ab. Der Absorptionskoeffizient hängt wiederum von der Form und der Temperatur dieser Fläche ab und beträgt normalerweise weniger als Eins. Es ist das Ziel der Erfindung, einen verbesserten Vakuumschalter des obigen Typs zu schaffen, bei dem der Ab-Sorptionskoeffizient der Fläche der Abschirmung sich dem Wert »Eins« nähert.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Vakuumschalter mit einem evakuierten Gehäuse, das zwei elektrisch voneinander isolierte und sich innerhalb des Gehäuses erstreckende Leiter enthält, deren Enden einander gegenüberliegen und eine Relativbewe-Vakuumschalter

Anmelder:

Associated Electrical Industries Limited,

London

Vertreter:

Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,

Frankfurt/M. 1, Parkstr. 13

Als Erfinder benannt:
Michael Peter Reece,
Anthony Alan Lake, London

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 30. April 1963 (17 000)

gung zueinander ausführen können, sowie eine Abschirmung, die in dem Gehäuse eingebaut ist und sich rund um die benachbarten inneren Enden der Leiter erstreckt, wobei gemäß der Erfindung, die Abschirmung eine geriffelte innere Räche besitzt, die auf die benachbarten inneren Enden der Leiter gerichtet ist.

Die Riffelung wird vorzugsweise durch V-förmige kreisrunde Ausnehmungen in der Fläche gebildet. Die geriffelte Fläche der Abschirmung kann auseinem Materialstück gebildet sein. Bei einer anderen Ausführung kann die geriffelte Fläche der Abschirmung aus einer Anzahl von kreisförmigen Scheiben hergestellt sein, die durch kreisförmige Ringe in einem bestimmten Abstand voneinander gehalten sind.

Der Absoptionskoeffizient der geriffelten Fläche der oben beschriebenen Ausführung ist wesentlich größer als derjenige einer glatten Fläche, die die gleiche Axiallänge besitzt.

Die Erfindung wird anschließend an Hand der Zeichnung mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Vakuumschalters gemäß der Erfindung, teilweise im Schnitt, und

F i g. 2 eine Querschnittsansicht eines Teils einer anderen Ausführung der Abschirmung zur Verwendung in Vakuumschaltem.

Der in Fig. 1 dargestellte Vakuumschalter weist ein Gehäuse auf, das aus einem zylindrischen Kör-

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per 1 aus elektrischem Isoliermaterial, ζ. Β. aus Glas, sowie aus zwei Metallabschlußplatten 2, 3 gebildet ist, die abgedichtet auf den Körperl befestigt sind. Dieses Gehäuse wird evakuiert. Durch die Abschirmplatte 2 erstreckt sich ein ortsfester Leiter 4, an dessen unterem Ende ein Kontaktstück 5 angebracht ist. Durch eine Öffnung 7 in der Abschlußplatte 3 erstreckt sich ein weiterer bewegbarer Leiter 6, an dessen innerem Ende ein Kontaktstück 8 vorgesehen ist. Zwischen dem Leiter 6 und dem Rand der Öffnung 7 erstreckt sich ein Balg 9, der diese Öffnung abdichtet und die Evakuierung des Gehäuses ermöglicht.

Zur Bewegung des Leiters 6 in bezug auf den Leiter 4 ist eine Betätigungseinrichtung 11 vorgesehen, die die Kontaktstücke 5, 8 in Anlage miteinander bringen oder auch trennen kann.

Die Kontaktstücke 5, 8 bestehen aus einer bekannten Ausführung und können an ihren gegenüberliegenden Flächen mit ringförmigen Ansätzen 12, 13 versehen sein. In den ringförmigen Ansätzen können ferner Schlitze 14 ausgebildet sein, die sich radial durch die Ansätze erstrecken und zur axialen Ebene der zugeordneten Aufnahme geneigt sind. Diese Kontaktausführung reduziert die Verbrennung der Kontaktflächen durch den Lichtbogen. Die Leiter 4, 6 können mittels den Anschlußleitungen 15,16 in einen elektrischen Stromkreis eingeschaltet sein.

Eine innerhalb des Gehäuses befestigte Abschirmung erstreckt sich rund um die Kontaktstücke 5, 8.

Die Abschirmung enthält einen zylindrischen Metallabschnitt 17, der durch ein Teil 20 an dem Körper 1 befestigt und von diesem getragen ist. Das Teil 17 ist an seinen beiden Enden mit Verstärkungswülsten 18, 19 versehen. Die Abschirmung umfaßt weiter ein ringförmiges Teil 21, das an dem Metallteil 17 befestigt ist und eine geriffelte innere Fläche aufweist. An der inneren Fläche des Teiles 21, das ist die Fläche, die den Kontaktstücken 5, 8 gegenüberliegt, sind eine Anzahl ringförmiger Rippen 22 ausgebildet. Diese Rippen besitzen einen V- oder U-förmigen Querschnitt und weisen sauber abgerundete Ränder 23 auf. Die ringförmigen Ausnehmungen 24 zwischen den Rippen sind sämtlich exakt V-förmig ausgebildet. Die Breite der einzelnen Ausnehmungen beträgt ungefähr ¹Ao bis ¹Zs ihrer maximalen Tiefe.

Wenn die Anschlußleitungen 15, 16 an einen elektrischen Stromkreis angeschlossen sind und die Kontaktstücke 5, 8 aufeinander liegen, so fließt über den Schalter ein elektrischer Strom. Wenn nun der Leiter 6 bewegt und die Kontaktstücke 5, 8 voneinander getrennt werden, so tritt zwischen den Kontatktstücken ein Lichtbogen auf. Dieser Lichtbogen verläuft zwischen den Rändern der Ansätze 12 und 13, sowie rund um die Ränder der Ansätze, sofern die Schlitze 14 vorhanden sind. Wenn der Lichtbogen langer brennt, so entweicht Metalldampf aus dem Bereich, der die Kontaktstücke 5, 8 umfaßt. Der Dampf wird von der Abschirmanordnung, die rund um diesen Bereich verläuft, aufgefangen. Der Metalldampf und die Metallpartikel treffen auf die geriffelte Fläche auf, die durch die Rippen 22 gebildet ist und haften an dieser Fläche entweder vorübergehend oder andauernd an.

Das Verhältnis der Gesamtsumme der Partikel, die auf die Fläche auftreffen und an dieser andauernd anhaften, hängt von dem Absorptionskoeffizienten der Fläche ab. Da die Fläche geriffelt ist, wird ihre wirksame Zone zur Aufnahme der Partikel des Metalldampfes im Vergleich zu einer ebenen Fläche mit der gleichen axialen Abmessung erhöht. Ein Partikel der nach vorübergehenden Anhaften von der Fläche abfällt, bewegt sich in beliebiger Richtung. Auf Grund der Form der Riffelungen ist es sehr wahrscheinlich, daß der Partikel auf einen anderen Teil der Fläche auftrifft. Diejenigen Partikel, die sich innerhalb der V-förmigen Ausnehmungen 24 befinden und beim ersten Auftreffen auf die Fläche nicht andauernd anheften, kleben dabei bei einem nachfolgenden Auftreffen dauerhaft an.

Die Materialien für das Teil 21 sind im Hinblick auf einen hohen Schmelzpunkt und eine gute Wärmeleitfähigkeit ausgewählt und können z. B. aus Kupfer oder rostfreiem Stahl bestehen, damit die Fläche, auf der sich der Metalldampf niederschlägt, keine zu hohe Temperatur erreicht.

Diese Einflüsse wirken zusammen und erhöhen den Absorptionskoeffizienten der Fläche, wodurch die Menge des Metalldampfes, die die Abschirmung einfängt, vergrößert wird. Somit ist die Wahrscheinlichkeit, daß sich Metalldampf auf den Flächen der Isolierteile der Wände des Gehäuses niederschlägt oder im Bereich der Kontaktstücke bei abgeschaltetem Strom verbleibt und eine erneute Zündung des Lichtbogens bewirken könnte, weitgehendst ausgeschaltet.

Die inneren Ränder 23 der Rippen 22 sind derart abgerundet, daß die elektrische Feldstärke in diesem Abschnitt vermindert ist. Die ringförmigen Wülste 18, 19 vermindern die mechanische Spannung an der axialen Fläche der Abschirmung.

Das Teil 21 der Abschirmung kann entweder, wie in F i g. 1 dargestellt ist, aus einem Stück hergestellt, oder, wie in F i g. 2 gezeigt ist, aus einer Anzahl von Teilen zusammengesetzt sein. Bei dieser anderen Ausführung ist das Teil 21 aus einer Reihe von ringförmigen Metallscheiben 25 zusammengesetzt, die durch metallische Kreisringe 26 mit einem größeren Innendurchmesser voneinander getrennt und durch Ansätze oder Ringe 28 mit einem Aufnahmeteil 27 fest verbunden sind. Bei dieser Ausführung sind ferner eine Reihe von U-förmigen Ausnehmungen vorgesehen, in denen die Partikel des Metalldampfes eingefangen werden. Die inneren Ränder der Scheiben 25 sind abgerundet, um die elektrische Feldstärke in diesem Bereich zu vermindern.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vakuumschalter mit einem evakuierten Gehäuse, zwei elektrisch voneinander isolierten Leitern, die sich in dem Gehäuse erstrecken und deren inneren Enden einander gegenüberliegen und aufeinander zu bewegt werden können, einer in dem Gehäuse eingebauten Abschirmung, die sich rund um die gegenüberliegenden inneren Enden der Leiter erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Fläche der Abschirmung, die den benachbarten inneren Enden der Leiter gegenüberliegt, geriffelt oder gewellt ist.

2. Vakuumschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Fläche der Abschirmung mit einer Anzahl von ringförmigen Nuten versehen ist, die um die Leiter herumlaufen.

3. Vakuumschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Nuten einen V-förmigen Querschnitt haben.

4. Vakuumschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Nuten einen U-förmigen Querschnitt haben.

5. Vakuumschalter nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder der Rippen zwischen den Nuten abgerundet sind.

6. Vakuumschalter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung aus einer Anzahl von ringförmigen Scheiben hergestellt ist, die sich koaxial um die Leiter erstrecken und durch koaxiale ringförmige Abstandsteile in einem bestimmten Abstand voneinander gehalten sind, wobei der Innendurchmesser der Abstandsteile größer ist als der Innendurchmesser der benachbarten ringförmigen Scheiben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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