DE1254217B - Ringfoermiger Kontakt fuer Vakuumschalter - Google Patents

Description

DEUTSCHES WSnStWl· PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

DeutscheKl.: 21c-35/09

Nummer: 1 254 217

Aktenzeichen: A 51572 VIII d/21c

J 254 217 Anmeldetag: 15. Februar 1966

Auslegetag: 16. November 1967

In elektrischen Vakuumschaltern fließt der Strom normalerweise nacheinander durch zwei in einer Kammer befindliche Kontakte. Die Kammer ist entweder evakuiert, oder sie enthält ein Gas unter sehr niedrigem Druck. Dabei sind die beiden Kontakte so ausgebildet, daß sie voneinander getrennt werden können, um den elektrischen Strom zu unterbrechen. Wenn der Schalter zum Unterbrechen eines starken Stroms verwendet wird, bildet sich beim Trennen der Kontakte zwischen diesen ein Lichtbogen aus, und der Strom fließt so lange weiter, bis der Lichtbogen erloschen ist. Brennt der Lichtbogen längere Zeit auf ein und derselben Stelle, dann werden die Kontakte örtlich überhitzt und als Folge davon hohe Dampfdrücke erzeugt, die zur erneuten Zündung des Lichtbogens führen können. Um diese örtliche überhitzung der Kontakte zu vermeiden, ist es bekannt, den ringförmigen Kontakt mit einem ringförmigen äußeren Rand und mit einer ringförmigen Kontaktfläche und diese mit mehreren weitgehend radialen, gegenüber der Längsachse des Randes geneigten Schlitzen zu versehen, die in der ringförmigen Kontaktfläche an den äußeren Rand zu verlaufen und die ringförmige Kontaktfläche in einzelne segmentartige Kontaktflächen unterteilen. Bei dieser Form des Kontaktkörpers werden mehrere getrennte Lichtbögen gezogen, von denen jeder auf einem eigenen Segment der ringförmigen Kontaktfläche brennt. Das von den Lichtbögen erzeugte Magnetfeld drängt die Lichtbögen nach innen, so daß die Brennfläche der Lichtbögen magnetisch nach innen in Richtung auf die kreisförmige Wand innerhalb des kreisförmigen Randes gedrängt werden. Dadurch erlöschen die Lichtbögen einerseits sehr schnell und stehen andererseits nicht ständig auf ein und derselben Stelle.

Ein Nachteil dieser bekannten Vakuumschalterkontakte ist, daß, wenn sich eine Erhebung auf den Kontaktflächen befindet, und zwar auf Grund eines Herstellungsfehlers, einer ungleichmäßigen Abnutzung oder einer Ablagerung auf den Kontaktflächen während des Gebrauches, sich die Kontaktflächen nicht mehr eng aneinanderlegen, so daß die zulässige Stromdichte des Vakuumschalters überschritten wird.

Ausgehend von einem bekannten ringförmigen Kontakt der geschilderten Art, wird dieser Nachteil gemäß der Erfindung dadurch beseitigt, daß der den ringförmigen Rand bildende Teil des Kontaktes derart federnd nachgiebig ausgebildet ist, daß sich die einzelnen Kontaktflächen relativ zueinander verschieben können und sich an Unebenheiten einer Gegenkontaktflache anpassen, gegen die die ringförmige Kontaktfläche gedrückt wird.

Ringförmiger Kontakt für Vakuumschalter

Anmelder:

Associated Electrical Industries Limited, London Vertreter:

Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,
Frankfurt/M. 1, Parkstr. 13

Als Erfinder benannt:

Arthur George Knapton, Sale, Cheshire;

Michael Peter Reece, London (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 16. Februar 1965 (6674) --

Auf Grund der Nachgiebigkeit können die Kontaktflächen, in die die ringförmige Kontaktfläche durch die radialen Schlitze unterteilt ist, aus der gemeinsamen Ebene, in der sie sich normalerweise befinden, weggedrückt werden, so daß der nachteilige Einfluß irgendwelcher erhabener Stellen dadurch verringert wird. Um diesen Vorteil zu erzielen, ist es wesentlich, daß sich die Schlitze in der ringförmigen Kontaktfläche befinden.

Es gibt zahlreiche Möglichkeiten, den ringförmigen Rand federnd nachgiebig auszubilden. Vorzugsweise ist der Kontakt aus einer Legierung aus Kupfer und einem oder mehreren Metallen hergestellt, die die gewünschte Elastizität nach einem 12stündigen Ausheizvorgang, dem Vakuumschalterkontakte normalerweise zum Entgasen unterworfen werden, bei einer Temperatur von 700° C haben. Die Legierung kann z. B. aus Kupfer und einem oder mehreren der Metalle Eisen, Zirkon, Titan und Chrom hergestellt sein.

Eine andere Möglichkeit ist die, ein Gerippe mit mehreren federnden »Fingern« in einem Metallgehäuse einzubetten und in den Rand zwischen die Schlitze ragen zu lassen. Das Gerippe kann aus Stahl oder einem anderen Metall, das vorzugsweise bei 700° C nicht ausglüht, und das Gehäuse aus Kupfer bestehen. Das Gerippe kann aus perforiertem Bandstahl hergestellt sein und eine feste Verbindung mit dem Metall des Gehäuses bilden. Als Gerippe können in dem Kupfergehäuse federnde Metalldrähte

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und -fäden eingebettet sein. Die Fäden oder Drähte sind dann vorzugsweise aus korrosionsbeständigem Stahl, aus Molybdän oder Wolfram hergestellt. Vorzugsweise verlaufen die Fäden über Drähte in Längsrichtung etwa parallel zu den Schlitzen. Sie sollten einen Durchmesser von ungefähr 0,5 mm und einen Abstand von ungefähr 1 mm haben.

Statt dessen kann der ringförmige Rand auch innen und außen mit einer federnden zylindrischen Beschalung oder Schale aus hitzebeständigem Metall, z. B. Molybdän, versehen sein und selbst aus Kupfer bestehen.

Es brauchen nicht beide Kontakte des Vakuumschalters in der angegebenen Weise ausgebildet zu sein, sondern es genügt, einen der Kontakte derart auszubilden. Vorzugsweise sind jedoch beide Kontakte in der angegebenen Weise ausgebildet, und zwar derart, daß die Schlitze im einen Kontakt entgegengesetzt zur Richtung der Schlitze im anderen Kontakt geneigt sind.

Die Ausführungsbeispiele werden nun an Hand von Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen ist

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines Vakuumschalterkontaktes gemäß der Erfindung,

F i g. 2 eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform des in F i g. 1 gezeigten Schalterkontaktes,

F i g. 3 eine Draufsicht einer anderen Ausführung des in F i g. 1 gezeigten Schalterkontaktes und

F i g. 4 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines Vakuumschalters, der eine Kontaktvorrichtung gemäß der Erfindung enthält.

Der in F i g. 1 gezeigte Kontakt 1 hat eine ringförmige Kontaktfläche 3, die durch mehrere weitgehend radiale Schlitze 5, die von der Kontaktfläche 3 in den Kontakt verlaufen, in eine Anzahl einzelner Kontaktflächen 3A, 35, 3 C usw. unterteilt ist. Die Schlitze 5 sind gegenüber der Oberfläche 3 geneigt und unterteilen den Ring in mehrere Kontaktsegmente 7, von denen jeder eine oder mehrere Kontaktflächen bietet. Das Material, aus dem der Kontakt 1 hergestellt ist, ist derart federnd nachgiebig, daß, wenn die Kontaktfläche 3 fest an einen Gegenkontakt mit kleineren Oberflächenunebenheiten gedrückt wird, sich die Kontaktflächen 3 A, 3B, 3 C relativ zueinander verschieben können so daß sich die Kontaktfläche 3 der Form der unregelmäßigen Oberfläche anpaßt. Auf diese Weise verhindert weder eine Unebenheit auf der Oberfläche 3 noch auf der entsprechenden Gegenkontaktoberfläche einen engen Kontakt zwischen der Mehrheit der einzelnen Kontaktflächen und der Kontaktfläche des Gegenkontaktes.

Das federnde Material, aus dem der Kontakt hergestellt wird, kann eine geeignete Legierung von Kupfer mit einem oder mehreren Metallen sein, die nach 12stündigem Ausheizen bei einer Temperatur von 700° C eine gewisse Elastizität erhält. Diese Legierung kann vorzugsweise aus Kupfer und einem oder mehreren der Metalle Eisen, Zirkon, Titan und Chrom in geeigneten Verhältnisse bestehen.

Die erforderliche Elastizität kann auch durch einen Kontakt 1 erzielt werden, der so ausgebildet ist, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Diese Figur zeigt ein elastisches Gerippe 9, das von einem federnden Ring 11 gebildet wird, der mit mehreren federnden Fingern 13 versehen ist, die an dem Ring 11 befestigt und in einem geeigneten Metallgehäuse oder -gußkörper

eingebettet sind. Das Gerippe 9 kann aus Stahl oder einem anderen Metall bestehen, das bei 700° C vorzugsweise nicht ausglüht, das Gehäuse kann aus Kupfer hergestellt sein. Die Schlitze 5 sind zwischen den Fingern 13 in das Gehäuse geschnitten. Das Gerippe 9 kann vorzugsweise aus perforiertem Bandstahl hergestellt sein, um eine feste Verbindung mit dem Kupfer des Gehäuses zu gewährleisten, und die Abmessungen der Finger 11 können so ausgewählt werden, daß sich die gewünschte Elastizität ergibt.

Anstatt ein federndes Gerippe zu verwenden, wie es in F i g. 2 gezeigt ist, kann die Elastizität auch durch geeignete, in das Kupfergehäuse eingebettete Metallfäden oder -drähte erzielt werden. Diese Drähte oder Fäden können aus korrosionsbeständigem Stahl, aus Molybdän oder Wolfram bestehen, wobei diese Materialien entweder in vorbestimmter oder beliebiger Weise angeordnet sein können. Wenn die Fäden in beliebiger Weise angeordnet sind, sollten sie aus einem weitgehend gasfreien Metall bestehen, um zerstörende Einflüsse beim Entgasen der Vakuumschaltkammer zu vermeiden, denen einige Fäden ausgesetzt sein können, wenn die Schlitze 5 geschnitten sind. Wenn die Drähte oder Fäden in vorbestimmter Weise angeordnet sind, erstrecken sie sich in Längsrichtung der Kontaktsegmente 7 weitgehend parallel zu den Schlitzen 5. Diese Drähte können einen Durchmesser von ungefähr 0,5 mm und einen Abstand von ungefähr 1 mm haben.

Wenn die Drähte aus hitzebeständigem Metall, z. B. Molybdän oder Wolfram bestehen, können die Enden der Drähte bis zur Kontaktfläche 3 reichen.

Bei einer weiteren Ausführung, die in F i g. 3 gezeigt ist, wird die Elastizität durch innere und äußere zylindrische Schalen 15 und 17 aus hitzebeständigem Metall, z. B. Molybdän, hervorgerufen, zwischen die ein Kupferkörper eingegossen ist, so daß diese Schalen zur Versteifung der Kontaktsegmente 7 beitragen, nachdem die Schlitze 5 eingeschnitten sind.

Der in F i g. 4 dargestellte Vakuumschalter umfaßt eine Kammer 19 aus elektrisch isolierendem Material und zwei Endplatten 21 und 23 aus elektrisch leitendem Material. In der Endplatte 21 ist eine öffnung 25 vorgesehen, durch die ein bewegbarer Leiter 27 ragt. Ein Balg 29 sitzt zwischen dem Leiter 27 und der Endplatte 21, so daß die öffnung 25 dicht abgeschlossen ist, aber dennoch der Leiter 27 relativ zur Endplatte 21 bewegt werden kann. Ein fest angebrachter Leiter 31 verläuft durch die andere Endplatte 23. Die einander gegenüberliegenden Enden der Leiter 27 und 31 sind mit Kontakten 1 versehen, die ringförmige, durch Schlitze 5 in mehrere einzelne Kontaktflächen unterteilte Kontaktflächen 3 haben, wie sie oben beschrieben wurden. Die Schlitze 5 in den beiden Kontaktenl sind in entgegengesetzten Richtungen geneigt. Die Kammer ist auf einen sehr niedrigen Druck in der Größenordnung von IO^-10 mm Quecksilbersäule oder niedriger evakuiert. Wenn die Kontaktflächen 3 der beiden Kontakte 1 im eingeschalteten Zustand des Schalters eng aneinandergedrückt sind, um einen Strom durch die Kontakte fließen zu lassen, dann ermöglicht die Elastizität der Kontaktsegmente 7, daß sich die Kontaktflächen relativ zueinander verschieben und sich so an Oberflächenunebenheiten der Kontaktfläche 3 beider Kontakte 1 anpassen, so daß sich alle paarweise gegenüberliegenden einzelnen Kontaktflächen in mindestens einem Punkt kontaktieren.

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Ringfönniger Kontakt für Vakuumschalter mit einem ringförmigen äußeren Rand und mit einer ringförmigen Kontaktfläche, die mit mehreren weitgehend radialen, gegenüber der Längsachse des Randes geneigten Schlitzen versehen ist, die in der ringförmigen Kontaktfläche an den äußeren Rand zu verlaufen und die ringförmige Kontaktfläche in einzelne segmentartige Kontaktflächen unterteilen, dadurch gekennzeich- ia net, daß der den ringförmigen Rand bildende Teil des Kontaktes (1) derart federnd nachgiebig ausgebildet ist, daß sich die einzelnen Kontaktflächen (3 A, 3B, 3 C...) relativ zueinander verschieben können und sich an Unebenheiten einer Gegenkontaktfiache anpassen, gegen die die ringförmige Kontaktfläche (3) gedrückt wird.

2. Kontakt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einer Legierung aus Kupfer und einem oder mehreren Metallen hergestellt ao ist, die eine Elastizität nach 12stündigem Ausheizen bei einer Temperatur von 700° C ergeben.

3. Kontakt nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung Kupfer und eines oder mehrere der Metalle Eisen, Zirkon, Titan und Chrom in geeigneten Verhältnissen enthält.

4. Kontakt nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Gerippe (9) mit mehreren federnden Fingern (13), die in einem geeigneten Metallgehäuse eingebettet sind und in den Rand zwisehen den Schlitzen (5) ragen.

5. Kontakt nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerippe (9) aus Stahl oder einem anderen Metall besteht, das vorzugsweise bei 700° C nicht ausglüht, und daß das Gehäuse aus Kupfer besteht.

6. Kontakt nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerippe (9) aus perforiertem Bandstahl hergestellt ist und eine feste Verbindung mit dem Metall des Gehäuses ergibt.

7. Kontakt nach Ansprüchen 1, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kupfergehäuse

federnde Metalldrähte und -fäden eingebettet sind.

8. Kontakt nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden oder Drähte aus korrosionsbeständigem Stahl, aus Molybdän oder Wolfram bestehen.

9. Kontakt nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden oder Drähte in Längsrichtung etwa parallel zu den Schlitzen (5) verlaufen.

10. KontaktnachAnspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte einen Durchmesser von ungefähr 0,5 mm und einen Abstand von ungefähr einem Millimeter haben.

11. Kontakt nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch innere und äußere federnde zylindrische Schalen (17, 15) aus hitzebeständigem Metall mit einem dazwischen eingegossenen Kupferkörper.

12. Kontakt nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das hitzebeständige Metall Molybdän ist.

13. Vakuumschalter mit zwei relativ bewegbaren Kontakten, deren Kontaktflächen einander gegenüberliegen, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Kontakte (1) nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 12 ausgebildet ist.

14. Vakuumschalter mit zwei relativ bewegbaren Kontakten, deren Kontaktflächen aneinander gegenüberliegen, dadurch gekennzeichnet, daß beide Kontakte nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 12 ausgebildet sind, wobei die Schlitze (5) in einem Kontakt (1) entgegengesetzt zur Richtung der Schlitze in dem anderen Kontakt (1) geneigt angeordnet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1 088 132,
751;

französische Patentschriften Nr. 1 344 824,
266, 1372 215.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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