DE1640202C3 - Vakuum-Schaltröhre für sehr hohe Stromstärken - Google Patents

Description

3. Vakuum-Schaltröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Gruppe mit von der *5 Zylinderachse ausgehenden Flügeln (4; 55) bezüglich der äußeren Gruppe mit von der Zylindervvnnd (1: 7; 51) nach innen verlaufenden Flügeln (8: 52) bewegbar und der Spaliabstand der parallelen F.ntladungsstrecken veränderbar ist, und daß die An-Ordnung (13, 14,15) zur Erzeugung des Plasmas eine Einrichtung besitzt, mittels der die beweglichen Elektroden (4; 55) aus einer den Stromkreis fließenden Stellung, in der die bewegbaren Flügel (4; 55) glatt an den ortsfesten Flügeln (8; 52) zumindest in einem Teil ihrer Oberflächen anliegen, in eine den Stromkreis unterbrechende Lage bewegbar .ist.

4. Vakuum-Schaltrohre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Gruppe von Flügeln (4: 55) abwechselnd zwischen die von der Zylinderwand (1; 7; 51) nach innen verlaufenden Flügel (8; 52) kammartig eingreifen.

5. Vakuum-Schaltrohre nach Anspruch !.dadurch gekennzeichnet, daß die nach innen verlaufenden Flügel (8; 52) an der Wand eines äußeren Behälters in Form eines Quaders nahezu parallel angeordnet sind und eine rechtwinklige Gestalt besitzen, und daß die Flügel (4; 55) der inneren Gruppe eine nahezu rechtwinklige Gestalt aufweisen und abwechselnd kammartig zwischen die Flügel (8; 55) der außcren Gruppe eingreifen, und daß die beiden Gruppen der Flügel elektrisch durch ein starkes Dielektrikum voneinander getrennt sind.

6. Vakuumschaltröhre nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung (13, 14. 15) zur Erzeugung eines Elektronen-lonenplasmas eine Auslöseanode (15). eine Auslosekathode (14) und einen Auslöscspalt enthalt und bei Anlegung eines Spannungsinipulses an den Auslösespalt ein Elekironen-lonenplasma erzeugt und in die parallelen F.niladungssireckcn injiziert.

7. Vakuum-Schaltrohre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die nach innen verlaufenden Flügel (8) ortsfest ausgebildet sind, daß auf der linieren Slirnebene (12) des Gefäßes (1) ein Koniaktring (31) vorgesehen ist und mit den nach innen verlaufenden Flügeln (8) mehrere Zündspalte bildet, daß die von der Zylinderachse ausgehenden Flügel (4) in Achsrichtung bewegbar und zur Zündung mehrerer paralleler elektrischer Lichtbogen mit dem Kontaklring (31) in Berührung heranführbar bzw. von diesem trennbar sind, daß Anschlüsse (32, 33) zum Anlegen der Leitungsspannung an die Flügclelek- - iroden (4.8) an demselben Ende des Gerätes ausgebildet sind, und daß bei dci Lichtbogenbildung durch Abtrennung der Flüge! (4) von dem Kontakiring (31) der Stromfluß durch das Gerät einen magnetischen Blascffckt hervorruft, der die parallelen Lichtbogen in die elektrisch parallelen Eniladungsstrecken zwischen den kammartig ineinandergreifenden Flügeln (4,8) treibt.

8. Vakuum-Schaltrohre nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder der flügelartig ausgebildeten Elektroden (4. 8) abgeschrägt sind und zwischen sich berührenden Flügeln eine vergrößerte Berührungsfläche gegeben ist.

9. Vakuum-Schaltrohre nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet, daß die flügeiförmig ausgebildeten Elektroden (4. 8) im Querschnitt die Gestalt abgestumpfter Kegel mit einer solchen Neigung aufweisen, daß in der den Kontakt herstellenden Lage die gesamten, sich über läppenden Flächen der Flügel eng und glatt aneinander anliegen.

10. Vakuum-Schaltröhre nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Zylinderachse ausgehenden Flügel (55) längs der Zylinderachse parallel, querliegend angeordnet sind, eine Scheibenform besitzen und in gleichen Absländen nach außen ragen, und daß die von der Zylinderwand nach innen verlaufenden Flügel (52) querliegend angeordnet sind, eine ringförmige Gestalt besitzen und kammartig zwischen die nach außen ragenden Flügel (55) eingreifen.

Die Erfindung betrifft eine Vakuum-Schaliröhre für sein hohe Stromstärken, die in einem aus im wesentlichen zylinderförmigen Abschnitten bestehenden evakuierten Gefäß mehrere rotationssymmetrisch angeordnete, flächenförmig ausgebildete Flekiroden für die Entladungsstrecke aufweist.

Triggerbare Vakuum-Schaltröhren mit Vakmimspalt, mit dessen Hilfe das bisherige Problem der Instabilität und der ungleichförmigen Durchschlagsspannungeii umgangen wird, werden heute häufig angewendet. Die bisherigen Vakuum-Schaltröhrcn und die übrigen Geräte mit triggerbiircm Vakuumspali sind für die Handhabung großer Leistungen nur beschränkt brauchbar insbesondere können sie keine Ströme im Bereich vor einigen 100 000 A führer., weil die üblichen Anodci einem sie zerstörenden .Schmelzvorgang unterliegen der durch die Bildung intensiver Anodcnbrcnnfleckt hervorgerufen wird, die die I ußpunkte einzelner zwi sehen der Kathode und Anode vorhandener, elektri scher Lichtbögen sind. In Spalten mit eng benachbarte! Elektroden tritt diesel¹ zerstörende Vorgang auch ai der Kathode auf, obwohl dies kein so ernstes Problen wie das Schmelzen der Anode darstellt.

Aus der US-PS 12 07 947 ist eine Vnkuum-Schaltröh re mil zwei großflächigen, einander gegenüber lest an geordneten Primärelcktroden bekannt, die eine schei benlormige, in einzelnen Ausl'ührungsformen auch ge geneinander konvex gewölbte Gestalt besitzen. Ein tier Primärelekiroden besitzt eine Bohrung, in der ein

Triggerelekirode mit Ausnahme ihres Endstückes isoliert geführt ist. Benachbart zur Triggerrlektrodc ist eine Triggerhilfselektrode angeordnet. Die Vakuumschaltröhre geht dann in den stromführenden Zustand über, wenn zwischen Triggerelekirode und Triggerhilfselektrode ein Auslöselichibogeri erzeugt und dann mittels einer an die Primärelektroden angelegten Hochspannung die Pnmärelekirodenslrceke gezündet wird. Dabei treten insbesondere nach längerem Betrieb auf Grund örtlich überhöhter Stromdichten Anodenbrennflecke auf, in deren Bereich die Anode durch Schmelzvorgänge zerstört wird.

Aufgabe der Erfindung ist es. eine Vakuum-Schaltröhrc anzugeben, bei der selbst bei sehr hohen Stromstä^rken kein Schmelzen der Anode oder Kathode erfolgt, und die daher eine sehr hohe Lebensdauer besitzt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mehrere flügelartig ausgebildete Elektroden vorhanden sind, die derart in einer inneren Gruppe mit von der Zylinderachse ausgehenden Flügeln und in einer äußeren Gruppe mit von der Zylinderwand nach innen verlaufenden Flügeln angeordnet sind, daß zwischen den beiden ineinandergreifenden Elektrodengruppen mehrere elektrisch parallele Entladungsstrckken gebildet sind.

Bei einer bevorzugten Ausfühnmgsform der Erfindung bildet eine Primärelektrode mehrere nach außen ragende, radiale Rippen, die in ihrer Mitte an einem Pfosten festgemacht sind, während die andere Primärelektrode mehrere nach innen ragende, radiale Rippen aulweist, die zwischen den nach außen ragenden Rippen kammartig eingreifen und an ihren Außenrändern miteinander in Verbindung stehen, so daß ein elektrisch einheitlicher Eloktrodenaufbau gebildet ist.

Bei einer Gruppe der bevorzugten Ausführungsforinen sind die Elektroden ortsfest nebeneinander gestellt, so daß mehrere bleibende Spalte begrenzt werden; der Strom wird zwischen den beiden Primärelektroden dadurch in Gang gcsct/.i, daß eine zugehörige Auslösevorrichtung Impulse abgibt und in den Primärspalten ein geladenes Elektronen-Ionenplasma injiziert, so daß ein Durchschlag auftritt.

Bei einer anderen Gruppe der bevorzugten Ausfiihruiigsfonnen si.td die Elektrodcnanordnungcn zueinander verschiebbar, da die mittlere Elektrode relativ zur äußeren entweder in Längsrichtung bewegt oder gedreht werden kann. In allen Fällen wird ein Plasma zur Ausbildung einer Leitungsbahn zwischen den Primärelektrodcn durch den Bogen hergestellt, c!'"r beim Unterbrechen des Stromkreises gezogen wird und das Elektrodenmaterial verdampft und ionisiert. Bei der Trennung der beiden Elektroden wird der anfängliche Bogen gezogen, der sich schnell über die /yhlrcichen parallelen Flächen der Elektrodenanordnungen verteilt, so daß das die Elektroden enthaltende, evakuierte Volumen schnell mit einem Elektronen-Ionenplasma gefüllt wird, das einen starken Strom leitet, bis die Stromstärke O erreicht wird, wodurch die Entladung unmittelbar gelöscht wird.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der /eichnung näher beschrieben. Es zeigt

F i g. I einen Vertikalschnitt durch eine triggerbare Vakuum-Schallrohre mit ortsfestem Spalt,

F i g. 2 einen I lori/oiitalschnitt lungs der Linien 2-2 der F i g. 1. wobei die l'rimärelektroden nebeneinander liegen.

F i g. 3 eine perspektivische Ansicht der zentralen Elektrodenanordnung nach F i g. 1, F i g. 4. eine andersartige Ausführungsform der Vakuum-Schaltröhre.

F i g. 5 eine perspektivische Ansicht der mittleren Elektrodenanordnung beim Gerät nach F i g. 4,

F i g. 6 eine weitere Ausführungsform einer Vakuum-Schaltröhre,

F i g. 7 einen Horizontalschnitt längs den Linien b-6. der den Ort der Elektroden beim Schließen des Stromkreises angibt,

Fig.8 bis, 10 andere Ausführungsformen der Elektrodenanordnungen.

Gemäß der F i g. 1 weist ein auslösbares Gerät mit einem Vakuumspalt eine evakuierte Hülle 1 und zwei Primärelektrodenanordnungen 2 und 3 auf. von denen die eine in der Mitte und die andere außen vorgesehen ist. Die mittlere Elektrodenanordnung 2 ist perspektivisch mit allen Einzelheiten in F i g. 3 dargestellt und besitzt mehrere nach außen ragende, radiale, dünnwandige Flügel, deren Dicke, verglichen mit ihrer Länge und Breite, klein ist. und die etwa senkrecht zu einer Querebene gestellt und an ihren untersten Enden mit einer Platte oder Seheibe 5 verbunden sind, die auf einem Elcktrodcnsiützkörper 6 gernltert ist. Ein Horizontalschnitt durch die Elektrodenanordnung 2 der an den Linien 2-2 der F i g. 1 ausgeführt ist. zeigt in F 1 g. 2 die Lage ucr Flügel 4, der Platte 5 und des Siiit/körpers 6. Die Schnittebene ist in diesem Fall eine Querebene, zu der die Flügel 4 und 8 etwa senkrecht stehen. Die Elektrodenanordnung 3. die auch mit allen Einzelheuen in F i g. 2 dargestellt ist. enthält einen hohlen, zylindrischen Körper 7 und mehrere nach innen ragende, radiale Flügel 8, die körperlich und elektrisch miteinander verbunden sind. Auch die Flügel 8 sind dünn: ihre Dicke ist ebenfalls im Vergleich zu ihrer Länge und Breite klein, und sie stehen nahezu senkrecht auf derselben Qucrebcne. Die Elektrodenanordnung^! stehen dicht nebeneinander, so daß die ein/einen nach innen bezw. außen ragenden Flügel 8 bzw. 4 zwischen sich mehrere elektrisch parallel geschaltete Durchschlagsspaltcn 9 bilden, die etvva dieselben Abmessungen besitzen. Die Flügel 8 laufen in der Hülle 1 etwa über die gesamte Länge des Entladungsraumes. Die Flügel 4 sind etwas kürzer, um in dem Raum zwischen ihnen und den Abschlußwänden 11 und 12 eine unechte Bogenbildung zu unterbinden, da sich ja die letzteren auf demselben elektrischen Potential wie die Elektrodenanordnung 3 befinden. Aus praktischen Gründen entspricht die Länge der Flügel 4 mindestens der halben Länge der Flügel 8. Die Dicke der Flügel 4 und 8 ist derart gewählt, daß ihr spezifischer elektrischer Widerstand nicht beträchtlich anwächst, aber :ine große Zahl paralleler, primärei Durchschlagsspaltc, von denen keiner durch äiißcrsi große Stromdichten überlastet ist. in einem /icmlicr kleinen Volumen ausgebildet werden kann.

Die Hülle 1 des Geräte* nach F i g. I enthält ein< metallische, nahezu zylindrische Seitenwand 10, die voi der mit einer Öffnung versehenen, oberen Abschluß wand Il und der ähnlich ausgebildeten, unteren Ab schlußwand 12 verschlossen ist. Die Teile 10. 11 und 1 sind sämtlich aus einem leitenden Metall, vor/ugsweis Kupier hergestellt. Die Seitenwand 10 kann dabei de zylindrische Körper 7 der äußeren Elektrodcnanorc nung 3 sein; andererseits kann auch die Elektrodenar ordnung mit der Innenfläche der Seitenwand mech; uisch und elektrisch verbunden sein. Die Öffnung in di oberen Abschlußwand Il ist mit einer Auslöseelekm denanordiuing Il verschlossen, die eine Aiislöseanot IS. eine Auslösekalodc 14 und einen Auslöscspalt (niel

gezeigt) enthält, um einen Impuls aus einem gasförmigen lonen-Elektroncnplasma oder verdampftes und ionisiertes Elektrodenmaterial zu liefern, so daß beim Zünden durch ein elektrisches Signal ein Durchschlag /wischen den Primärclcktrodenanordnungen 2 und 3 erfolgt. Die Elektrodenanordnung 13 ist mit der Abschlußwand 11 hartverlöiet und von einem leitenden Zylinder 16 umgeben, der ebenfalls mit der Abschlußwand 11 hartverlötet ist und eine elektrische Verbindung zwischen dieser und einem Anschlußstück Yl bilden kann. Eine Zuleitung 18 geht mit Hilfe einer Isolierung 19 durch den Zylinder 16 hindurch und verbindet die Auslöseelekirodenanordnung 13 mit einer Quelle von .Spannungsimpulsen (nicht gezeigt).

Der Stützkörper 6 für die mittlere Elektrodenanordnung läuft durch eine Öffnung 20 in der Abschlußwand 12 und durch ein mit Eiscnbesehlag versehenes Durchschlagsschild 21 hindurch und ist von einer Abschlußscheibe 22 gehalten, die an einer keramischen Isolatorhülse 23 hermetisch angeschmolzen ist; die letztere ist ihrerseits mit Hilfe eines ringförmigen Abdichtflanschcs 24 aus einer Fernico-Legierung an der Abschlußwand 12 angeschmolzen. Über eine Leitung 25 im Stüizkörper6 kann die Hülle I evakuiert werden; diese Leitung 25 wird von einer äußeren Röhre 26 fortgeführt, die durch das Ende des Körpers 6 hindurchgeht und an einer Stelle 27 zum Verschluß der Hülle 1 abgekniffen ist.

F i g. 4 ist ein Vertikalschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit abgebrochenen Teilen, der der F i g. 1 ähnlich ist. An der Abschlußscheibe 22 ist ein in Längsrichtung biegsamer Balg 28 angeschweißt, hartverlötet oder auf andere Weise festgemacht und weist eine Kappe in Form eines ringförmigen Abschlußstückes 29 auf, das rund um den Slülzkörper 6 hermetisch abgedichtet ist, um die vakuumdichte Hülle abzuschließen. Ein metallischer Ring 31 ruht in elektrischem und mechanischem Kontakt auf der Innenfläche der unteren metallischen Abschlußwand 12 und ist außerdem elektrisch ein Teil der Elektrodenanordnung 3.

Das Grat der F i g. 4 kann ebenfalls durch die mittlere Leitung 25 des Stützkörpers 6 evakuiert werden und bildet einen Vakuumschalter oder Stromunterbrecher. Im Betrieb werden die beiden primären Kontakte durch einen Stoß nach unten auf einen ringförmigen, das untere Ende des Stützkörpers 6 umgebenden Flansch 30 zusammengebracht, wodurch ein Stromkreis geschlossen wird. Am Ende der Bewegung nach unten schlagen nämlich die unteren Kanten der nach außen ragenden Flügel 4 auf den Kontaktring 31 und stellen die elektrische Verbindung her. Wenn auch eine beliebige Anzahl Kontaktflügel Anwendung Finden kann, wird der Kontakt an allen Punkten zwischen den Flügeln 4 und dem Ring 31 erleichtert, falls nur drei Flügel aus dem mittleren Pfosten herausragen. Der zu schaltende Stromkreis ist an diesem Gerät angeschlossen; der eine Anschluß befindet sich am unteren Ende dem Stützkörpers 6, wie durch einen Pfeil 32 dargestellt ist; der andere kann an einem Ring 33 vorgesehen sein, der außen an der unteren Abschlußwand 12 festgemacht ist wie durch einen Pfeil 34 angedeutet is!. Zwischen diesen beiden Klemmen kann eine Wechselspannungsquelle in Reihe oder parallel geschaltet sein.

Um den Stromfluß durch das Gerät zu unterbrechen, wird der Stützkörper 6 in Längsrichtung so weit nach oben geschoben, wie es der Balg 28 zuläßt, wobei sich die unteren Teile der Flügel 4 von der oberen Fläche des Kontaktringes 31 trennen. Zwischen diesen Flügeln und dem Kontaktring werden hierdurch zahlreiche Bögen gezogen. Da der Slromwcg durch den Slützkörper 6. die Elektrodenanordnung 2, den Bogen, den Kontaktring 31, die untere Abschlußwand 12 und den Flansch 30 einen Kreis bildet, bewirken die magnetischen Kräfte eine Flußkonzentration in der Mitte des Kreises, die den Bogen nach oben zwischen die Flügel der nach innen ragenden, äußeren Elektrodenanord-

ίο nung und der nach außen ragenden, inneren Elektrodenanordnung drängt, so daß die gesamte Flügeloberfläche als Kontaktflächen für die elektrischen Bogen zur Verfugung stehen.

Der Ort der elektrischen Anschlüsse für die Stromleitung beim Gerät nach F i g. 4 ist äußerst bedeutungsvoll. Wenn auch erkannt worden ist, daß die Unterteilung der Hochstrombögen in zahlreiche Abschnitte, die sowohl in Reihe als auch parallel liegen können, in diesem Geräten wünschenswert ist, ist eine solche Unterteilung bislang talsächlich nie erreicht worden. Ein System, in dem der anfängliche Bogen zwischen zwei Elektroden überschlägt und auf ein anderes Elcktrodcnpaar übertragen wird, ist nur schwierig zu erstellen, da der Bogen stets den Ort der niedrigsten Energie sucht. Hier werden aber die vom Bogen selbst erzeugten, magnetischen Kräfte in neuartiger Weise ausgenutzt, um den Bogen in dem Raum zwischen die kammartig verzahnten, radialen Flügel zu drängen, die, abgesehen von einer geringen Verschiebung in Längsriclv tung zueinander, im wesentlichen ortsfest bleiben, so daß im Betrieb die bogenbildendcn Flächen etwa parallel sind. Wenn die Anschlüsse andererseits in Längsrichtung an der Achse des Geräts nach F i g. I angebracht sind und die Ausnutzung der Flügel versucht

wird, würden die im Gleichgewicht stehenden Magnetfelder, die vom anfänglichen, zwischen den Flügeln 4 und dem Ring 31 gezogenen Bogen aufgebaut sind, den ursprünglichen Bogen daran hindern, daß er von einer magnetischen oder anderen Kraft in die Spalte zwi

sehen den Flügeln 4 und 8 gebracht wird. Sobald die Entladung zwischen den Elektrodenanordnungcn 2 und 3 verteilt ist. werden keine Elektrodenbrennflccke mit hoher Stromdichte, insbesondere keine zerstörende Anodenbrennflecke gebildet, und die gesamte innere

Oberfläche der Hülle innerhalb des Bogenbcreiches ist mit einem gasförmigen Plasma gefüllt, das die Elektrizität zwischen der äußeren und inneren Elektrodenan Ordnung leitet. Der Stromfluß dauert so lange an, bis erstmals die Stromstärke O erreicht wird, worauf der Bogen erlischt und die verdampften Metalle, die die Leitungsträger des Stroms bilden, an den kalten Wän den kondensieren, so daß das starke Dielektrikum des Vakuums zurückkehrt und weiterhin die hohen, aber zulässigen Spannungen unterbricht

In F i g. 5 ist perspektivisch die mittlere Elektrodenanordnung mit den nach außen ragenden, radialen Flügeln 4 für das Gerät der F i g. 4 dargestellt Diese Anordnung stimmt mit der nach F i g. 3 nahezu überein, wenn man von der unteren Scheibe 5 absieht, und über nimmt praktisch dieselben Funktionen.

In F i g. 6 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung zu sehen; dieser Vakuumschalter ist in Abhängigkeit von einer Drehbewegung der mittleren Elektrodenanordnung aus einer Stellung, in der eine elektri-

«5 sehe Verbindung besteht in eine Lage bewegbar, in der der Stromkreis unterbrochen ist. Die obere Abschlußwand 11 ist geschlossen und die untere von einer scheibenförmigen, mit einem oberen Flansch und einer Off·

llung versehenen Plane 3b gebildet. Die Teile I und 11 bestehen aus einem äußerst gut leitenden Material, /. 15 Kupfer und die Platte .36 aus einem gasundurchlässigen, isolierenden Dielektrikum, /. I?. einer Tonerdekeramik. Sie ist an der zylindrischen .Seitenwand I mil HiIIe eines abdichtenden Ringflansehes 37 festgemacht, der vorzugsweise aus einer I ernico-Legierung hergestellt ist. Eine vakuumdichte Lagerhülse 38. die eine begrenz te Drehung der mittleren Elektrodenanordnung /iilal.it. ist mit dem Stützkörper β verbunden und an diesem abgedichtet; an der keramischen Abschlul.iplalle 36 ist sie mit Hilfe einer ringförmigen Keramik-Metall-Ver-Schmelzung 39 luftdicht abgeschlossen. Fine elektrische Verbindung mit den Primäreleklrodcn entsteht da durch, daß ein Kontakt am Sun/körpcr 6. wie durch einen Pfeil 32 angegeben ist. und an einem Ansät/ 33 der zylindrischen Seitenwand I hergestellt wird, wie durch einen Pfeil 34 angedeutet ist. Line Wcchselstromqiiel'e 43 und eine Impedanz (nicht gezeigt) können in Kcihe oder parallel zwischen diesen Punkten angeschlossen sein

Sobald das Gerät bis aiii einen Druck von weniger als IO '^; !Tim Hg evakuiert ist. wird es durch eine geringe Drehung der minieren Elektrodenanordnung aus der Stellung, in der sich die Elektroden nahezu beruh reu (Γ ι g. 7) und den Stromkreis schließen in die Lage gebracht, in der der Stromkreis unterbrochen ist Geiiiaß I ι g. 7 besteht der Kontakt /wischen den angeschlossenen dünnen Koniaktflügcln. die sämtlich an den sich berührenden !{andern etwa senkrecht zur selben Querebene stehen. Dm den Konlaktbereich zu vergrößern, sind die inneren und äußeren Flügel an ihren Enden abgeschrägt, um sich an dem benachbarten Flügel glatt anlegen zu können. Langs dieser abgescliräg-■■■■Ί Flachen werden beim Trennen der Flektroden /alil-

:: he parallele Bogen gezogen. Wenn der Bogenstrom .:·-.ν. ;k h',t, breitet sich die Entladung im wesentlichen ..-ber '.iie gesamte Oberfläche der Hügel aus. dk die einzelnen I eile der Elektrodenanordnung bilden. W enn das Gerät in der anderen Stellung den Stromkreis unterbricht, entspricht der Oucrsehnm durch die Elektroden etwa demjenigen, der in I ι g 2 gezeigt ist. Da der Honen bei der Abnahme der Stromstärke auf Null erlischt, was bei Zuführung eines Wechselstroms \on W) Hz in weniger als alle 8 msec geschieht, besteht nicht genügend Zeit, die Flügel weit genug zu trennen, so daß sieh der Bogen zwischen der Rückflache eines beweglichen Flügels und der Küekflachc des benachbarten, ortsfesten I lugels ausbreitet. Daher entstehen Bögen 60 nur bei der in I- ι g. 8 veranschaulichten Ausführungsform. In anderen .Spalten werden keine Bögen wegen der Tatsache hervorgerufen, daß die Spalte nicht auf die erforderliche Spaltlänge gebracht werden können, bei der Bögen in weniger als 8 msec überschlagen. Die Ausführungsform der inneren und äußeren Elektrodenanordnung nach F i g. 8 bietet eine größere Berührungsfläche in der den Stromkreis schließenden Lage dar. Bei der Drehbewegung der mittleren Elektrodenanordnung nach F i g. 6 entsteht ein solcher Elektrodenabstand, daß eine unbegrenzte Zahl paralleler .Strombahnen nicht nur vertikal längs einer Berührungslinte zwischen einem passenden Elektrodenpaar, sondern auch horizontal längs der gesamten Elektrodenfläche zustandekommt. Gemäß F ι g. 8 haben die nach innen ragenden, äußeren Elektrodenflügel die Gestalt dünner, abgestumpfter Prismen, die in Richtung der Längsachse zusammenlaufen. In ähnlicher Weise haben die nach außen ragenden, radialen Elektroden-Hügel ebenfalls die Gestalt dünner, nach innen gerichteter, abgestumpfter Prismen, die am mittleren Pfosten festgemacht sind, so daß die beiden Eleklrodenflügelarten glatt gegeneinander anliegen, wenn vom Gerat dci Stromkreis geschlossen wird. Wenn auch der Stromunterbrecher nach I·' i g. b durch eine radiale Bewegung in Betrieb genommen wird, kann die Elektrodenanordnung, deren Querschnitt in F ι g. 8 /\\ sehen ist. in ähnlicher Weise für die Ausfühningslorm nach den I·' i g. I und 4 verwendet werden.

Obgleich ein großer Vorteil der Krlindung darin besteht, im Gleichgewicht miteinander stehende Magnet felder zu erreichen, sobald der Bogen über die Flügelflächen öcv Primärelektroden verteilt ist und diese Wir-

,₅ kling für eine mittlere und eine konzentrische Um langselektmdenaiiordnung vorteilhaft ist. können auch noch mit anderen Anordnungen gewisse Vorteile erhalten werden.

Die zahlreichen parallelen Bögen, die gleichzeitig /wischen verschiedenen Abschnitten der Primärelektrodenpaare überschlagen, können erhallen werden, wenn die Primäreleklroden des Gerätes mit einer Anordnung kanimartig ineinandergreifender Flügel versehen werden, wobei die Flügel abwechselnd ein Ab

_2<i schnitt der gegenüberstehenden Primärelektroden sind. Bei der Anordnung nach Fi g. 9. die einen Vakuumschalter zeigt, ist eine primäre Bogenclekirode 50 mit einem zylindrischen Metallteil 51 vorgesehen, in dem in gleichen Abständen ebene, mit einer Öffnung versehe-

jo nc. dünne Hügel 52 quer zur Längsachse angeordnet sind und etwa senkrecht zur selben Querebcnc stehen. Line andere Pi imärelektrode 5.3 weist einen mittleren Pfosten 54 und mehrere in gleichen Abständen voneinander getrennte, dünne, querstehende Flügel 55 auf. die auch nahezu senkrecht zur seJben Querebene stehen. Die Hülle ist durch eine mit einer Öffnung versehene Abschlußkappe 56. eine isolierte Hülse 57 und einen biegsamen Balg 58 verschlossen, die ein Teil einer hermetisch abgedichteten Hülle sind. In üblicher Weise besitzt dieses Gerät eine Zylindersymmctric. obgleich es auch rechteckig sein kann. Im letzteren Falle wäre es zweckdienlicher, wenn die dünnen Flügel von der einen Seite aus in die Flügel der anderen Seile hineingreifen. Diejenigen [Hügel, die sich schließlich abnutzen würden.

können dann auf unkostspiclige Weise entfernt werden, um die Lebensdauer des Gerätes zu verlängern. Fin Vertikalschnitt durch diese Ausführungsform ist in F ig. 10 dargestellt.

Bei allen Ausführungsformen der Erfindung ist das die Elektroden bildende Material äußerst gut leitend und hat einen angemessenen hohen Dampfdruck, damit der Bogen, sobald er gezogen ist. aus Metallionen aufgebaut ist. die aus dem Elektrodenmaterial herausgelöst werden. Unter diesen Betriebsbedingungen läßt sich das Gerät bei einer Stromunterbrechung schnell entionisieren und wieder bereitstellen: beim Auftreten der Stromstärke O wird nämlich der Bogen abgerissen und die Metallionen wandern unmittelbar zur nächsten kalten Oberfläche, kondensieren und werden aus der Hülle entfernt, so daß wieder das starke Dielektrikum des Vakuums entsteht Ein solches Material ist Kupfer oder Silber. Die für die Hülsen angewendete Keramik ist gasundurchlässig und besitzt eine hohe Durchschlagsfestigkeit, z. B. die Keramik V-200 von Coor, die amerikanische Lava T-164 oder eine Forsteritkeramik Das Material für die Metallelektroden soll derart frei von allen Gasen und gasbildenden Stoffen sein, daß bei wiederholter Bogenbildung ein Druck von 10-⁵ mm Hg

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oder weniger leicht aufrechterhalten werden kann. Dies bedeutet, daß die Konzentration aller Gase ι\\κ\ gasbildender Bestandteile auf weniger als K)-⁷ herabgesetzt werden muß.

Hei den vorliegenden Geräten weisen die Flektrodenaufbauten große I lachen auf, über die sich der Bogen nach seiner Zündung durch eine Injektion eines Impulses in Form eines ionisierten Plasmas oder durch eine Bewegung /ur Stromkreisimieibrechung leicht ausbreiten kann, ohne daß insbesondere im der Anode örtliche Rrennflceken gebildet werden. Die örtlichen Hecken von hoher Stromdichte verursachen nämlich das zerstörende Schmelzen und begrenzen somit die Möglichkeiten der Stromlührung und l.eisliiiigshantlha bung und die Frequenz, mit der die Gerate beirieben werden können.

Um starke Wechselströme bei einer hohen Spannung zu unterbrechen, besitzen die einzelnen Flügel .uis Kupier bei tier Aiisführungsfoi πι nach F i g. I eine Länge von IJ,3cm, eine Breite von 5 cm und eine Dicke von 0,65 cm; sie werden mit einem Spitzenslrom von I 70 000 A bei einer Spannung von annähernd 35 000 V während eines halben Zyklus belastet, ohne daß an den beiden Flcktroden ein grobes Schmelzen auftritt. Fin Faktor, der hierzu beiträgt, ist die Flektrodengestalt, hei der alle magnetischen Kräfte, die auf den Stromfluß durch den Spalt zurückzuführen sind, ins Gleichgewicht gebracht sind, so daß keine Neigung vorhanden ist, die Umladung in radialer oiler axialer Richtung zu treiben, wie es häufig hei den bekannten Unterbrechern der Fall ist, bei denen man schnell den Bogen auslöschen möchte. Hierdurch wird die Konzentration des Stromes

'5 in einem speziellen Bereich vermieden und der Aufbau zerstörender Flektrodenbrennfleeke insbesondere an der Anode unterbunden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vakuum-Schaltröhrc für sehr hohe Stromstärken, die in einem aus im wesentlichen z.yünderförmigen Abschnitten bestehenden evakuierten Gefäß mehrere rotationssymmetrisch angeordnete, flächenförmig ausgebildete Elektroden für die KmIadungsstrecke aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere flügelartig ausgebildete Elektroden (4, 8; 52, 55) vorhanden sind, die derart in einer inneren Gruppe mit von der Zylinderachse ausgehenden Flügeln (4; 55) und in einer äußeren Gruppe mit von der Zylinderwand (1; 7; 5i) nach innen verlaufenden Flügeln (8; 52) angeordnet sind, daß zwischen den beiden ineinandergreifenden Elektrodengruppen mehrere elektrisch parallele EntlaJungsstreckcn gebildet sind.

2. Vakuum-Schallröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anordnung (13.14. 15) /ur *o Erzeugung eines Elektronen-lonenplasmas innerhalb der parallelen Entladungsstrecken vorgesehen