DE1805865C - Elektrode fur Vakuumschalter - Google Patents

Description

DiL- lirfinclviny hclrillt eine Elektrode für Vakuumschalter aus einem elektrisch leitfähigen, porösen, abhraiulfesten Körper, dessen Porenvolumen mit einem metallischen Füllstoff hoher elektrischer Leitfähigkeit gefüllt ist.

Elektroden diener Art sind als sogenannte Verbundkörper-Elektroden allgemein bekannt. Man vergleiche beispielsweise die deutsche Patentschrift I OKI ^lJ50, 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 FüllslolT einlillricrt, der für die elektrischen Eigenschaften eier Elektrode, insbesondere ihrer Kontaktlläehe maßj>ebeiul ist, aber i'ine geringere Abbrandfestigkeit als «lie 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 Lebensdauer verleihen.

Die Lebensdauer von Verbundkörper-Elektroden für Vakuumschalter ist nicht nur von der mechanischen Festigkeit, sondern auch weilgehend vom Abbrand des für die elektrischen Eigenschaften maßgebenden, weniger abbrandfesten metallischen Füllstoffes im Porenvolumen der ahbrandfesten Matrix bestimmt. Der weniger nbbran''feste, metallische Füllstoff verdampft unter Einwirkung eines bei Betätigung des Vakuumschalters /wise' en den Kontaktflächen der Elektroden gezündeten Lichtbogens. Sobald aber das weniger abbrandfeste Metall von der Kontaktflächc der Elektrode größtenteils abgedampft ist, tritt eine Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften der Elektrode ein und die poröse Matrix selber ist einem Abbrand durch Lichtbogeneinwirkung ausgesetzt. Dieser Abbrand der Matrix erhöht den Abstand zwischen sich in einem Vakuumschalter gegenüberliegenden Elektroden. Während der Lebensdauer eines Vakuumschalter darf eine solche Abstandserhöhung nur einige zehntel Millimeter betragen, da die Bewegungsmöglichkeit der Schaltelektrodc auf Grund der für sie erforderlichen vakuumdichten Durchführung aus mechanischen Gründen begrenzt ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Elektrode für Vakuumschalter zu schaffen, die eine ausreichende Abbrandfestigkeit bei befriedigenden elektrischen Eigenschaften während einiger Millionen Schaltvorgängc 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 Porenvolumen hat.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt darin, daß der itbhrandfcste Körper einerseits mit seinem am Außenrand der Kontaktflächc geringeren Porenvolumen der Elektrode eine erhöhte mechanische Festigkeit 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 Ftißpunkte der I ichtbogenentladungen weitaus am häufigsten an· setzen.

Aus der deutschen Auslcgeschrift I 048 625 ist an •iit-h hercils eine Elektrode für ι. B. als Schallschutz verwendbare Vakuumschalter bekannt, die aus einem mechanisch festen leitenden Körper besteht, der in seiner Arbeitsfläche eine oder mehrere Aussparungen aufweist, die ein nichlllüssiges Material enthalten, das eine niedrigere Lichlbogenspannung besitzt als der Kontaktkörper und das geeignet ist, während des Betriebes des Schalters einen an den Arbeitsflächen haftenden leitenden Film zu bilden. Dabei sind jedoch keine näheren Angaben über die Anordnung der

ίο Aussparungen gemacht, wenn man davon absieht, daß in einem zeichnerisch dargestellten Fall eine einzige zentral angeordnete Aussparung vorgesehen ist u.id in einem weiteren Fall eine zentrale kreisförmige Aussparung von einem Kranz kreisförmiger Ausspa-

rungen kleineren Durchmessers umgeben ist. Die genannte deutsche Auslegeschrift konnte deshalb keinen Hinweis darauf geben, wie bei einer Schaltelektrode mit einem porösen Kontaktkörper das Porenvolumen über die Kontaktoberfläche bemessen

werden soll.

Bei einer erfindungsgemäßen Elektrode nimmt zweckmäßigerweise der Anteil des Porenvolumens am Volumen des abbrandfesten Körpers 10 ⁰Zo am Außenrand zur Artise hin auf 50 ⁰Zj zu. Für einige Vakuumschalter und Elektroden kann es aber auch

' vorteilhaft sein, daß der Anteil des Porenvolumens am Volumen des abbrandfesten Körpers am Außenrand zwischen 0 bis 5 % und zur Achse hin zwischen 80 bis 100 %> beträgt.

An Hand der Figuren der Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung nachstehend näher erläutert werden. Fs zeigt

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

Fig. 2 in Diagrammform dev, Anteil des Porenvolumens am Gesamtvolumen im Kontaktbereich der Elektrode in Abhängigkeit von deren Durchmesser. In F i g. 1 ist im Schnitt eine zylinderförmige Elektrode für Vakuumschalter gezeigt, die eine Kontaktfläche 1 und eine Lötfliiche 2 hat. Die Elektrode besteht aus einem elektrisch leitfähigen, abbrandfesten, porösen Körper, der beispielsweise aus Wolfram, Molybdän oder Tantal hergestellt sein kann. Mit 3 sind die in der Eiektrode verteilten Poren in Punktform angedeutet.

Der Anteil P des Volumens der durch Punkte 3 angedeuteten Poren am Gesamtvolumen der Elektrode beträgt außerhalb des Bereiches der Kontaktflächc H)⁰O. Im Bereich der Kontaktfläche nimmt gemäß der Erfindung, wie in Fig. 2 als Diagramm gezeigt, der Anteil P des Porenvolumens am Gesamtvolumen von 10° 0 um Außenrand zur Achse hin auf 50% zu. Das Maß D entspricht dabei dem Durchmesser der Elektrode der Fig. 1.

Die Poren der Elektrode sind mit einem metallischen Füllstoff in Form eines reinen Metalls, einer Metallegierung oder einer intermetallischen Verbindung gefüllt, Der Füllstoff ist maßgebend für die elek- trischen Eigenschaften des Vakuumschalter und soll eine hohe elektrische Leitfähigkeit in Verbindung mit einer geringen Verschweißneigung besitzen. Als metallischer Füllstoff kommen beispielsweise Kupfer, Silber, Kupfer-Wismut oder Wismut-Antimon in Frage.

Die Porengröße und der Abstand der Poren ist so gewählt, daß das die Poren umschließende Gerüst des Körpers aus abbrandfcstcm Material bei jedem

gchultvorgang nach der Unterbrechung einer Lichtbogenentladung durch die sich niederschlagenden ilctiilldämpfe mit einer dünnen Schicht des metallischen Füllstoffes bedeckt wird.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann es fuell vorteilhaft sein, daß das Porenvolumen über die gesinnte Höhe der Elektrode vom Außenrand zur Achse hifi zunimmt.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektrode für Vakuumschalter aus einem elektrisch leitfübigen, porösen, abbrandfesten Körper, dessen Porenvolumen mit einem metallischen, weniger abbrandfesten Füllstoff hoher elektrischer Leitfähigkeit gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der abbrandfestc Körper im Bereich seiner Knnlaklflüche ein von seinem Außenrand zur Achse hin zunehmend größeres Porenvolumen hat.

2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch jjc kennzeichnet, daß der Anteil des Porenvnlumens am Volumen des abbrandfesten Körpers von 10 "Ai am Außenrand zur Achse hin auf 50¹Vu zunimmt.

3. Elektrode nach Anspruch !. dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Porenvolumens am Volumen des abbrandfesten Körpers um Außenrand zwischen 0 und 5 % und zur Achse hin zwischen 80 und 100% beträgt.

4. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Porenvolumen über die gesamte Höhe der Elektrode vom Außenrand zur Achse hin zunimmt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen