DE1910633A1 - Vacuum circuit breaker with getter material housed in the switching chamber - Google Patents

Vacuum circuit breaker with getter material housed in the switching chamber

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DE1910633A1
DE1910633A1 DE19691910633 DE1910633A DE1910633A1 DE 1910633 A1 DE1910633 A1 DE 1910633A1 DE 19691910633 DE19691910633 DE 19691910633 DE 1910633 A DE1910633 A DE 1910633A DE 1910633 A1 DE1910633 A1 DE 1910633A1
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circuit breaker
vacuum circuit
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DE19691910633
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German (de)
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Joseph Lempert
Kotler Gerald R
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CBS Corp
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Westinghouse Electric Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66Vacuum switches
    • H01H33/668Means for obtaining or monitoring the vacuum
    • H01H33/6683Means for obtaining or monitoring the vacuum by gettering

Description

YJes-feinghouse 27.2.1969YJes feinghouse February 27, 1969

Electric Corporation
Pittsburgh
Electric Corporation
Pittsburgh

Mein Zeichen: PLA 69/8002 ' Eb/WinMy reference: PLA 69/8002 'Eb / Win

Vakuumleistungsschalter mit in der Schaltkammer untergebracht em_Gj3ttermaterial__ Vacuum circuit breaker housed in the switching chamber em_Gj3ttermaterial__

Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der entsprechenden USA-"Patentanmeldung Ser.Iio. 714 197 vom 19.3.1968 beansprucht,For this application priority is claimed from the corresponding US patent application Ser.Iio. 714 197 of March 19, 1968,

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit Vakuum-Leistungsschaltern für V/echselstrora, bei denen in einem Gehäuse zwei relativ zueinander bewegbare Kontaktstücke sowie ein Gettermaterial angeordnet sind.The present invention is concerned with vacuum circuit breakers for V / echselstrora, where two in one housing relatively movable contact pieces and a getter material are arranged.

Das zuverlässige Arbeiten von Vakuum-Leistungsschaltern hängt au einem wesentlichen Teil davon ab, daß in der SchaItkammer stets ein Druck von weniger als 10 Torr besteht. Steigt der Druck erheblich über diesen Wert, beispielsweise auch nur kurzzeitig auf 10 ϊογγ, so wird die dielektrische Festigkeit des Vakuums beeinträchtigt und die Wahrscheinlichkeit eines Durchschlages zwischen den Spannung führenden Seilen des Schalters nimmt stark zu. Auch das Absehaltverniögen des Vakuumschalters wird durch zu hohen Druck verringert. So kann beim Abschalten unter Umständen der Lichtbogen stehen bleiben, oder es kann beim Einschwingen der wiederkehrenden Spannung, wobei vorübergebend der doppelte Wert der Nennspannung auftreten kann, zu einer Rückzündung kommen. In diesem Fall kann der Vakuumschalter beschädigt oder sogar unbrauchbar werden. Außerdem können durch ein Versagen des Vakuumschalters Schäden in dem über ihn gespeisten Stromkreis bzw. den darin befindlichen elektrischen Geräten verursacht werden.The reliable operation of vacuum circuit breakers depends largely on the fact that there is always a pressure of less than 10 Torr in the switching chamber. If the pressure rises significantly above this value, for example only briefly to 10 ϊογγ, the dielectric strength of the vacuum is impaired and the probability of a breakdown between the voltage-carrying cables of the switch increases significantly. The lack of vacuum switch disconnection is also reduced if the pressure is too high. When switching off, the arc may stand still, or reignition may occur when the recurring voltage settles, whereby twice the value of the nominal voltage can temporarily occur. In this case, the vacuum switch can be damaged or even unusable. In addition, failure of the vacuum switch can cause damage to the electrical circuit supplied by it or to the electrical devices in it.

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Druckanstiege in der Sehaltkammer des Vakuumschalter werden zum Teil durch Case hervorgerufen, die unter dem Einfluß des Lichtbogens von den Oberflächen und aus dem Inneren der Kontaktstücke freigesetzt werden» Lichtbogen treten sowohl beim Ausschalten» aber auch beim Einschalten auf, wenn sich die Kontaktstücke ausgehend von dem beispielsweise etwa 12 mm betragenden Abstand in der Offenstellung bis auf einen Abstand genähert haben, bei dem die anliegende Spannung die Funkenstrecke durchschlagen kann= Der sich daran anschließende Lichtbogen bleibt bestehen, bis die Kontaktstücke die Schließstellung erreicht haben»Pressure rises in the holding chamber of the vacuum switch partly caused by Case, which was influenced by the Arcing from the surfaces and from inside the contact pieces »Arcs occur both when switching off» but also when switching on when the contact pieces are starting from the distance, for example approximately 12 mm, in the open position, approximated to a distance at which the applied voltage can break through the spark gap = the subsequent arc remains exist until the contact pieces have reached the closed position »

Durch die vom Lichtbogen hervorgerufene Erosion der Kontaktmaterialien werden Gase freigesetzt, die an der Oberfläche der Kontaktstücke und im Kontaktstückraaterial selbst gebunden sind. Hierbei kann es sich beispielsweise um Wasserstoff, Kohlenmonoxyd und Kohlendioxyd handeln. Eine mit Gasabgabe verbundene Erosion der Kontaktstücke tritt im übrigen nicht nur beim Schließen unä öffnen der Kontaktstücke, sondern auch bei unter Last geschlossenen Kontakten auf. Die freigesetzten Gase lagern sich zum Teil an die Wandungen der Schaltkammer an und bilden eine Art von Verschmutzung, welche die dielektrische Festigkeit der befallenden Teile herabsetzt. Ein anderer Teil der Gase erhöht inagesamt den Druck in der Schaltkammer.The erosion of the contact materials caused by the arc releases gases that are bound on the surface of the contact pieces and in the contact piece material itself. This can be, for example, hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide. Incidentally, erosion of the contact pieces associated with the release of gas occurs not only when the contact pieces are closed and opened, but also when the contacts are closed under load. The released gases are partly deposited on the walls of the switching chamber and form a type of contamination which reduces the dielectric strength of the affected parts. Another part of the gases inagesamt increases the pressure in the switching chamber.

Durch sorgfältige Entgasung der verwendeten Kontaktmaterxalxen kann die Freisetzung von Gasen durch Lichtbogen verringert werden. Eine Entgasung, beispielsweise durch starkes Erhitzen, bis zu der gewünschten Reinheit des Kontaktmaterials von 1 : 1 Mill, ist jedoch sehr aufwendig und schwierig. Es kommt hinzu, daß man bei der Entgasung nicht so hohe Temperaturen anwenden kann, wie sie unter dem Einfluß des Lichtbogens imCareful degassing of the contact materials used can reduce the release of gases from arcing will. Degassing, for example by vigorous heating, until the contact material is of the desired purity 1: 1 mill, but it is very complex and difficult. In addition, the temperatures involved in degassing are not so high can apply as they are under the influence of the arc in

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Schalterbetrieb auftreten. Es liegt hier die umgekehrte Situation wie bei Elektronenröhren vor, bei denen man die Elektrodenmaterialien zur Entgasung höheren Temperaturen unterwerfen kann, als sie im Betrieb der Röhren auftreten. Schwierigkeiten mit der (Ja afrei set zung treten deshalb bei Elektronenröhren nicht auf.Switch operation occur. The situation here is the opposite of that with electron tubes, in which the Electrode materials for degassing higher temperatures as they occur in the operation of the tubes. Difficulties with the release of yes therefore do not occur with electron tubes.

Bei Elektronenröhren ist es bereits bekannt, zur Bindung von Restgasen ein Gettermaterial, z.B. Barium, im Inneren der Röhre anzubringen» Ferner ist es durch die USA-Patentschrift 3 090 852 bekanntgeworden, im Inneren eines Vakuumschalters Gettermaterial anzuordnen, das durch Erhitzung aktiviert wird* Die Erhitzung geschieht auf elektrischem Wege mittels eines Sättigungstransformators, der von dem über den Schalter fließenden Strom erregt wird.In the case of electron tubes, it is already known to use a getter material, e.g. barium, inside the To attach the tube »It is also known from US Pat. No. 3,090,852, inside a vacuum switch To arrange getter material that is activated by heating * The heating is done electrically by means of a Saturation transformer by the one above the switch flowing current is excited.

Die Erfindung verbessert mit einfachen Mitteln die Gasbindung in Vakuumschaltern, die ein Gettermaterial enthalten. Gemäß der Erfindung geschieht dies dadurch, daß das Gettermaterial in der Nähe des Gebietes der lichtbogenbildung derart angeordnet ist, daß es beim Brennen eines Lichtbogens verdampft oder versprüht wird. In dieser feinverteilten Form ist das Gettermaterial besonders aktiv und kann deshalb vom Lichtbogen freigesetzte Gase rasch binden. Die Reaktion der Gase mit dem Gettermaterial geschieht dabei sowohl in der frischen Getterschicht, die auf den Innenwandungen der Schaltkammer, beispielsweise einem Kondensationsschirm, beim Versprühen und Verdampfen gebildet worden ist, als auch während des Übertrittes des Gettermaterials von dem Gettervorrat zu den genannten Stellen» Wie Versuche ergeben haben, herrschen in Vakuumschaltern mit einer Anordnung gemäß der Erfindung erhebliche niedrigere Drücke als in anderen Vakuumschaltern»The invention improves the gas binding in vacuum switches that contain a getter material by simple means. According to According to the invention, this is done in that the getter material is arranged in such a way in the vicinity of the area of the arc formation is that when an arc is struck, it is vaporized or sprayed. In this finely divided form it is Getter material is particularly active and can therefore quickly bind gases released by the arc. The reaction of the gases with the Getter material happens both in the fresh getter layer on the inner walls of the switching chamber, for example a condensation screen formed during spraying and evaporation, as well as during the passage of the getter material from the getter supply to the points mentioned »As tests have shown, in vacuum switches with a Arrangement according to the invention considerably lower pressures than in other vacuum switches »

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Als Gettermaterialien eignen sich für die Zwecke der Erfindung vor allem die hoehschmelzenden Metalle der Gruppe, die aus Titan,Tantal, Columbium, Zirkon, Wolfram und Molybdän besteht. Diese Metalle reagieren als frische elementare Schicht oder als versprühte Teilchen in erhitztem Zustand mit den vom Lichtbogen freigesetzten Gasen unter Bildung stabiler Verbindungen, beispielsweise von Nitriden und Oxyden, wenn es sich um die Gase Stickstoff und Sauersfoff handelt. Auch komplexe MolekUle, wie z.B. Kohlenwasserstoffe, werden von den genannten Gettermaterialien gebunden.As getter materials are suitable for the purposes of the invention above all the refractory metals of the group consisting of titanium, tantalum, columbium, zirconium, tungsten and molybdenum. These metals react as fresh elementary layers or as sprayed particles in a heated state with those from the arc released gases with the formation of stable compounds, for example of nitrides and oxides, if it is the Gases nitrogen and oxygen are involved. Even complex molecules such as hydrocarbons, are bound by the getter materials mentioned.

Im Rahmen der Erfindung kann beispielsweise ein Körper aus einem Gettermaterial der genannten Art auf der Bückseite mindestens eines der Kontaktstücke angeordnet sein. Eine andere Möglichkeit besteht darin, das Gettermaterial in Gestalt eines Ringes außerha.lb der Kontaktfläche mindestens eines der Kontaktstücke vorzusehen.In the context of the invention, for example, a body made of a getter material of the type mentioned can be placed on the back side at least one of the contact pieces can be arranged. Another possibility is to use the getter material in the form of a Ring outside the contact surface of at least one of the contact pieces to be provided.

Die letztgenannte Art der Anbringung des Gettermaterials kann in Weiterbildung der Erfindung auch in Verbindung mit einer Kontaktanordnung nach der USA-Patentschrift 3 182 156 verwendet werden. Me Kontaktstücke nach dieser Patentschrift besitzen einen der Lichtbogenzündung dienenden Teil aus einem Metall bzw. einer Legierung mit niedriger Abreißstromstärke, wie z.B. Kupfer, Zinn, Antimon, Blei, Zink, Wismut oder anderen Metallen. Ferner haben die Kontaktstücke einen äußeren, dem Lichtbogenlauf dienenden Bereich, der den Bereich der Lichtbogenzündung umgibt und der mit spiralig angeordnete Nuten versehen ist, um den Lichtbogen durch magnetische Blasung .η Umlauf zu -»ersetzen. Im' Rahmen der vorliegenden Erfindung kann das Gettermaterial im Bereich des Lichtbogenlaufes angeordnet sein.The latter type of attachment of the getter material can In a further development of the invention, it is also used in conjunction with a contact arrangement according to US Pat. No. 3,182,156 will. Me contact pieces according to this patent specification have a part made of a metal for arc ignition or an alloy with a low chopping current strength, such as copper, tin, antimony, lead, zinc, bismuth or other metals. Furthermore, the contact pieces have an outer area which is used to run the arc and which is the area of the arc ignition surrounds and is provided with spirally arranged grooves to replace the arc by magnetic blowing .η circulation to - ». In the context of the present invention, the getter material can be arranged in the area of the arc path.

Das Gettermaterial kann aber auch in einem der Kontaktstücke selbst enthalten sein. Dies kann im Rahmen der Erfindung durch ' einen Aufbau der Kontaktstücke erzielt werden, bei dem mindestensHowever, the getter material can also be in one of the contact pieces even be included. This can be achieved within the scope of the invention by 'a structure of the contact pieces in which at least

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eines der Kontaktstucke aus einem gutleitenden Trägermetall und in diesem eingebettetem Gettermaterial bestehen. Man erhält auf diese Weise eine Art Verbundwerkstoff, dessen leitfähigkeit hoch und dessen Übergangswiderstand gering ist, wobei zugleich auch die Abriebfestigkeit und Klebwidrigkeit den Anfordeiungen genügen. Das Gettermaterial befindet sich in unmittelbarer Nähe des Gebietes der Lichtbogenbildung, nämlich dort, wo der Lichtbogen entsteht, so daß durch den Lichtbogen freigesetzte Gase an Ort und Stelle gebunden v/erden.one of the contact pieces made of a highly conductive carrier metal and exist in this embedded getter material. In this way, a type of composite material is obtained whose conductivity is high and its contact resistance is low, while at the same time the abrasion resistance and tack resistance also meet the requirements. The getter material is located in the immediate vicinity of the area of the arc formation, namely where the arc occurs arises so that gases released by the arc are bound in place.

Die erwähnten Fasern oder Drähte können am einfachsten so in den Irägerv/erkstoff eingebettet sein, daß sie an der Oberfläche des Kontaktstückes eine zufällige Verteilung aufweisen. Jedoch können die Fasern oder Drähte aus Gettermaterial auch parallel ausgerichtet und senkrecht zur Kontaktfläche angeordnet sein, /.la Trägerwerkstoffe eignen sich vor allem die gut leitenden Metalle Kupfer, Silber und Legierungen auf der Basis dieser Metalle.The fibers or wires mentioned are easiest to insert in this way the Iträgererv / erstoff be embedded that they have a random distribution on the surface of the contact piece. However the fibers or wires made of getter material can also be aligned parallel and perpendicular to the contact surface, /.la carrier materials are particularly suitable for the highly conductive ones Metals copper, silver and alloys based on these metals.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand mehrerer Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Figuren erläutert. The invention is explained below using several exemplary embodiments in conjunction with the figures.

Fig. 1 ist ein vertikaler Schnitt eines Vakuum-Leistungsschalters, von dem ein Kontaktstück in Fig. 2 in stark vergrößerter Teilansicht gezeigt ist.Fig. 1 is a vertical section of a vacuum circuit breaker, of which a contact piece in Fig. 2 in a greatly enlarged partial view is shown.

Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform eines Kontaktstückes, wobei die Ansicht teilweise im Schnitt entlang der Linie III-III der Fig. 4 dargestellt ist. Fig. 4 ist eine Draufsieht des in Fig. 3 dargestellten KontaktStückes.Fig. 3 shows another embodiment of a contact piece, the view partially in section along the line III-III 4 is shown. Fig. 4 is a plan view of the in Fig. 3 shown contact piece.

In Fig. 5 ist eine Anzahl kurzer Fasern oder Drähte eines Gettermetalls gezeigt.In Fig. 5 is a number of short fibers or wires of getter metal shown.

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Fig. 6 veranschaulicht die in Fig. 5 gezeigten Fasern nach "der Zusammenpressung zur Gestalt eines KontaktStückes.Fig. 6 illustrates the fibers shown in Fig. 5 after "the Compression to form a contact piece.

Fig. 7 zeigt einen Induktionsofen zur Tränkung zusammengepreßter Fasern nach Fig. 6 mit einem gut leitenden Trägermetall im "Vakuum oder in Wasserstoff atmosphäre.Fig. 7 shows an induction furnace for impregnating compressed fibers according to FIG. 6 with a highly conductive carrier metal in the "Vacuum or in a hydrogen atmosphere.

Fig. 8 zeigt eine andere Ausführungsform eines KontaktStückes«Fig. 8 shows another embodiment of a contact piece «

Fig. 9 zeigt ein Kontaktstück, das durch Tränkung des zusammengepreßten Körpers nach Fig. 6 mit einem gut leitenden Metall in | der Vorrichtung nach Fig. 7 hergestellt ist.Fig. 9 shows a contact piece, which by impregnating the compressed body of FIG. 6 with a highly conductive metal in | the device of FIG. 7 is made.

In Fig. 10 ist ein aus Gettermaterial und Trägerwerkstoff gebildeter Verbundkörper gezeigt, der in eine Anzahl von Kontaktgliedern aufgeteilt ist.In Fig. 10 is a formed from getter material and carrier material Composite body shown divided into a number of contact members.

Eine vergrößerte Ansicht einer der in Fig. 10 gezeigten Schnittflächen ist in Fig. 11 dargestellt.An enlarged view of one of the cut surfaces shown in FIG. 10 is shown in FIG.

Die Fig. 12 und 13 veranschaulichen ähnliche Verbundkörper wie j?ig. 10.Figures 12 and 13 illustrate composite bodies similar to that of FIG j? y. 10.

In Fig. 14 ist ein Schnitt durch ein Kontaktsystem gezeigt, bei ' dem ein der Lichtbogenzündung dienender Bereich und ein dem Lichtbogenlauf dienender Bereich vorgesehen ist. Eine perspektivische Ansicht eines der Kontaktstücke dieses Kontaktsystems ist in Fig. 15 dargestellt.14 shows a section through a contact system at 'which is provided with an area serving for arc ignition and an area serving for arc passage. A perspective A view of one of the contact pieces of this contact system is shown in FIG.

Die Fig. 16 dient zur Veranschaulichung der Herstellung von Kontaktstücken aus Metallpulver durch Sinterung in einem Induktionsofen des in Fig. 7 gezeigten Typs.16 serves to illustrate the production of contact pieces from metal powder by sintering in an induction furnace of the type shown in FIG.

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Die -B'ig. 1 zeigt ein hochevakuiertes Gehäuse 1, daa einen Mantel 2 aus geeignetem Isoliermaterial, z.B. Glas, und zwei Endkappen 3 und 4 aus Metall umfaßt, welche die Enden des Mantels 2 verschließen. Zwischen den Endkappen 3 und 4 und dem · Mantel 2 sind Dichtungen 5 vorgesehen. Der normale Druck in dem Gehäuse 1 ist unter statischen bedingungen kleiner als 10 Torr, so daß eine angemessene Sicherheit dafür gegeben ist, daß die mittlere freie Weglänge der Elektronen größer als die Durchschlagwege im Gehäuse ist.The -B'ig. 1 shows a highly evacuated housing 1, daa one Jacket 2 made of suitable insulating material, e.g. Close jacket 2. Seals 5 are provided between the end caps 3 and 4 and the jacket 2. The normal pressure in that Housing 1 is less than 10 Torr under static conditions, so that there is reasonable assurance that the mean free path of the electrons is greater than the breakdown paths is in the housing.

Innerhalb des Gehäuses 1 befinden sich zwei relativ zueinander bewegbare scheibenförmige Kontaktstücke" 7 und 8, die in der Offenstellung des Schalters in ausgezogenen Linien dargestellt sind. Sind die Kontaktstücke getrennt, so ist zwischen ihnen eine Lichtbogenstrecke 9 vorhanden. Das obere Kontaktstück 7 ist feststehend angeordnet und auf geeignete Weise an einem Leiterstab 10 befestigt, der mit der oberen Endkappe 3 fest verbunden ist. Das untere Kontaktstück θ ist beweglich angeordnet lud mit einer leitenden Betätigungsstange 11 verbunden, die sich durch eine öffnung 12 in der unteren Endkappe 4 erstreckt. Ein beweglicher Metallbalgen 13 bildet eine Dichtung zwisiien der Endkappe 4 und der Betätigungsstange 11.Within the housing 1 there are two disk-shaped contact pieces "7 and 8, which are movable relative to one another and which are in the Open position of the switch shown in solid lines are. If the contact pieces are separated, there is an arc gap 9 between them. The upper contact piece 7 is fixedly arranged and fastened in a suitable manner to a conductor bar 10 which is firmly connected to the upper end cap 3 is. The lower contact piece θ is movably arranged and connected to a conductive operating rod 11, which extends extends through an opening 12 in the lower end cap 4. A movable metal bellows 13 forms a seal between the End cap 4 and the operating rod 11.

Mit dem unteren Ende der Betätigungsstange 11 ist eine geeignete Antriebsvorrichtung gekuppelt, um das bewegliche Kontaktstück 8 nach oben bis in die durch eine strichpunktierte Linie angedeutete geschlossene Stellung zu bringen. Der Hub beträgt hierbei etwa 12 mm.With the lower end of the operating rod 11, a suitable drive device is coupled to the movable contact piece 8 up to the closed position indicated by a dash-dotted line. The stroke is here about 12 mm.

Der schematisch angedeutete Lichtbogen 15 > der im Zwischenraum zwischen den Kontaktstücken gebildet wird, verdampft beim öffnen und auch beim Schließen der Kontaktstücke 7 und 8 einen Teil des Kontaktstückmaterials, das sich in Richtung des Mantels 2 verteilt. Bei dem dargestellten Schalter werden die isolierendenThe schematically indicated arc 15> that in the space is formed between the contact pieces, evaporates when opening and also when closing the contact pieces 7 and 8 part of the Contact piece material which is distributed in the direction of the jacket 2. In the case of the switch shown, the isolating

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Oberflächen des Gehäuses 1 vor der Kondensation des Metalldampf es durch einen rohrförmigen Metallschirm 16 geschützt, der an dem Mantel 2 in geeigneter Weise abgestutzt ist und vorzugsweise gegenüber den beiden Endkappen 3 und 4 isoliert ist. Um den Dämpfen die Möglichkeit zur Umgehung des Schirmes 16 zu nehmen, sind an den gegenüberliegenden Enden des Schirmes 16 besondere Sndschirme 17 und 18 vorgesehen.Surfaces of the housing 1 before the condensation of the metal vapor it is protected by a tubular metal screen 16 which is braced on the jacket 2 in a suitable manner and preferably isolated from the two end caps 3 and 4 is. In order to take away the possibility of the vapors to bypass the screen 16, there are at the opposite ends of the screen 16 special screens 17 and 18 are provided.

Die von den Lichtbogen freigesetzten Gase werden durch ein Gettermaterial, z.B. Titan oder Zirkon beseitigt. Wie in Fig. 1 und in Fig. 2 in vergrößerter Darstellung gezeigt ist, befindet sich auf der Rückseite des einen oder auch beider Kontaktstücke 7 bzw. 8 eine Scheibe 20 aus Titan. Diese Anordnung des Gettermaterials in einer relativ geschützten Stellung eignet sich für Schalter mit Nennströmen über 8 oder 10 000 A. Durch Veränderung des Abstandes zwischen der Scneibe 20 und dem Kontaktstück 7 bzw. 8 kann die Freisetzung von Gettermaterial beeinflußt werden, da die Flächen 22 der Scheibe 20 von der Entladung unterschiedlich erfaßt werden. Das Kontaktstück gemäß Fig. 2 hat bei praktischen Versuchen insgesamt 1 200 000 A abgeschaltet. Die Versprühung von. Titan, die daraus resultiert, daß die Scheibe 20 an der mit einer Abschaltung oder Einschaltung verbundenen allgemeinen Entladung ausgesetzt ist, veranlaßt eine frische Ablagerung 21 von Titan auf dem Schirm 16 und anderen Oberflächen des Vakuumschalters, die infolge ihrer großen Fläche und ihrer anfänglichen Sauberkeit und Freiheit von absorbierten Gasen eine sehr hohe Getterungsgeschwindigkeit aufweist. Ein solcher Getterungsvorgang findet auch während des ^bertritts der Titanionen und Titanatorae zu den Wänden des Vakuumschalters statt..The gases released by the arc are removed by a getter material, e.g. titanium or zirconium. As in Fig. 1 and shown in Fig. 2 in an enlarged view, is located on the back of one or both Contact pieces 7 and 8, respectively, a disc 20 made of titanium. This arrangement of the getter material in a relatively protected Position is suitable for switches with rated currents above 8 or 10,000 A. By changing the distance between the Scneibe 20 and the contact piece 7 and 8, respectively, can prevent the release be influenced by getter material, since the surfaces 22 of the disc 20 are covered differently by the discharge. The contact piece according to FIG. 2 has switched off a total of 1,200,000 A in practical tests. The spray of. Titanium, which results in the disc 20 at the general discharge associated with a shutdown or turn-on exposed causes a fresh deposition 21 of titanium on the screen 16 and other surfaces of the vacuum interrupter, which has a very high gettering speed due to its large area and its initial cleanliness and freedom from absorbed gases having. Such a gettering process also takes place during the passage of the titanium ions and titanatorae to the walls of the vacuum switch instead.

Das Gettermaterial kann auch in einem anderen Gebiet des Vakuumschalters angeordnet sein, wo es der Lichtbogenwärme ausgesetzt ist. Geeignete Gebiete sind der Kondensationsschirm 16 und dieThe getter material can also be in another area of the vacuum interrupter be located where it is exposed to the heat of the arc. Suitable areas are the condensation screen 16 and the

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Bndachirme 17 und 18 ebenso wie die Kontaktstücke 7 und 8. Ausgeriommen sind jedoch Stellen des VakuumschaItera, von denen aua das Gettermaterial gegen den Mantel 2 geworfen würde, da dies die dielektrische Festigkeit der Umhüllung 2 beeinträchtigen und vorzeitige Überschläge verursachen würde. Ferner empfiehlt es sich, die fläche χ in Fig. 2 und in Fig. 8 sowie die fläche 8' in Fig. 3 und die Fläche 19 in Fig. 14 auszuschließen.Band roof shields 17 and 18 as well as the contact pieces 7 and 8. Removed are, however, places of the vacuum switch, of which aua the getter material would be thrown against the cladding 2, since this would impair the dielectric strength of the cladding 2 and would cause premature flashovers. It is also recommended that the area χ in Fig. 2 and in Fig. 8 and the area 8 'in FIG. 3 and the area 19 in FIG. 14 to be excluded.

Die unmittelbar mit dem Lichtbogen 15 in Berührung tretenden Teile können aus Kupfer und Kupferlegierungen hergestellt sein, um ein Kleben der Kontaktstücke zu vermeiden und um niedrige Abreißstromstärken zu erhalten.The parts that come directly into contact with the arc 15 can be made of copper and copper alloys, in order to avoid sticking of the contact pieces and to obtain low chopping currents.

Die Erosion der dem Lichtbogen 15 ausgesetzten Kontaktstücke 7 und 8 und das Maß der von ihnen ausgehenden Gasentwicklung ist eine Funktion des Abschalt stromes. Die Anordnung von Gettermaterial gemäß der Erfindung hat somit die Eigenart der Selbstanpassung, wobei die Fähigkeit zur Getterung im Verhältnis zum Getterungsbedarf erhöht wird.The erosion of the contact pieces 7 exposed to the arc 15 and 8 and the amount of gas generated by them is a function of the cut-off current. The arrangement of getter material according to the invention thus has the peculiarity of self-adaptation, with the ability to gettering in relation to the Gettering requirement is increased.

Die Figuren 5 und 4 veranschaulichen einen abgewandelten Typ eines Kontaktstückes 24, bei dem ein Ring 25 aus Titan oder Zirkon mit der Rückseite des knopfartigen KontaktStückes 8 durch Hartlötung verbunden ist. Da sich Titanlegierungen mit Kupfer rasch mischen, kommt es bei der Herstellung des Kontaktstückes 24 darauf an, die Kupfer-Titan-Verbindung 26 nicht zu hohen Temperaturen auszusetzen. Bei 9OO°0 bildet sich ein niedrig schmelzendes Eutektikum. Bei der Herstellung des Kontaktstückes 24 wurde deshalb auch so vorgegangen, daß die Titanscheibe 25 mit dem Kupferteil 81 ohne Lot dadurch verbunden wurde, daß die Kupfer-Titan-Anordnung 24 im Vakuum auf 90O0C erwärmt und dann die Hartlötung dem sich an den Berührungsflächen billenden Eutektikum überlassen wurde. Beide Bauteile des Kontaktstückes 24 wurden vor dem beschriebenen Verbindungs-Figures 5 and 4 illustrate a modified type of contact piece 24, in which a ring 25 made of titanium or zirconium is connected to the back of the button-like contact piece 8 by brazing. Since titanium alloys mix quickly with copper, it is important in the manufacture of the contact piece 24 not to expose the copper-titanium connection 26 to excessive temperatures. At 900 ° 0 a low-melting eutectic forms. When producing the contact piece 24, the procedure was that the titanium disk 25 was connected to the copper part 8 1 without solder by heating the copper-titanium arrangement 24 to 90O 0 C in a vacuum and then brazing the Contact surfaces approved eutectic was left. Both components of the contact piece 24 were before the described connection

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Vorgang bei hoher Temperatur und einem Druck im Bereich von 10" bis 10" Torr entgast. Es ist jedoch wichtig, den Vakuumschalter ao zu konstruieren, daß im Betrieb im Bereich des Abschaltvermögens keine Temperaturen auftreten, welche die eutektische Temperatur überschreiten.Process degassed at high temperature and pressure in the range of 10 "to 10" Torr. However, it is important to have the vacuum switch ao to construct that during operation in the range of the disconnection capacity no temperatures occur which the Exceed eutectic temperature.

Das mit der Anwendung von Kupfer-Titan-Anordnungen verbundene Problem der Löslichkeit bei hoher Temperatur besteht nicht bei Anordnungen mit Kupfer und Tantal, Molybdän oder Wolfram, da diese hochschmelzenden Metalle eine außerordentlich niedrige Löslichkeit für Kupfer und umgekehrt aufweisen. Deshalb kann die Kupfer-Guß-Technik angewandt werden, wenn Tantal, Wol-fram oder Molybdänmischungen als Materialien für den Gettervorrat vorgesehen sind.The problem of solubility at high temperature associated with the use of copper-titanium assemblies does not exist Arrangements with copper and tantalum, molybdenum or tungsten, as these refractory metals have an extremely low level Have solubility for copper and vice versa. Therefore, the copper casting technique can be used when tantalum, tung-fram or molybdenum mixtures are provided as materials for the getter supply.

Die geringe Legierungsneigung zwischen Kupfer und Tantal, Wolfram und Molybdän trägt dazu bei, die Leitfähigkeit des Kupfers groß zu halten.The low alloying tendency between copper and tantalum, tungsten and molybdenum contributes to the conductivity of the Keep copper's big.

In machen Fällen ist es im Interesse einer Erhöhung der Wärmeableitung des Elektrodensystems wünschenswert, anstelle eines einheitlichen Körpers aus Gettermaterial eine aus zwei oder mehreren Metallen bestehende Verbundanordnung zu verwenden. Z.B» kann die hohe Wärmeleitfähigkeit von Kupfer durch eine Methode ausgenutzt werden, bei der Molybdän, Tantal oder Wolfram entweder in Form dünner Drähte oder in Pulverform in Kupfer als Trägerwerkstoff eingebettet sind, wie noch beschrieben wird.In some cases it is in the interest of increasing the heat dissipation of the electrode system is desirable, instead of a single body of getter material, one of two or composite arrangement consisting of several metals. For example, the high thermal conductivity of copper can be achieved by a method be exploited in the case of molybdenum, tantalum or tungsten either in the form of thin wires or in powder form in copper as Carrier material are embedded, as will be described below.

Ein geeignetes Verfahren zur Herstellung eines Kontaktstückes, das aus mit Kupfer getränktem Tantal, Wolfram oder Molybdän besteht, verläuft folgendermaßen:A suitable method for producing a contact piece made of tantalum, tungsten or molybdenum impregnated with copper, proceeds as follows:

Man geht von einem Gewichtsanteil des hochschraelzenden Metalls von 60 $> aus. Unter Verwendung von Tantaldraht mit 0,12? mm DickeIt is assumed that the proportion by weight of the highly refractory metal is $ 60. Using 0.12? Tantalum wire mm thickness

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»09841/093·? —»09841/093 ·? -

ORIGiMAL INSPECTEDORIGiMAL INSPECTED

PIA 69/8002PIA 69/8002

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preßt man in einer geeigneten Vorrichtung eine Kugel aus Draht zu einem kleinen Knopf 23'(JPIg. 7)» der etwa 25 mm Länge und einen Durchmesser von etwa 37 mm aufweist. Dann legt man den Knopf 23 in einen entgasten Schmelztiegel 28 aus Graphit von etv/a 37 mm Durchmesser, wie es in Fig. 7 gezeigt ist. Hierauf legt man die gewünschte Menge Kupfer auf den Knopf 23. Man erhitzt nun das Kupfer im Vakuum durch geeignete Verfahren, z.B. durch Hochfrequenzerwärmung bis zum Schmelzen. Wenn das Kupfer schmilzt, durchtränkt es den Knopf 23 durch Kapillarwirkung. Durch Anpassung des Prozentsatzes des Gettermaterials kann man für die gewünschte Freisetzung von Gettermaterial als funktion der eistungsbemessung des Schalters sorgen. Der Prozentsatz des Gettermaterials in dem leitenden Trägerwerkstoff, bei dem es sich um Kupfer, Silber oder Gold handeln kann, liegt zwischen 5 und 97 #.one presses a ball of wire in a suitable device to a small button 23 '(JPIg. 7) »about 25 mm long and has a diameter of about 37 mm. The button 23 is then placed in a degassed crucible 28 made of graphite about 37 mm in diameter, as shown in FIG. 7. The desired amount of copper is then placed on button 23. It is heated Now the copper in a vacuum using suitable processes, e.g. high-frequency heating until it melts. If the copper melts, it soaks the button 23 by capillary action. By adjusting the percentage of getter material one can ensure the desired release of getter material as a function of the power rating of the switch. The percentage of the getter material in the conductive carrier material, which can be copper, silver or gold, lies between 5 and 97 #.

Die beschriebene Tantal-Kupfer-Mischung kann auch als Srsatz der in den Figuren 14 und 15 gezeigten bekannten Kontaktteile 32 vexwendet werden, wie sie in der USA-Patentschrift 3 182 156 * beschrieben ist. Die Kontaktstücke nach dieser Patentschrift besitzen einen der Lichtbogenzündung dienenden Bereich 19 aus einem Metall oder einer Legierung mit niedriger Abreißstromstärke, z.B. Kupfer mit Zinn, Antimon, Blei, Zink, Wismut oder anderen Metallen. Das äußere, dem Lichtbogenlauf dienende Teil 32 in Fig. 14 kann dagegen für die Unterbrechung hoher Ströme ausgelegt und als Tantal-Kupfer-Verbund-Elektrode hergestellt sein, wie sie hier beschrieben ist. Der Vorteil bei der Verwendung solcher Kontaktstücke besteht darin, daß der Getter bei der Herstellung des Schalters weniger aufwendige Entgasungsvorgänge ermöglicht.The tantalum-copper mixture described can also be used as a substitute the known contact parts 32 shown in FIGS. 14 and 15 are used, as they are in US Pat. No. 3,182,156 * is described. The contact pieces according to this patent specification have an area 19 serving for arc ignition a metal or an alloy with a low chopping current strength, e.g. copper with tin, antimony, lead, zinc, bismuth or other metals. On the other hand, the outer part 32 in FIG. 14 serving the arc path can be higher for the interruption Currents designed and manufactured as a tantalum-copper composite electrode as it is described here. The advantage of using such contact pieces is that the Getter allows less complex degassing processes in the manufacture of the switch.

Im folgenden werden Verfahren zur Herstellung von Kontaktstücken beschrieben, die Fasern oder Drähte aus einem der genannten hochschmelzenden Gettermetalle und ein gut leitendes Metall, wie Silber oder Kupfer enthalten.In the following, methods for the production of contact pieces are described, the fibers or wires from one of the named contain refractory getter metals and a highly conductive metal such as silver or copper.

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Wie in der USA-Patentschrift 2 295 338 dargelegt ist, kann man eine solche Konstruktion durch Einpressen einer Anzahl von Stäben aus Tantal, Wolfram, Molybdän oder einem anderen Metall in eine Gießform, in die das geschmolzene Tränkmetall gegossen wird, erhalten. In den folgenden Beispielen werden Kombinationen von Silber und Wolfram als Beispiele angeführt. Eine bevorzugte Materialkombination ist Kupfer und Tantal.As set forth in U.S. Patent No. 2,295,338, one can such a construction by pressing in a number of rods made of tantalum, tungsten, molybdenum or some other metal into a casting mold into which the molten impregnation metal is poured. The following examples use combinations of silver and tungsten are given as examples. A preferred combination of materials is copper and tantalum.

In Fig. 10 ist ein Stab dargestellt, der eine Anzahl von Drähten 36 eines Gettermetalls enthält, beispielsweise aus Tantal, Wolfram oder Molybdän. Die Drähte 36 sind in einen Grundkörper aus gut leitendem Metall 37, beispielsweise Kupfer oder Silber eingebettet. Ein geeignetes Verfahren zur Herstellung der Kontaktglieder 34 in Pig. 10 besteht in der Bündelung der Drähte 36 in allgemein paralleler Ausrichtung, wobei der Abstand zwischen den Drähten lediglich durch die gegenseitige Berührung bestimmt wird. Die gebündelten Drähte 36 werden dann durch eine nicht gezeigte Umwicklung mit Drähten oder Pasern oder anderen geeigneten Mitteln an mehreren Stellen zusammengehalten«. JJie gebündelten Pasern 36 werden dann durch ein Bad von geschmolzenem Tränkmetall gleichmäßig durchgezogen. Das Tränkmetall 37 läßt man abkühlen unf festwerden, worauf der Stab 35, wie in Pig. 10 gezeigt, mittels einer Trennscheibe oder eines anderen geeigneten Werkzeuges in einzelne Kontaktglieder 34 zerschnitten werden kann. Die an den äußeren Enden der äußeren Kontaktglieder 39 vorstehenden Drähte 36 werden dann mit einem Schleifwerkzeug abgetrennt, so daß jedes der äußeren Kontaktglieder 39 an beiden Enden eine Kont aktflache 38 erhält =In Fig. 10 a rod is shown which contains a number of wires 36 of a getter metal, for example made of tantalum, Tungsten or molybdenum. The wires 36 are in a base body made of highly conductive metal 37, for example copper or silver embedded. One suitable method for making contact members 34 in Pig. 10 consists in bundling the wires 36 in generally parallel alignment, the distance between the wires being merely due to mutual contact is determined. The bundled wires 36 are then by a not shown wrapping with wires or fibers or other suitable means held together in several places «. The bundled strands 36 are then passed through a bath of molten Impregnation metal pulled through evenly. The impregnation metal 37 is allowed to cool and solidify, whereupon the rod 35, as in Pig. 10, into individual contact members by means of a cutting disk or some other suitable tool 34 can be cut up. The wires 36 protruding from the outer ends of the outer contact members 39 are then separated with a grinding tool, so that each of the outer contact members 39 receives a Kontaktflache 38 at both ends =

Pig. 11 stellt eine der Kontaktflächen 38 der in Pig. 10 gezeigten Kontaktglieder 34 dar, zu deren Herstellung Drähte 36 aus Wolfram mit einem Durchmesser von 0,127 mm verwendet wurde. Das in Pig. 11 gezeigte Kontaktglied enthält etwa 25 Gewichtsprozent Silber und 75 Gewichtsprozent Wolfram. Dieses VerhältnisPig. 11 depicts one of the contact surfaces 38 in Pig. 10 shown Contact members 34, for the manufacture of which wires 36 made of tungsten with a diameter of 0.127 mm were used. That in Pig. The contact member shown in Figure 11 contains about 25 weight percent silver and 75 weight percent tungsten. This relationship

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kann durch Änderung des Packungsgrades des Bündels aus Wolframdrähten und/oder durch Änderung des Durchmessers der Wolframdrähte variiert werden.can be done by changing the degree of packing of the bundle of tungsten wires and / or can be varied by changing the diameter of the tungsten wires.

Ein weiteres Verfahren zur Herstellung der in Fig. 10 gezeigten Kontaktglieder 34 besteht darin, eine bestimmte Menge eines gut leitenden Metalls in einem StUck oder in Pulverform in eine nicht dargestellte Gießform zu geben. Dann wird eine Vielzahl von Drähten 36 in allgemein paralleler Ausrichtung gebündelt und dann in der Gießform auf das gut leitende Metall gelegt, dem etwa 1 $> Nickel in Pulverform beigegeben werden kann, um dessen Netzvermögen zu verbessern. Diese Anordnung wird dann in einem Schmelzofen mit einer Temperatur beaufschlagt, bei der das gut leitende Metall schmilzt, z.B. etwa 1 1QO0O. Haeh dem Abkühlen wird der Stab 35 in Stücke geschnitten, wie Fig. 10 zeigt.A further method for producing the contact members 34 shown in FIG. 10 consists in placing a certain amount of a highly conductive metal in one piece or in powder form in a casting mold (not shown). A plurality of wires 36 are then bundled in generally parallel alignment and then placed in the casting mold on the highly conductive metal, to which about 1 $> nickel in powder form can be added in order to improve its wetting properties. This assembly is then loaded in a melting furnace having a temperature at which the highly conductive metal melts, for example, about 1 1QO 0 O. Huh cooling, the rod is cut into pieces 35, as Fig. 10 shows.

Ein weiteres Verfahren zur Herstellung der Kontaktglieder nach Fig. 10 besteht darin, das Bündel aus Drähten 36 in eine Gießform einzulegen und ein geschmolzenes Tränkmetall in die Gießform einzugießen.Another method of making the contact members of FIG. 10 is to assemble the bundle of wires 36 into a Insert the mold and pour a molten impregnation metal into the mold.

Die Fig. 12 und 13 zeigen Abwandlungen des Stabes nach Fig. Die mit Fig. 10 übereinstimmenden Teile in den Fig. 12 und sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 10 mit dem Unterschied versehen, daß die Zeichen in Fig. 12 einfach gestrichen und in Fig. 13 doppelt gestrichen sind.FIGS. 12 and 13 show modifications of the rod according to FIG. The parts in FIGS. 12 and 10 that correspond to FIG are provided with the same reference numerals as in Fig. 10, with the difference that the characters in Fig. 12 are simply deleted and are double-crossed in FIG.

Die Kontaktglieder 34', wie sie in Fig. 12 gezeigt sind, können nach dem bereits beschriebenen Verfahren hergestellt sein. Sie unterscheiden eich von den Kontaktgliedern 34 nach Fig. 10 nur dadurch, daß die gebündelten Metelldrähte 36 vor der Tränkung mit dem gut leitenden Metall mit einem Draht umwickelt sind,The contact members 34 ', as shown in FIG. 12, can be produced according to the method already described. she differ eich from the contact members 34 according to FIG. 10 only in that the bundled metal wires 36 before the impregnation with the highly conductive metal wrapped with a wire,

«09041/0937«09041/0937

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der ebenfalls aus einem der genannten Gettermetalle besteht. Der Draht 40 für die Umwicklung bildet einen Kragen um das Bündel, das den fertigen Kontaktgliedern 34' zusätzliche Festigkeit verleiht und die Fasern 36' während des Tränkvorganges zusammenhalt Owhich also consists of one of the getter metals mentioned. The wrapping wire 40 forms a collar around the bundle which provides additional strength to the finished contact members 34 ' gives and holds the fibers 36 'together during the impregnation process O

Die in Fig. 13 gezeigten Kontaktglieder 34" können ebenfalls mittels der beschriebenen Verfahren hergestellt sein. Die Drähte 36" in Fig. 13 sind mit einer Anzahl von Drähten oder Fasern umgeben, die vor dem Tränken mit dem gut leitenden Metall miteinander verflochten bzw. verseilt sind. Diese Ausführungsform hat besondere Bedeutung für das Herstellungsverfahren, bei dem das Bündel von Fasern durch das. geschmolzene gut leitende Metall 37" gezogen wird. Während dieses Vorganges hält die Verseilung die Fasern 36" zusammen.The contact members 34 ″ shown in FIG. 13 can likewise be produced by means of the methods described. The wires 36 "in Fig. 13 are surrounded by a number of wires or fibers that are connected to each other before being soaked with the highly conductive metal are intertwined or stranded. This embodiment is of particular importance for the manufacturing process, in which the bundle of fibers through the. Melted highly conductive metal 37 "is pulled. During this process, the stranding holds the fibers 36" together.

Eine weitere Ausführungsform von Kontaktstücken geigen die Fig. 5, 6 und 7. Fig. 5 stellt eine Anhäufung 42 von kurzen Stücken hochsefcmelzender Drähte oder Fasern 43 dar. Diese kurzen Fasern 43 werden in eine Gesenkform, wie man sie zum Verpressen von Metallpulvern benutzt, eingebracht und zu der gewünschten Form und Dichte zusammengepreßt. Fig. 6 veranschaulicht einen aus den Fasern nach Fig. 5 gepreßten Körper 44. Dieser Körper wird in eine Gießform zusammen mit einem gut leitenden Metall 37 in Stück- oder Pulverform eingelegt. Die Grießform wird dann in einem Schmelzofen einer Temperatur ausgesetzt, die über der Schmelztemperatur des Metalls 37 und unter der Schmelztemperatur des hochschm-elzenden Metalls liegt. Dem gut leitenden Metall kann ein geringer Prozentsatz Jiickelpulver beigegeben werden, um die Netzfähigkeit des Metalls 37 zu unterstützen. Das fertige Kontaktstück 46 ist in Fig. 7 gezeigt.Another embodiment of contact pieces violate the Fig. 5, 6 and 7. Figure 5 shows a cluster 42 of short pieces of lofty wires or fibers 43. These short fibers 43 are placed in a die, such as those used for pressing metal powders, and given the desired shape and density compressed. Fig. 6 illustrates a body 44 pressed from the fibers of Fig. 5. This body becomes placed in a casting mold together with a highly conductive metal 37 in lump or powder form. The semolina shape is then in exposed to a melting furnace at a temperature which is above the melting temperature of the metal 37 and below the melting temperature of the high-melting metal lies. The good conductive metal a small percentage of jingle powder can be added, in order to support the wetting ability of the metal 37. The finished contact piece 46 is shown in FIG. 7.

Bin weiteres Verfahren zur Herstellung des in den Fig. 7 gezeigten Kontaktgliedes 46 besteht darin, daß man die in Fig. 5Another method of making that shown in FIG Contact member 46 is that one in Fig. 5

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109841/09 3?109841/09 3?

gezeigten kurzen Fasern 43 in loser Form in einen Behälter auf gut leitendes Metall 37 in Stück- oder Pulverform auflegt und den Behälter in einen Schmelzofen einbringt, wodurch ein fertiges Kontaktglied 46 als Verbundkörper anfällt.short fibers 43 shown in loose form in a container on highly conductive metal 37 in lump or powder form and introduces the container into a melting furnace, whereby a finished contact member 46 is obtained as a composite body.

Der in Fig= 7 gezeigte Schmelztiegel 28 kann auch eine größere Tiefe besitzen. Es lassen sich dann Stäbe ähnlich dem in Fig.10 gezeigten Stab mit der Zusammensetzung des Kontaktgliedes 46 in Fig. 9 herstellen, die in einzelne Kontaktglieder aufgeteilt werden können.The crucible 28 shown in FIG. 7 can also have a greater depth. Rods similar to that in Fig. 10 shown rod with the composition of the contact member 46 in Fig. 9, which can be divided into individual contact members.

Die kurzen Drähte 43 (Fig. 5) aus hochschmelzendem Metall, die zur Herstellung der Kontaktglieder 46 benutzt werden, können ßeststücke von Draht sein, die man sonst als Abfall betrachten würde ο Somit besteht ein Vorteil des beschriebenen Herstellungsverfahrens darin, daß sonst verschwendetes Material zur Herstellung hochwertiger Kontaktglieder 46 verwendet werden kann.The short wires 43 (Fig. 5) made of refractory metal, which are used to make the contact members 46, can be remnants of wire that would otherwise be considered waste ο This is an advantage of the manufacturing process described in that otherwise wasted material can be used to make high quality contact members 46.

Eine weitere Abwandlung kann darin bestehen, daß ein Teil der kurzen Fasern 43 bis zu 80 $ durch hochschmelzendes Gettermetall in Pulverform mit einer Korngröße von 100 Maschen ersetzt ist. Die mehr oder weniger homogene Mischung der Fasern und des Pulvers können in der schon beschriebenen Weise zu einem Preßkörper, ähnlich dem Preßkörper 44 in Fig. 6, zusammengepreßt und in der beschriebenen Weise mit einem gut leitenden Metall getränkt werden. Die Fasern, die in dem fertigen Kontaktglied und an dessen Oberfläche in zufälliger Verteilung vorhanden sind, verhindern einen thermischen Bruch des cContaktstükkes im Betrieb.A further modification can consist in that a part of the short fibers 43 up to 80 $ by high-melting getter metal is replaced in powder form with a grain size of 100 mesh. The more or less homogeneous mixture of fibers and the powder can be compressed in the manner already described to form a compact, similar to the compact 44 in FIG and soaked in the manner described with a highly conductive metal. The fibers that are in the finished contact member and are present in a random distribution on its surface, prevent thermal breakage of the contact piece operational.

Es folgenden Beispiele für Kontaktglieder, die in Übereinstimmung mit der Erfindung hergestellt worden sind.The following are examples of contact members made in accordance with the invention.

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909841/0937909841/0937

VLA 69/8002 VLA 69/8002

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Beispiel I Example I

Sauberer und glatt gezogener Wolframdraht von 0,254- mm Dicke wurde auf einer Doppelspindelhaspel 2U. einer länglichen, etwa TO cm langen Spule aufgewickelt. Beide Spulenenden wurden aufgeschnitten und die beiden Hälften wurden zur Bildung eines etwa 16 ram Durchmesser aufweisenden FaserbUndels zusammengelegt und mit Wolframdraht fest umwickelt., Dieses Faserbündel wurde in einen kermaischen Schmelztiegel gestellt, der Silberpulver mit einem Zusatz von 1 Gewichtsprozent Hickel enthielte Der im Schmelzofen in trockener V/asserstoffatmosphäre bei 1 100 C gebildete Verbundkörper wurde in einzelne Kontaktelemente aufgeteilt. Eines dieser Kontaktelemente wurde durch Bearbeitung auf einen Durchmesser von 12,7 mm und eine Höhe von 6,4 mm gebracht. Eine Untersuchung der Zusammensetzung ergab einen Gehalt von 25 Gewichtsprozent Silber und 75 Gewichtsprozent Wolfram.Neat and smooth drawn tungsten wire 0.254 mm thick was on a double spindle reel 2U. an elongated one, about TO cm long bobbin. Both ends of the spool were cut open and the two halves were folded together to form a bundle of fibers approximately 16 ram in diameter and tightly wrapped with tungsten wire., This bundle of fibers was placed in a ceramic crucible, the silver powder with an addition of 1 percent by weight of Hickel The composite body formed in the melting furnace in a dry hydrogen atmosphere at 1100.degree. C. was converted into individual contact elements divided up. One of these contact elements was machined to a diameter of 12.7 mm and a height of 6.4 mm. An examination of the composition showed a content of 25 percent by weight silver and 75 percent by weight Tungsten.

Beispiel II Example II

Ein anderes Kontaktelement wurde auf dieselbe Weise, wie das im Beispiel I behandelte Kontaktelement hergestellt, jedoch mit dem Unterschied, daß die Wolframdrähte einen Durchmesser von 0,127 mm hatten» Bei dem sich ergebenden Kontaktelement wurde ein Verhältnis von 20 Gewichtsprozent Silber und 80 Gewichtsprozent Wolfram festgestellt»Another contact element was made in the same way as that in Example I treated contact element produced, however with the difference that the tungsten wires had a diameter of 0.127 mm »in the resulting contact element a ratio of 20 percent by weight silver and 80 percent by weight tungsten was found »

Beispiel III Example III

Wolframfasern 36 mit einem Durchmesser von 0,254 mm wurden in kurze Stücke, ähnlich den in Fig. 5 gezeigten Stücken, 43 geschnitten. Diese Faserstücke wurden in eine in einen Graphitblock eingearbeitete Höhlung von 25,4 mm Tiefe und etv/a 16 mra Durchmesser geschüttet» Die Fasern wurden zusammen mit Silber-Tungsten fibers 36 having a diameter of 0.254 mm were cut into short pieces, similar to the pieces shown in FIG. 5, 43 cut. These pieces of fiber were placed in a cavity made in a graphite block, 25.4 mm deep and about 16 mra Diameter poured »The fibers were poured together with silver

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909841/0937909841/0937

PLA 69/8002PLA 69/8002

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pulver in einem Schmelzofen in Wasserstoffatmosphäre eine Stande lang bei 1 1000C gehalten. Das abgekühlte Kontaktglied wurde auf eine Sicke von 6,3 mm und einen Durchmesser von 12,7 mm bearbeitet. Die Untersuchung des Kontaktgliedes ergab einen Gehalt von 80 Gewichtsprozent Silber und 20 Gewichtsprozent Wolfram.powder in a melting furnace in a hydrogen atmosphere for one stand at 1 100 0 C kept. The cooled contact member was machined to a bead of 6.3 mm and a diameter of 12.7 mm. The examination of the contact member showed a content of 80 percent by weight silver and 20 percent by weight tungsten.

Beispiel IY Example IY

Wolframfasern 36 mit einem Durchmesser von 0,127 mm wurden in kurze Stücke geschnitten und in einem Gesenk mit einem Gesenkloch von 12,7 mm Durchmesser und einem Druck von etwaTungsten fibers 36 with a diameter of 0.127 mm were cut into short pieces and placed in a die with a Die hole with a diameter of 12.7 mm and a pressure of approx

10 t zu einem Preßkörper verarbeitet, der eine Höhe von etwa 12,7 mm hatte und etwa 65 "Volumenprozent Wolframfasern enthielt. Der Preßkörper wurde zusammen mit einer Scheibe aus Silber mit einem Gewicht von 4 g in einer Höhlung eines Graphitblockes 30 Minuten lang einer Temperatur von 1 150°0 unter Wasserstoffatmosphäre ausgesetzt. Das auf die gewünschten Abmessungen bearbeitete Kontaktglied enthielt 25 Gewichtsprozent Silber und 75 Gewichtsprozent Wolfram.10 t processed into a compact, which has a height of about 12.7 mm and contained about 65 "percent by volume tungsten fibers. The compact was along with a disk made of silver with a weight of 4 g in a cavity of a graphite block for 30 minutes at a temperature of 1150 ° 0 under a hydrogen atmosphere exposed. The contact member machined to the desired dimensions contained 25 percent by weight silver and 75 weight percent tungsten.

.Figur 16 zeigt ein Kontaktglied, das aus Teilchen 21' eines Gettermaterials und Teilchen 37' eines gut leitenden Metalls besteht. Die Mischung dieser ü'eilchen wurde in einem Schmelzofen erhitzt, um das niedriger schmelzende Material 37' zu schmelzen. Auf diese Weise wurde ein Kontaktstück euf rein pulvermetallurgischem Wege gewonnen..Figur 16 shows a contact member which consists of particles 21 'of a getter material and particles 37' of a highly conductive metal. The mixture of these ü 'e ilchen was heated in a melting furnace to the lower melting material 37' to melt. In this way, a contact piece was obtained purely by powder metallurgy.

11 Ansprüche
16 Figuren
11 claims
16 figures

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009841/0937009841/0937

Claims (11)

Pat sntansorüchePat sntansorüche (1. jVakuumleistungsschalter für Wechselstrom mit einem fiehäuse, In dem zv/ei relativ zueinander bewegbare Kontakt stücke sowie ein Gettermaterial angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Gettermaterial (20) in der !Täte des Gebietes· der. ichtbogenbildung (15) derart angeordnet ist, daß es beim Brennen eines Lichtbogens verdampft oder versprüht wird (Fig.1).(1. Vacuum circuit breaker for alternating current with a housing, In the zv / ei relatively movable contact pieces and a getter material are arranged, characterized in that that the getter material (20) in the area of the. arcing (15) is arranged such that it is evaporated or sprayed when an arc is burning (Fig.1). 2. Vakuumleistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Gettermaterial ein Metall aus der Gruppe dient, die aus Titan, Tantal, Columbium, Zirkon? Wolfram und Molybdän besteht.2. Vacuum circuit breaker according to claim 1, characterized in that that a metal from the group as a getter material which is made of titanium, tantalum, columbium, zirconium? Consists of tungsten and molybdenum. 3. Vakuumleistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gettermaterial in Gestalt eines Körpers (20) an der Rückseite mindestens eines der Kontaktstüeke (7 98) angeordnet ist (Fig.l).3. Vacuum circuit breaker according to claim 1, characterized in that the getter material is arranged in the form of a body (20) on the back of at least one of the contact pieces (7 9 8) (Fig.l). 4o Vakuumleistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gettermaterial in der Form eines Ringes (25) außerhalb der Kontaktfläche mindestens eines der Kontaktstüeke (81) angeordnet ist (Fig. 3,4).4o vacuum circuit breaker according to claim 1, characterized in that the getter material is arranged in the form of a ring (25) outside the contact surface of at least one of the contact pieces (8 1 ) (Figs. 3, 4). 5. Vakuumleistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Kontaktstüeke (7,8) einen der Lichtbogenzündung dienenden Bereich (19) und einen diesen Bereich (19) umgebenden, dem Lichtbogenlauf dienenden Bereich (32) aufweist und daß das Gettermaterial in dem für den Liehtbogenlauf vorgesehenen Bereich (32) angeordnet ist (Fig= 14»15)·5. Vacuum circuit breaker according to claim 1, characterized in that that at least one of the contact pieces (7, 8) has a region (19) serving for arc ignition and one of these Area (19) surrounding area serving the arc path (32) and that the getter material in the for the Liehtbogenlauf provided area (32) is arranged (Fig = 14 »15) · - 19 -- 19 - 009841/0937009841/0937 PiA 69/8002PiA 69/8002 - 19 -- 19 - 6. Vakuumleiatungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß um die Kontaktstücke (7,3) herum ein !Condensationsschirm (16) aus Metall angeordnet ist (Fig. 1),6. vacuum line switch according to claim 1, characterized in that that around the contact pieces (7,3) a condensation screen (16) is made of metal (Fig. 1), 7o Vakuumleistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Kontaktstücke aus einem gutleitenden Trägermetall und in diesem eingebettetem Gettermaterial besteht.7o vacuum circuit breaker according to claim 1, characterized in that that at least one of the contact pieces made of a highly conductive carrier metal and getter material embedded in this consists. 8. Vakuumleistungsschalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gettermaterial in Form von Fasern bzB. Drähten (36) in dem Trägermetall (37) eingebettet ist. (Fig. 10).8. Vacuum circuit breaker according to claim 7, characterized in that that the getter material in the form of fibers or B. Wires (36) is embedded in the carrier metal (37). (Fig. 10). 9. Vakuumleistungsschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (43) an der Oberfläche des Kontaktstückes (66) eine zufällige Verteilung aufweisen (Fig.5 und 9)·9. Vacuum circuit breaker according to claim 8, characterized in that that the fibers (43) on the surface of the contact piece (66) have a random distribution (Fig. 5 and 9). 10. Vakuumleistungsschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (36) im wesentlichen parallel zueinander und senkrecht zur Kontaktfläche (38) angeordnet sind (Fig. 10).10. Vacuum circuit breaker according to claim 8, characterized in that that the fibers (36) are arranged essentially parallel to one another and perpendicular to the contact surface (38) (Fig. 10). 11 ο Vakuumleistungsschalter nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß als Trägermetall ein Metall aus der Grupe dient, die aus Kupfer, Silber und Legierungen auf der Basis dieser Metalle besteht.11 ο vacuum circuit breaker according to claim 7 »characterized by that the carrier metal is a metal from the group consisting of copper, silver and alloys on the basis of these Metals. Leer seifeEmpty soap
DE19691910633 1968-03-19 1969-02-27 Vacuum circuit breaker with getter material housed in the switching chamber Pending DE1910633A1 (en)

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