DE1640038A1 - Vacuum switch contacts - Google Patents
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Description
THE ENGLISH ELECTRIC COMPANY LIMITED, London ψ.C, 2 /EnglandTHE ENGLISH ELECTRIC COMPANY LIMITED, London ψ.C, 2 / England
Vakuumschalterkontäkte .Vacuum switch contacts.
Die Erfindung betrifft Kontakte fürVakuumsehalter.The invention relates to contacts for vacuum holders.
Gemäß der Erfindung ist für die miteinander zusammenwirkenden Kontakte eines Vakuumschalters vorgesehen, daß die Teile der Kontakte, welche ihre entsprechenden miteinander zusammenwirkünden Stirnseiten, zwischen welchen im Betrieb ein Lichtbogen entsteht, definieren, aus unterschiedlichen Werkstoffen hergestellt sind, wobei jeder dieser Werkstoffe hohe mechanische Festigkeit und hohe elektrische und thermische"Leitfähigkeit besitzt und die Werkstoffe bei Bogenbildung zwischen den miteinander zusammenwirkenden Stirnseiten sich unter Bildung nichtduktiler Filme vermischen.According to the invention is for the cooperating Contacts of a vacuum switch provided that the parts of the Contacts that interact with each other End faces between which an arc occurs during operation arises, define, are made of different materials, each of these materials being high mechanical Strength and high electrical and thermal "conductivity possesses and the materials when arcing between the one another cooperating end faces to form non-ductile Mix films.
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Im folgenden werden zwei Ausführun^sbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben? die Zeichnungsfigur sseigt einen Vakuumschalter mit Kontakten gemäß der Erfindung.The following are two exemplary embodiments of the invention described on the basis of the drawing? the drawing figure sseigt a vacuum switch with contacts according to the invention.
Der Vakuumschalter weist ^wei metallische 'Stirnplatten 11, auf, mit welchen zwei rohrförmige Teile 13, I2* aus isolierendem Material vakuumdicht verbunden sind. Zwischen den beiden w Isolatoren 1J>, 14 eingeschlossen und mit ihnen verbunden ist ein Flansch 15 vorgesehen, eier Teil einer zylindrischen Abschirmung 16 ist und diese haltert.The vacuum switch has white metallic face plates 11, with which two tubular parts 13, I 2 * made of insulating material are connected in a vacuum-tight manner. A flange 15 is provided between the two insulators 11, 14 and connected to them, which is part of a cylindrical shield 16 and holds it.
Der feste Kontakt 17 ist vakuumdicht in der Stirnplatte 11 befestigt und mit einem äußeren Anschluß la zum Anschluß an eine äußere Schaltung versehen; der bewegliche Kontakt 19 gleitet in einer in der Stirnplatte 12 befestigten^Buchse 20, und ist mit einem (nicht gezeigten) Betätigungsorgan verbunden, welches α den Kontakt zwischen der gezeigten Öffnungsstellung und der Schließstellung, in welcher er gegen den Festkontakt 17 anliegt, verstellt. Der bewegliche Kontakt 19 ist, beispielsweise mittels eines biegsamen Flechtleiters 21, mit einem zweiten Anschluß verbunden; außerdem ist eine biegsame Balgenvorrichtung 22 vorgesehen, die an ihrem einen Ende mit dem beweglichen Kontakt dicht sehließt und an ihrem anderen Ende dichtschließend mit der Stirnplatte 12 verbunden ist.The fixed contact 17 is attached in a vacuum-tight manner in the end plate 11 and with an external connection la for connection to a external circuit provided; the movable contact 19 slides in a socket 20 fixed in the face plate 12 and is connected to an actuator (not shown) which α the contact between the shown open position and the closed position in which it rests against the fixed contact 17, adjusted. The movable contact 19 is, for example by means of a flexible braided conductor 21 connected to a second terminal; a flexible bellows device 22 is also provided, which closes tightly at one end with the movable contact and tightly closes with it at the other end the face plate 12 is connected.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist ein TeilAccording to a first embodiment of the invention is a part
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eines der miteinander zusammenwirkenden Kontakte 17* 19 einschließlich der Stirnseite, an welcher der Lichtbogen auftritt, aus Silber-Sili-iuiw-Werkstoff hergestellt und ein Teil des anderen Kontakts, einschließlich der Stirnseite, an welcher der Lichtbogen auftritt, aus Silber-Nickel. Es ist dabei unwesentlich, ob der Festkontakt 17 aus Silber-Silizium und der bewegliche Kontakt 19 aus Silber-Nickel besteht oder umgekehrt.one of the interacting contacts 17 * 19 inclusive the end face, on which the arc occurs, made of silver Sili-iuiw material and part of the other Contact, including the face on which the arc occurs from silver-nickel. It is immaterial whether the fixed contact 17 is made of silver-silicon and the movable contact Contact 19 consists of silver-nickel or vice versa.
Jeder der beiden Kontakte 17, 19 hat zylindrische Form, und im Schließzustand liegen sie mit. ihren zugewandten» ebenen, kreisförmigen Stirnflächen 2>t 2k gegeneinander an; der Lichtbogen verläuft normalerweise zwischen diesen ebenen Stirnflächen. Der übergang zwischen den ebenen kreisförmigen Stirnflächen 2J3, 24 und den entsprechenden zylindrischen Seitenflächen ist mit einem kleinen Radius ausgebildet, um eine scharfe Kante zu vermelden. Each of the two contacts 17, 19 has a cylindrical shape, and in the closed state they lie with it. their facing »flat, circular end faces 2> t 2k against one another; the arc normally runs between these flat faces. The transition between the flat circular end faces 2J3, 24 and the corresponding cylindrical side faces is formed with a small radius in order to report a sharp edge.
Der Silber-Silizium-Kontäkt wird in der Weise hergestellt, daß man reines Silber und reines Silizium im Vakuum in einem reinen Graphit-Schmel^tiegel zusammenschmilzt. Das Hochvakuum wurde dabei mittels Diffusions pumpen mit flüssigen) Stickstof:- als Dampffallen aufrecht erhalten, und dmvhwegs wurde auf die Einhaltung "reiner" Bedingungen geachtet. Die Metalle wurden mittels einer Hf-Wicklung, unter Verwendung eines Molybdän-Suszeptors, /50 Mlntuen lang auf 1050° C erhitzt und sodann in Blockform-gegossen* Die bevorzugten Zusairmierisetzungsvernältnisse sindThe silver-silicon contact is made in such a way that one pure silver and pure silicon in a vacuum in one pure Graphite crucible melts together. The high vacuum was using diffusion pumps with liquid nitrogen: - as vapor traps maintained, and dmvhweg was on compliance "pure" conditions respected. The metals were by means of a RF winding, using a molybdenum susceptor, / 50 Mintuen heated to 1050 ° C for a long time and then poured into block form * The preferred composition ratios are
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4 bis 6 Gewichtsprozent Silizium und 96 bis 9^ Gewichtsprozent Silber.4 to 6 percent by weight silicon and 96 to 9 ^ percent by weight Silver.
Die so erhaltenen Blöcke wurden nach herkömmlichen Bearbeitunijjsverfahren auf die gewünschte Form des Kontakts bearbeitet.The blocks thus obtained were machined using conventional machining techniques edited to the desired form of contact.
Der Silber-Nickel-Kontakt wurde in der Weise hergestellt, daß man Nickelpulver mit Teilchengröße von etwa" 5 Mikron in einer hydraulischen Presse mit einem Druck von 15 (amerikanischen) Tonnen pro Quadratzoll (ca. 23 kg/mm ) unter Verwendung eines Gesenks und eines Preßstempels aus Stahl verdichtet. Der so erhaltene Preßkörper wurde sodann unter Hochvakuum 20 Minuten lang bei 800° C gesintert und der Sinter-Presskörper sodann im Hochvakuum in einem Graphitschmelztiegel 10 Minuten lang bei 1050° C mit reinem Silber infiltriert. Der mit Silber infiltrierte Kompaktkörper wurde sodann mit herkömmlichen Bearbeitungsverfahren in die für den Kontakt gewünschte Form gebracht. Eine Analyse des so erhaltenen Kontakts ergab, daß die= Arbeits-Stirnseite zwischen 70 und 80 Gewichtsprozent Nickel enfciiolt. Der bevorzugte Nickelgehalt liegt im Bereich zwischen 65 und b5 Gewichtsprozent. 'The silver-nickel contact was made by pressing nickel powder about "5 microns in size in a hydraulic press at a pressure of 15 tons per square inch (about 23 kg / mm) using a die and The pressed body obtained in this way was then sintered under high vacuum for 20 minutes at 800 ° C. and the sintered pressed body was then infiltrated with pure silver in a high vacuum in a graphite crucible for 10 minutes at 1050 ° C. The compact body infiltrated with silver was then reacted with conventional machining processes in the desired for the contact form. An analysis of the contact thus obtained revealed that the = working end face of between 70 and 80 weight percent enfciiolt nickel. the preferred nickel content is in the range between 65 and b5 by weight. '
Im Betrieb eines Hochvakuumschalters mit einem in dieser Weise > hergestellten Silber-Siliziumkontalct und einem Silber-Nickelkontakt ergab sich, daß die Bogenbildung zwischen den miteinander zusammenwirkenden Stirnseiten, der Kontakte zu einer Ver- In operation of a high vacuum switch with one in this way> produced silver-silicon contact and a silver-nickel contact it was found that the arching between the interacting end faces, the contacts to a connection
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mischung der Werkstoffe und zur Bildung nieht-dulcfcilGi? Filme aus Nickelsiliziden an den zusammenwirkenden Stirnseiten führte. Es wird angenommen, daß eine große Anzahl von Phasen gebildet werden, darunter Ni9Si, Ni,Si« und NiSi0.mixture of materials and the formation of non-tolerance? Films made of nickel silicides led to the interacting end faces. It is believed that a large number of phases are formed including Ni 9 Si, Ni, Si «, and NiSi 0 .
Es wurde festgestellt, daß die Kontakte hohe mechanische Festigkeit und hohe elektrische und thermische !leitfähigkeit besitzen und daß die Tendenz der Kontakte, miteinander zu verschweißen bzw. die Tendenz, daß als Folge einer teilweisen Verschweißung der Kontakte miteinander Gberflächenkörner oder Metallfäden der W Kontakte ausgezogen werden, ganz entscheidend verringert wird.It was found that the contacts have high mechanical strength and have high electrical and thermal conductivity and that the tendency of the contacts to weld together or the tendency that as a result of partial welding of the contacts with each other G surface grains or metal threads of the W Contacts are pulled out, is decreased very decisively.
Hierzu ist darauf hinzuweisen, daß die Bildung derartiger Fäden die Lebensdauer der Kontakte beeinträchtigen und auch die Spannung, welche die Kontakte in der Öffnungsstellung aushalten, ernsthaft herabsetzen kann.It should be noted that the formation of such threads affect the service life of the contacts and also the voltage, which the contacts can withstand in the open position, seriously can reduce.
Die Erfindung ist zwar nicht auf die Verwendung der oben erwähnten Kontaktwerkstoffe beschränkt; es sei jedoch darauf hinge- Jl wiesen, daß bei der Auswahl der Werkstoffe hinsichtlich ihrer Eignung nicht nur die oben diskutierten Eigenschaften in Rechnung gestellt werden müssen, sondern auch andere, dem Fachmann wohl bekannte Faktoren, wie beispielsweise die Stromunterbrechungseigenschaften. While the invention is not limited to the use of those mentioned above Contact materials limited; However, it should be pointed out that when selecting the materials with regard to their Suitability not only the properties discussed above must be taken into account, but also others, to the person skilled in the art well known factors such as current interruption characteristics.
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Außer nach dem oben beschriebenen Verfahren kann der Silber-Silizium-Kontakt auch in der Weise hergestellt werden, dayman Silberpulver und Siliziumpulver (beispielsweise im Verhältnis von 90 Gewichtsprozent Silber und 10 Gewichtsprozent Silizium) miteinander mischt, nach gründlicher Durchmischung der Pulver das so erhaltene Mischpulver in einer Presse mit einem Druck von 10 (amerikanischen) Tonnen pro Quadratzoll (ca. 15,7 kg/mm ) verdichtet, und den so erhaltenen Presskörper im Vakuum bei 790° C 45 Minuten lang sirtert. Mit diesem Verfahren lassen sich gewisse Schwierigkeiten vermeiden, die bei dem oben beschriebenen Vakuum-Schmelz- und Gießverfahren auftreten können, insbesondere in Fällen, wo ein nennenswerter Anteil, beispielsweise über 5 %> Silizium vorhanden ist.In addition to the method described above, the silver-silicon contact can also be made in such a way that dayman mixes silver powder and silicon powder (for example in a ratio of 90 percent by weight silver and 10 percent by weight silicon), after thorough mixing of the powder in the resulting mixed powder a press with a pressure of 10 (American) tons per square inch (approx. 15.7 kg / mm), and the compact obtained in this way is sirted in a vacuum at 790 ° C. for 45 minutes. With this method, certain difficulties can be avoided which can occur with the vacuum melting and casting method described above, in particular in cases where a significant proportion, for example over 5 %> silicon, is present.
Gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß ein Teil eines der miteinander zusammenwirkenden Kontakte 17,19* einschließlich dessen Stirnseite, an welcher die Bogenbildung stattfindet, aus hochreinem, zonenraffinierten.-Kupfer, und ein Bereich des anderen Kontakts, einschließlich dessen Stirnseite, an welcher die Lichtbogenbildung stattfindet, aus hochreinem, im Vakuum entgastem Titan hergestellt ist.According to the second embodiment of the invention it is provided that part of one of the interacting contacts 17, 19 * including its face on which the arch formation takes place, from high purity, zone-refined.-copper, and a Area of the other contact, including its end face, on which the arcing takes place, made of high-purity, is made in vacuum degassed titanium.
ι Im Betrieb eines derartigen Hochvakuumschalters mit einem Kontakt aus hochreinem, zonenraffiniertem Kupfer und einem Kontakt aus hochreinem, im Vakuum entgastem Titan zeigte sich, daß die Lichtbogenbildung zwischen den miteinander zusammenwirkenden Stlrn- ι In the operation of such a high vacuum switch with a contact made of high-purity, zone-refined copper and a contact made of high-purity titanium degassed in a vacuum, it was found that the arcing between the interacting steel
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, selten der Kontakte zur Bildung nicht-duktiler Filme aus Kupfer-Titan-Verbindungen führte, und daß die Tendenz der Kontakte, miteinander au verschweißen, verringert war., rarely of contacts with the formation of non-ductile films from copper-titanium compounds led, and that the tendency of contacts, with each other au weld, was reduced.
- Patentansprüche -■ - Claims - ■
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Claims (1)
BAD ORIGINAL003837/04 ^ 3
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