DE1262407B - Contact arrangement for vacuum switch - Google Patents
Contact arrangement for vacuum switchInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Int. CL:Int. CL:
HOIhHOIh
Deutsche Kl.: 21c-35/09 German class: 21c-35/09
Nummer: 1262 407Number: 1262 407
Aktenzeichen: J 30180 VIII d/21 c File number: J 30180 VIII d / 21 c
Anmeldetag: 26. Februar 1966 Filing date: February 26, 1966
Auslegetag: 7. März 1968Opening day: March 7, 1968
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kontaktanordnung eines Vakuumschalters mit einem Paar Kontakten, die mittels axialer Bewegungen geöffnet und geschlossen werden und dessen ringförmige Kontaktflächen axial vorspringende Oberflächenteile aufweisen. The invention relates to a contact arrangement of a vacuum switch with a pair of contacts, which are opened and closed by means of axial movements and their annular contact surfaces have axially protruding surface parts.
Es ist bekannt, die Kontakte von Vakuumschaltern mit ringförmigen Stegen zu versehen, die mehrfach schräg geschlitzt sind. Beim öffnen dieser Kontakte wird ein Umlaufen des Lichtbogens auf den Stegen erzielt. Ferner ist bekannt, den einen Kontakt so mit einer Kerbe zu versehen, daß ein Teil der Gesamtfläche der Anode in Form einer Spitze abgeteilt wird, die sich erst nach der Hauptfläche von der Gegenelektrode abhebt. Weiter sind vorspringende Teile an Kontakten bekannt, die die Form eines Kegelstumpfes, der in einen entsprechenden Konus des Gegenkontaktes eingreift, haben oder die als halbkreisförmig gebogener Kontaktdraht ausgebildet sind, so daß eine annähernd punktförmige Kontaktberührung erfolgt. Das gilt auch für zwei weitere bekannte Ausführungen, deren eine einen verbindenden Kontakt mit zwei krallenähnlichen Vorsprüngen aufweist und deren andere einen Kontakt mit in üblicher Weise gewölbtem Nietkopf besitzt. Der Nachteil dieser Ausführungen liegt in den nahezu punktförmigen Kontaktflächen, in denen die Stromdichte enorm hoch ist. Rascher Abbrand und Kraterbildung in den Kontakten ist die Folge. Um diesen vor allem bei starken Strömen auftretenden Nachteil zu vermeiden, verwenden verschiedene andere bekannte Ausführungen ringförmige Kontaktflächen, indem die im wesentlichen scheiben- bzw. zylinderartigen Kontakte derart mit zentralen Bohrungen versehen sind, daß kantige oder gerundete umlaufende Wülste entstehen, auf denen der Öffnungslichtbogen umläuft. Das Umlaufen wird begünstigt durch Schlitze, die spiralig in den Kontakten angebracht sind oder durch mehrere gleichgerichtete Magnetfelder. Abgesehen vom höheren Aufwand, den die Erzeugung der Magnetfelder erfordert, weisen die genannten Ausführungen keine Maßnahmen zur Verringerung der dem Schalterstrom entsprechenden Stromdichte auf.It is known to provide the contacts of vacuum switches with annular webs, the multiple are slotted at an angle. When these contacts open, the arc will circulate on the Stegen achieved. It is also known to provide the one contact with a notch that a part the total area of the anode is divided in the form of a tip, which is only after the main area of the counter electrode lifts off. Furthermore protruding parts on contacts are known, which the shape of a truncated cone which engages in a corresponding cone of the mating contact or which are designed as a semicircular bent contact wire, so that an approximately punctiform Contact made. This also applies to two other known designs, one of which is one connecting contact with two claw-like projections and the other has a contact with a rivet head domed in the usual way. The disadvantage of these designs lies in the almost punctiform contact areas in which the current density is extremely high. Rapid burn-up and The result is crater formation in the contacts. To this occurring especially with strong currents To avoid the disadvantage, various other known designs use annular contact surfaces, by having the essentially disk-like or cylinder-like contacts in such a way with central bores are provided that angular or rounded circumferential beads arise on which the opening arc running around. The rotation is facilitated by slots that spiral in the contacts are attached or by several rectified magnetic fields. Apart from the higher effort, which the generation of the magnetic fields requires, the above statements do not have any measures to reduce the current density corresponding to the switch current.
Schließlich ist auch bekannt, durch entsprechende Werkstoffe die Vorgänge im Schalter günstig zu beeinflussen. Daher sieht eine Ausführung einen Ring vor, der aus anderem Material besteht als die Scheibenelektroden, in die er eingesetzt ist. Doch wird damit ebensowenig eine Verringerung der Stromdichte und eine leichtere Löschung des Lichtbogens erreicht, wie mit einer anderen bekannten Kontaktanordnung für VakuumschalterFinally, it is also known to use appropriate materials to favorably influence the processes in the switch. Therefore, one embodiment provides a ring made of a different material than that Disc electrodes in which it is inserted. But neither is it a reduction in the Current density and an easier extinguishing of the arc is achieved, as with another known Contact arrangement for vacuum switch
Anmelder:Applicant:
Jennings Radio Manufacturing Corporation,Jennings Radio Manufacturing Corporation,
San Jose, Calif. (V. St. A.)San Jose, Calif. (V. St. A.)
Vertreter:Representative:
Dipl.-Ing. H. Ciaessen, Patentanwalt,Dipl.-Ing. H. Ciaessen, patent attorney,
7000 Stuttgart 1, Rotebühlstr. 707000 Stuttgart 1, Rotebühlstr. 70
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Hugh Courtney Ross, Saratoga, Calif. (V. St. A.)Hugh Courtney Ross, Saratoga, Calif. (V. St. A.)
Anordnung, bei der die Kontaktfläche mit mehreren Bohrungen versehen ist, die mit einem anderen Material als dem, aus dem der Kontaktkörper hergestellt ist, gefüllt sind. Damit vermag lediglich die Bildung eines leitenden Filmes, der an den Arbeitsflächen während des Betriebes haftet, erzielt zu werden.Arrangement in which the contact surface is provided with several holes that are made with a different material than that from which the contact body is made are filled. Only education can do that a conductive film that adheres to the work surfaces during operation.
Die Erfindung hat daher die Aufgabe, eine Kontaktanordnung zu schaffen, die eine Verminderung der Stromdichte im Lichtbogen erzielt, um so die Kraterbildung auf der Kontaktfläche zu vermindern. Andererseits soll der Kontaktwiderstand im geschlossenen Zustand möglichst gering sein. Das geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß die vorspringenden Oberflächenteile aus vorzugsweise drei Rippen bestehen, die, um jeweils 120° versetzt, radial und sich nach außen konisch verbreiternd auf den Kontaktflächen angeordnet sind, und daß die Rippen derart gewölbt sind, daß jeweils zwischen den äußeren Abschnitten eines auf den einander gegenüberstehenden beiden Kontakten liegenden Rippenpaares eine größere Distanz als zwischen ihren zentralen Abschnitten besteht.It is therefore an object of the invention to provide a contact arrangement which has a reduction the current density in the arc in order to reduce the formation of craters on the contact surface. On the other hand, the contact resistance in the closed state should be as low as possible. This happens according to the invention in that the projecting surface parts preferably consist of three ribs exist, which, offset by 120 °, radially and conically widening outward on the Contact surfaces are arranged, and that the ribs are curved such that each between the outer sections of a pair of ribs lying on the opposing two contacts a greater distance than there is between their central sections.
Gemäß einer Ausbildung nach der Erfindung ist in an sich bekannter Weise mindestens einer der genannten Kontakte federnd gehalten, wodurch ein planparalleles Anliegen aller Paare axial vorspringender Kontaktoberflächenteile bewirkt wird.According to an embodiment according to the invention, at least one is in a manner known per se called contacts resiliently held, whereby a plane-parallel application of all pairs axially protruding Contact surface parts is effected.
Nach einer Weiterbildung sind die axial vorspringenden Oberflächenteile aus zwei Metallen mit verschiedenem Dampfdruck gebildet. Das Metall mit niedrigerem Dampfdruck ist radial außerhalb des Materials als mit höherem Dampfdruck angeordnet.According to a further development, the axially protruding surface parts are made of two metals with different Formed vapor pressure. The metal with lower vapor pressure is radially outside the Material than arranged with higher vapor pressure.
Durch die Ausbildung nach der Erfindung werdenBy training according to the invention
verschiedene Vorteile erreicht. So beträgt die Strom-various advantages achieved. So the current
809 517/528809 517/528
stärke, mit der jede der drei Rippen belastet ist, nur etwa ein Drittel der gesamten Stromstärke, wodurch deren den Kontakt zerstörende Wirkung im Augenblick des Öffnens und während der Ausbildung und Dauer des Lichtbogens verkleinert wird. Dadurch, durch die Wölbung der Rippen und durch die zusätzliche Anordnung eines Metalls mit niedrigerem Dampfdruck auf dem äußeren Abschnitt der Rippen, wird der Kontaktabbrand bzw. die Kraterbildung wesentlich herabgesetzt. Ferner sind die Kontakte so ausgebildet, daß die Stromschleifen im Moment des Öffnens der Kontakte die Lichtbogen rasch nach außen über die Rippen wandern lassen, womit der zuvor genannte Vorteil noch unterstützt wird.strength with which each of the three ribs is loaded, only about a third of the total current strength, whereby their contact-destroying effect at the moment of opening and during training and The duration of the arc is reduced. Because of this, because of the curvature of the ribs and because of the additional Placement of a metal with lower vapor pressure on the outer portion of the ribs, the contact erosion or the crater formation is significantly reduced. Furthermore, the contacts are like that formed that the current loops at the moment the contacts open, the arc quickly Let it wander over the ribs on the outside, which further supports the aforementioned advantage.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung im folgenden näher erläutert. Dabei zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to the drawing. It shows
F i g. 1 einen aufgeschnittenen Vakuumschalter mit erfindungsgemäßen Kontakten,F i g. 1 a cut open vacuum switch with contacts according to the invention,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der beiden geöffneten Kontakte,Fig. 2 is a perspective view of the two open contacts,
F i g. 3 eine perspektivische Ansicht eines Kontaktes in einer etwas modifizierten Form.F i g. 3 is a perspective view of a contact in a somewhat modified form.
Eine Ausführung der Kontakte ist in Fig. 1 gezeigt, und zwar eingebaut in einem Vakuumschalter mit einem Gehäuse, das im wesentlichen aus einem zylindrischen dielektrischen Gehäuseteil 2 besteht, der an seinem oberen Ende mit einer Kupferendplatte oder Kappe 3 abgeschlossen und mittels eines flexiblen metallischen Dichtungsringes 4 hermetisch mit dem dielektrischen Gehäuse 2 verbunden ist, wobei der Dichtungsring Unterschiede in der thermischen Ausdehnung zwischen der Kupferplatte 3 und dem dielektrischen Gehäuseteil ausgleicht. Die Entplatte 3 besitzt eine zentrale zylindrische Verlängerung oder Bolzen 6, mit dem der Schalter mit einem Stromkreis verbunden wird. Ein Bolzen 7, der zusammen mit der Endplatte aus einem Stück besteht, dient als fester, starrer, stoßabsorbierender Träger für den festen Kontakte.An embodiment of the contacts is shown in Fig. 1, namely built in a vacuum switch with a housing, which consists essentially of a cylindrical dielectric housing part 2, which at its upper end with a copper end plate or cap 3 closed and hermetically sealed by means of a flexible metallic sealing ring 4 the dielectric housing 2 is connected, the sealing ring differences in the thermal Expansion between the copper plate 3 and the dielectric housing part compensates. The de-plate 3 has a central cylindrical extension or bolt 6 with which the switch with a Circuit is connected. A bolt 7, which consists of one piece together with the end plate, is used as a solid, rigid, shock-absorbing carrier for the fixed contacts.
Dem Kontakt 8 gegenüber ist der bewegliche Kontakt 12 angeordnet, der an einem elastischen, elektrisch leitenden, gewundenen Kontaktträger 13 angeordnet ist, der an seinem Ende auf dem Balgabschluß 14 befestigt ist.The contact 8 opposite the movable contact 12 is arranged, which is on an elastic, electrical conductive, wound contact carrier 13 is arranged, which at its end on the bellows closure 14 is attached.
Das Gehäuse 2 ist auf der Seite des beweglichen Kontaktes mit einer Montageplatte 16 abgeschlossen, welche in erster Linie für Montage- und Haltezwecke ausgelegt ist und nicht mit dem Stromkreis verbunden ist. Zwischen der Montageplatte 16 und dem Balgabschluß 14 ist ein Balg 17 angeordnet, der zur Erhaltung des hermetischen Verschlusses des Gehäuses dient und gleichzeitig eine relative Bewegung des beweglichen Kontaktträgers 13 ermöglicht.The housing 2 is closed on the side of the movable contact with a mounting plate 16, which is primarily designed for assembly and holding purposes and not with the circuit connected is. Between the mounting plate 16 and the bellows closure 14, a bellows 17 is arranged, the serves to maintain the hermetic seal of the housing and at the same time a relative movement the movable contact carrier 13 allows.
Der bewegliche Kontakt wird durch einen Betätigungsbolzen 20 bewegt, welcher sich durch die Trägerplatte 16 erstreckt und elektrisch und mechanisch mit dem inneren, geschlossenen Ende des Balges 17 verbunden ist. Ein abnehmbares dielektrisches Lager 21 umgibt den Betätigungsbolzen 20 wie dargestellt, und ein länglicher, hohler, zylindrischer Schirm 23 ist in der Endplatte 16 verschweißt oder anderweitig befestigt und dient zur Abschirmung des Balges 17 innerhalb des Gehäuses. Der Schirm erstreckt sich auch außerhalb des Gehäuses durch die Platte 16 und bildet dort ein Montageteil 24 mit einem kurzen rohrförmigen Flansch 25, der mit dem offenen Ende des Balges 17 hermetisch verschweißt ist. Wie aus F i g. 2 ersichtlich ist, sind der feste Kontakt 8 und der bewegliche Kontakt 12 in bezug auf die Kontaktoberfläche identisch. Der Kontakt 12 besitzt drei sich radial erstreckende und axial vorspringende Rippen 26, die gleichmäßig verteilt sind. Der feste Kontakt 8 ist ebenso mit drei radial sich erstreckenden und axial vorspringenden Rippen 27 versehen. Der zentrale Teil des beweglichen Kontaktes 12 weist eine mittlere Vertiefung 31 auf, desgleichen besitzt der Kontakt 8 die mittlere Vertiefung 32. Die Vertiefungen sind axial ausgerichtet mit den entsprechenden leitenden Kontaktträgern von wesentlich kleinerem Durchmesser als die Kontakte. Durch diese Ausbildung wird der Strom, der durch den Schalter fließt, radial nach außen um die Vertiefungen geleitet. Die Bedeutung einer solchen Stromumleitung wird noch erläutert.The movable contact is moved by an actuating pin 20 which passes through the carrier plate 16 extends and electrically and mechanically to the inner, closed end of the bellows 17 connected is. A removable dielectric bearing 21 surrounds the actuating bolt 20 as shown, and an elongated, hollow, cylindrical screen 23 is welded or otherwise in the end plate 16 attached and serves to shield the bellows 17 within the housing. The umbrella extends also outside the housing by the plate 16 and there forms a mounting part 24 with a short tubular flange 25 which is hermetically welded to the open end of the bellows 17. As shown in FIG. 2 is the fixed contact 8 and the movable contact 12 are identical with regard to the contact surface. The contact 12 has three radially extending and axially projecting ribs 26, which are evenly distributed. Of the Fixed contact 8 is also with three radially extending and axially projecting ribs 27 Mistake. The central part of the movable contact 12 has a central recess 31, the same the contact 8 has the central recess 32. The recesses are axially aligned with the corresponding conductive contact carriers of much smaller diameter than the contacts. By this formation causes the current flowing through the switch to be radially outward around the indentations directed. The importance of such a current diversion will be explained later.
Die im Kontaktträgeraufbau 13 innewohnende Nachgiebigkeit erlaubt das genaue planparallele Anlegen der Rippen 26 und 27 der beiden Kontakte 8 und 12 aneinander.The resilience inherent in the contact carrier structure 13 allows the exact plane-parallel application the ribs 26 and 27 of the two contacts 8 and 12 to one another.
Da drei Rippen vorhanden sind, wird jede im wesentlichen gleich belastet und führt ungefähr den gleichen Strom. Es ist ersichtlich, daß kurz vor dem Öffnen des Schaltstromkreises der Strom durch jede Rippe ungefähr ein Drittel des gesamten Stromes beträgt, wodurch der nachteilige Effekt einer hohen Stromdichte kurz vor und im Moment des Beginns der Unterbrechung verkleinert wird.Since there are three ribs, each is loaded substantially equally and carries approximately that same stream. It can be seen that shortly before the opening of the switching circuit, the current through each Rib is approximately one-third of the total current, creating the adverse effect of a high Current density is reduced shortly before and at the moment of the start of the interruption.
Die modifizierte Form des Kontaktes, wie er in F i g. 3 gezeigt wird, ermöglicht die Verwirklichung eines weiteren Vorteiles, indem die Kontaktrippen mit Einsätzen 33 aus Wolfram oder anderem Material mit einem relativ niedrigen Dampfdruck versehen werden können. Die Einsätze von Material mit niederem Dampfdruck werden vorzugsweise nahe den äußeren Enden der Rippen angeordnet, d. h., die Einsätze sind am äußeren Umfang des Kontaktes angeordnet. Zusätzlich sind die Rippen, ob sie nun mit Einsätzen versehen sind oder nicht, von innen nach außen gewölbt, derart, daß in der offenen Stellung der Kontakte der Abstand zwischen gegenüberliegenden Rippenoberflächen gegen den äußeren Umfang der Kontakte größer wird. Wandert nun während der Kontaktöffnung der Lichtbogen unter dem Einfluß der Stromumleitung von einem Punkt nahe des inneren Umfanges gegen die Außenfläche des Kontaktes, so ist bei dieser Konstruktion die Verdampfung durch Lichtbogen kleinerer Stromstärke, die die Tendenz haben, nahe der inneren Peripherie stehen zu bleiben, im wesentlichen gleich der Verdampfung durch Lichtbogen höherer Stromstärke, die die Tendenz haben, sich gegen die äußere Peripherie des Kontaktes zu bewegen, wodurch Kraterbildung und Erosion vermindert werden.The modified form of contact as shown in FIG. 3 enables the realization a further advantage in that the contact ribs with inserts 33 made of tungsten or other material can be provided with a relatively low vapor pressure. The stakes of material with low Steam pressures are preferably placed near the outer ends of the ribs, i.e. h., the Inserts are arranged on the outer periphery of the contact. In addition, the ribs are whether they are now inserts or not, arched inside out, so that in the open Position the contacts of the distance between opposing rib surfaces against the outer one The scope of contacts increases. Now the arc moves under during the contact opening the influence of the diversion of current from a point near the inner perimeter against the outer surface of the contact, with this construction the evaporation by arcs with a lower current strength, which tend to stop near the inner periphery are essentially the same of evaporation by arcs of higher amperage, which have a tendency to move against the external Move the periphery of the contact, thereby reducing cratering and erosion.
Claims (5)
Deutsche Patentschriften Nr. 542 403, 605 231,
636 086,914146,1196 751;Considered publications:
German patent specifications No. 542 403, 605 231,
636,086,914146,1196,751;
1257305,1278 829.German Auslegeschriften No. 1088132,1150427; French patent specification No. 1248 696,
1257305.1278 829.
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