DE1805865A1

DE1805865A1 - Elektrode fuer Vakuumschalter

Info

Publication number: DE1805865A1
Application number: DE19681805865
Authority: DE
Inventors: Seiffarth Dipl-Ing Werner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1968-10-29
Filing date: 1968-10-29
Publication date: 1970-05-27
Also published as: SE345761B; CH506175A; DE1805865B2; GB1224848A

Description

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SIMENS.-.AKTIENGESELLSCHAFT München 2, 2ΰ. OKT 1-968

Berlin und München Witteisbacherplatz

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68/3062 1805865

Elektrode für Vakuumschalter

Die Erfindung betrifft eine Elektrode für Vakuumschalter aus einem elektrisch leitfähigen, porösen, abbrandfcsten Körper, dessen Porenvolumen mit einem metallischen Füllstoff hoher elektrischer Leitfähigkeit gefüllt ist.

Elektroden dieser Art sind als sogenannte Verbundkörper-Elektroden allgemein bekannt. Man vergleiche beispielsweise die deutsche Patentschrift 1 o81 95o, Anspruch 6, mit zugehöriger Beschreibung. Solche Verbundkörper-Elektroden enthalten eine poröse, abbrandfeste Matrix, die gewöhnlich durch Sinterung von Wolfram- oder Molybdänpulver bei hohen Temperaturen und Drücken hergestellt wird. In diese Matrix ist im Vakuum ein metallischer Füllstoff einfiltriert, der für die elektrischen Eigenschaften der Elektrode, insbesondere ihrer Kontaktfläche maßgebend ist, aber eine geringere Abbrandfestigkeit als die poröse Matrix hat. Bei einer solchen Elektrode trägt die mechanische Festigkeit der porösen Matrix weitgehend zu der Festigkeit der Elektrode bei; zudem soll die Matrix der Elektrode eine lange Lebendsdauer verleihen.

Die Lebensdauer von Verbundkörper-Elektroden für Vakuumschalter ist nicht nur von der mechanischen Festigkeit, sondern auch weitgehend vom Abbrand des für die elektri-, sehen Eigenschaften maßgebenden, weniger abbrandfeston metallischen Füllstoffes im Porenvolumen der abbrandfesten Matrix bestimmt. Der weniger abbrandfeste, metallische Füllstoff verdampft unter Einwirkung eines bei Betätigung des Vakuumschalters zwischen äen Kontaktflächen der Elektroden gezündeten Lichtbogens. Sobald aber das weniger

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17. Oktober 1968 009822/1046

ÖAD ORIGINAL

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abbrandfeste Metall von dor Kontaktfläche der Elektrode größtenteils abgedampft ist, tritt eine Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften der Elektrode ein und die poröse Matrix selber ist einem Abbrand durch Lichtbogeneinv/irkung ausgesetzt. Dieser Abbrand der Matrix erhöht den Abstand zwischen sich in einem Vakuumschalter gegenüberliegenden Elektroden» Während der Lebendsdauer eines Vakuumschalters darf eine solche Abstandserhöhung nur einige zehntel Millimeter betragen, da die Bewegungsmöglichkeit der Schaltelektrode aufgrund der für sie erforderlichen vakuumdichten Durchführung aus mechanischen Gründen begrenzt ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Elektrode für Vakuumschalter su schaffen, die eine ausreichende Abbrandfestigkeit bei befriedigenden elektrischen Eigenschaften während einiger Millionen Schaltvorgänge hat. Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Elektrode der eingangs erwähnten Art vorgeschlagen, daß der abbrandfeste Körper im Bereich seiner Kontaktfläche ein von seinem Außenrand zur Achse hin zunehmend größeres Poremvolumen hat.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt darin, daß der abbrandfeste Körper einerseits mit seinem am Außenrand der Kontaktfläche geringeren Porenvolumen eine erhöhte mechanische Festigkeit der Elektrode verleiht und daß er andererseits infolge seines im Bereich der Kontaktfläche zur Achse hin zunehmend größeren Porenvolumen einen größeren Vorrat an metallischem Füllstoff in dem Bereich der Elektrode gewährleistet, in dem die Fußpunkte der Idchtbogenentladungen weitaus am häufigsten ansetzen.

Bei einer erfindungsgemäßen Elektrode nimmt zweckmäßigerweise der Anteil des Porenvolumens am Volumen des abbrandfesten Körpers von 1o $> am Außenrand zur Achse hin auf 5o $ zu. Für einige Vakuumschalter und Elektroden kann.es aber auch vorteilhaft sein, daß der Anteil des Porenvoluraens am

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BAD ORiQINAL

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Volumen des abbrandfesten Körpers am Außenrand zwischen ο - 5 ^l/o und zur Achse hin zwischen 80 - I00 $ beträgt.

Anhand der Figuren der Zeichnung soll die Erfindung nachstehend mit weiteren Merkmalen niilior erläutert werden.

Es zeigt:

Pig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen, zylindrischen Elektrode für Vakuumschalter im Schnitt und

Pig. 2 in Diagramnform den Anteil des Porenvolumens am Gesamtvolumen im Kontaktbereich der Elektrode in Abhängigkeit von deren Durchmesser."

In Fig. 1 ist im Schnitt eine zylinderförnige Elektrode für Vakuumschalter gezeigt, die eine Kontaktfläche 1 und eine Lötfläche 2 hat. Die Elektrode besteht aus einen elektrisch leitfühigen, abbrandfesten, porösen Körper, der beispielsweise aus Wolfram, Molybdän oder Tantal hergestellt sein kann. IJit 3 sind die in der Elektrode verteilten Poren in Punktform angedeutet.

Der Anteil P des Volumens der durch Punkte 3 angedeuteten Poren an Gesamtvolumen der Elektrode beträgt außerhalb des Bereiches der Kontaktfläche 1o 56. Im Bereich der Kontaktflache nimmt gemäß der Erfindung, wie in Fig. 2 als Diagramm gezeigt, der Anteil P des Porenvolumens am Gesamtvolumen von 10 ?' an Außenrand zur Achse hin auf 5o ^ zu. Das Maß D entspricht dabei dem Durchmesser der Elektrode der Fig. 1.

Die Poren der Elektrode sind mit einem metalliechen Füllstoff in Fora eines reinen Metalles, einer Metallegierung oder einer intermetallischen Verbindung gefüllt. Der Füllstoff ist maßgebend für die elektrischen Eigenschaften dee

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BAD ORIGINAL

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Vakuumschalters und soll eine hohe elektrische Leitfähigkeit in Verbindung mit einer geringen Verschweißneigung besitzen. Als metallischer Füllstoff kommen beispielsweise Kupfer, Silber, Kupfer-V/ismut oder Y/ismut-

Antimon in Präge. «

Die Porengröße und der Abstand der Poren ist so gewählt, daß das die Poren umschließende Gerüst des Körpers aus abbrandfestem Material bei jedem Schaltvorgang nach der Unterbrechung einer Lichtbogenentladung durch die sich niederschlagenden LIetalldämpfe mit einer dünnen Schicht des metallischen Füllstoffes bedeckt wird.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel. Insbesondere kann es auch vorteilhaft sein, daß das Porenvolumen über die gesamte Achse der Elektrode vom Außenrand zur Achse hin zunimmt.

3'Patentansprüche
2 Figuren

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Claims

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1. Elektrode für Vakuumschalter aus einem elektrisch leitfähigen, porösen, abbrandfesten Körper, dessen Porenvolumen mit einem iaotallißchen Füllstoff hoher elektrischer leitfähigkeit gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der abbrandfeste Körper im Bereich seiner Kontaktfläche ein von seinem Außenrand zur Achse hin zunehmend größeres Porenvolumen hat.

2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Porenvolumen am Volumen des abbrandfesten Körpers von 1o $> am Außenrand zur Achse hin auf 5o $> zunimmt.

3. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Porenvolumens am Volumen des atTbrandfesten Körpers am Außenrand zv/ischen ο und 5 $ und zur Achse hin zwischen 8o und 1oo i* beträgt.

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