DE1911071A1 - Kontakt fuer einen Vakuum-Stromunterbrecher - Google Patents

Description

Kontakt für einen Vakuum-Stromunterbrecher

Die Erfindung besieht sich auf die Kontaktausbildung für einen Stromunterbrecher nach Art eines Vakuumschalter und insbesondere auf ein verbessertes Mittel zur Befestigung eines ringförmigen kontaktgebenden Kopfstückes an dem übrigen Kontaktgebilde/

In den US-Patenten 3 1S2 156 und 3 158 719 sind Kontakte für Vakuumschalter gezeigt, in denen die ringförmigen kontaktgebenden Kopfstücke an dem übrigen Kontaktgebilcte angelötet sind. Unter bestimmten ungewöhnlichen Bedingungen besteht die Möglichkeit, daß diese Lötverbindungen v/eich werden oder brechen. Um nun sicherzustellen, daß das kontaktgebende Kopfstück.im Falle einer derartigen Erweichung oder eines Bruches nicht losgelöst wird, ist vorgeschlagen worden, daß um den Außenumfang des Kopfstückes herum eine sichere zusätzliche Verbindung geschaffen wird. '

Obv/ohl diese Methode für einen Kontakt mit relativ großem L^urchmesser zufriedenstellend ist, wurde festgestellt, daß sie

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für einen Kontakt mit kleinem Durchmesser bestimmte bedeutsame ■* Nachteile aufweist. Vor allen-Dingen erfordert eine derartige zusätzliche Verbindung bei einem Kontaktkopf mit gegebenem Durchmesser Raum, der nur auf Kosten der Kontaktaußenfläche des Kopf-» Stückes gewonnen werden kann. Wenn der Kontaktgesamtdurchmesser klein ist, bedeutet ein derartiger Raun einen Zusatz und er kann nur durch Verlust an Stroraunterbrechungsvermögen des Unterbrechers zur Verfügung gestellt werden Wenn zweitens die gelötete Verbindung brechen sollte und dadurch ein Stromfluß durch die Zusatzverbindung herbeigeführt würde, wäre der sich ergebende Strömpfad Ausbildung für die Erzeugung der gewünschten, während der Unterbrechung radial nach außen gerichteten Kraft auf den Lichtbogen nicht gut geeignet.

Es ist deshalb Aufgäbe dieser Erfindung, eine zusätzliche Verbindung für das kontaktgebende Kopfstück zu schaffen, die diese Nachteile überwindet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kontakt ein scheibenförmiges Teil mit einer Lichtbogenfläche ist, in der eine ringförmige, einen integralen Mittelvorsprung umgebende Vertiefung ausgebildet ist, und in der Vertiefung ein ringförmiges kontaktgebendes Kopfstück befestigt ist, das einen Kopfteil von Ringform und eine ringförmige Schulter aufweist, die von dem Haupt teil radial nach innen ragt, und daß der AujSenumfang des Vorsprungs derart verformt ist, daß eine aus einem Stück bestehende, von dem restlichen Vorsprung radial nach außen ragende Lippe gebildet ist, so daß/die Schulter überlappt und das kontaktgebende Kopfstück in der Vertiefung gesichert ist.

Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Beschreibung und der Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert..... ■

Fig. 1 ist eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht und zeigt einen Vakuum-Unterbrecher in einer erfindungs gemäßen Ausführungsform, ·

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Fig. 1 a ist eine vergrößerte Ansicht eines Querschnitts entlang der Linie la - la in Fig. 2.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie Ξ - 2 in Fig. 1.

Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht der in Fig. 2 gezeigten Ausbildung vor dem Einsatz des kontaktgebenden Kopfstückes.

Fig. 1 zeigt einen Stromunterbrecher nach Art eines Vakuum- λ

Schalters mit einer abgeschlossenen Umhüllung 10, die auf einen Druck von 1O~" Torr oder reniger evakuiert ist. Diese Umhüllung enthält ein zylinderiörniges Gehäuse 11 aus Isoliermaterial und ein Paar Endkappen 12 und 13, die über geeignete vakuumdichte Abdichtungen 14 mit den gegenüberliegenden Enden des Gehäuses in Verbindung stehen.

In der Umhüllung IO ist ein Paar relativ bewegbarer Kontakte 17 und 18 angeordnet. Diese sind in Fig. 1 durch die ausgezogenen Linien in ihrer getrennten oder offenen Stellung gezeigt. Der obere Kontakt 17 ist ein feststehender Kontakt, der auf geeignete Weise an einer, leitenden Stab lfa befestigt ist, der v.iederun an seinem oberen Ende mit der oberen Endkappe 12.vereinigt ist. | Der untere Kontakt IC ist ein bewegbarer Kontakt, der mit einer leitenden Stoßstange 18 a in Verbindung steht, die "auf zv/eckmäßige Weise für eine vertikale Bewegung angebracht ist. Eine Aufwärtsbewegung des Kontaktes 18 von der in ausgezogenen Linien dargestellten Lage zu seiner in gestrichelten Linien dargestellten Lage führt"zu einem Eingriff der Kontakte und somit wird der Unterbrecher geschlossen. Eine Rückbewegung nach unten dagegen trennt die Kontakte und öffnet den Unterbrecher.

Die Stoßstange IC a ragt frei durch eine Öffnung in der unteren Endkappe IS₁ und eine flexible metallische Ausdehnungsnanschette 20 sorgt für eine Abdichtung un die Stange IE a herum. Damit ist eine vertikale Bev.'egung des Stabes erlaubt, ohne daß das

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Vakuum innerhalb der Umhüllung 10 beeinträchtigt wird. Wie in Fig. 1 gezeigt, ist die Ausdehnungsmanschette in abdichtender Lage an ihren entsprechenden gegenüberliegenden Enden an der Stoßstange 18 a und der unteren Endkappe 13 befestigt.

Jeder der Kontakte 17 und IC weist eine im wesentlichen kreisförmige Scheibenform und eine Hauptoberflache auf, die dem anderen Kontakt suger/andt ist. Diese Oberfläche wird als die Lichtbogenoberfläche bezeichnet. Über jede Lichtbogenfläche hinausragend ist ein mittig justiertes, kontaktgebendes Kopfstück 25 runder Form angeordnet, das mit dem restlichen Kontakt in einer noch zu beschreibenden V/eise verbunden ist.

Zur Aufnahme dieses kontaktgebenden Kopfstückes 25 ist in der Lichtbogenoberfläche eines jeden Kontaktes eine ringförmige Vertiefung 50 vorgesehen. Wie aus der vergrößerten Ansicht gemäß Fig. 1 a hervorgeht, weist diese ringförmige Vertiefung eine Bodenwand 51 unci zwei im Abstand angeordnete Seitenwände 52 und 5? auf. Durch die Vertiefung 50 wird ein aus einem Stück geformter Llittelvorsprung 55 begrenzt, der sich in Richtung auf den anderen Kontakt erstreckt. Der Außenumfang des Vorsprungs 55 bildet die Seitenwand 53 der Vertiefung 50. Der kontaktgebende Vorsprung 25 umfaßt einen ringförmigen Hauptteil 25 a und eine ringförmige Schulter 25 b, die von dem Ilauptteil entlang der Bodenwand 51 der Vertiefung radial nach innen ragt. Der Außenumfang des Vorsprungs 55 ist verformt, vorzugsweise mir einem Formerstück, um eine aus einen S^ück bestehende ringförmige Lippe 57 zu bilden, die von der übrigen Vorsprung radial nach außen verläuft, die Schulter 2ö b überlappt und die Schulter zwischen der Lippe und der Bodenwanc" 51 dicht abschließend, plattenförmig unschließt.

Das kontaktgebende Kopfstück 25 ist mit seinem zugehörigen Kontakt entlang der Bodenwand 51 verlötet. Diese Lötung ist durch die Linie 50 angedeutet. Normalerweise ^fließt praktisch der gesamte, durch das koritalctgebende Kopfstück fließende Strom auch durch diese gelötete Verbindung, da dies der Pfad des geringsten V/ider-Standes zwischen dem kontaktgebenden Kopfstück und seinem gegenüberliegenden K_ontPi:tgebilde ist. . '

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Ein Kontakt zwischen den Kopfstücken 25 kommt auf einer ringförmigen kontaktgebenden Fläche 30 eines jeden Kopistückes zustande, wenn sich die Kontakte in ihrer durch gestrichelte Linien dargestelltenEinraststellung gemäß Fig. 1 befinden. Diese ringförmigen kontaktbildenden Bereiche 30 besitzen einen derartigen Durchmesser, daß der durch die geschlossenen Kontakte fließende Strom einem sich radial nach außen wölbenden, bauchigen Pfad L folgt, wie es durch die gestrichelte Linie in Fig. 1 angegeben ist. Die Magnetwirkung des durch diesen bauchigen Pfad L fließenden Stroms versucht den Bauch in bekannter Weise zu verlängern. Wenn folglich die Kontakte getrennt sind so daß zwischen den Bereichen 30 ein Lichtboben gebildet ist, treibt die magnetische Wirkung des durch die Schleife fließenden Stromes den Licntbogen ™ radial nach außen. Um den Bauch in dem schleifenförmigen Pfad in ausreichendem Maße zu betonen, wird der Durchmesser der kontaktgebenden Kopfstücke größer gemacht, als der halbe Durchmesser der scheibenförmigen Kontakte.

Wenn sich die Fußpunkte des Lichtbogens in Richtung auf den Außenunfang der Scheiben 17 und 18 bewegen, wird der Lichtbogen einer auf dem Urifang wirkenden Magnetkraft unterworfen, die den Lichtbogen um die Mittelachse der Scheiben dreht. Diese auf dem Umfang wirkende Magnetkraft wird durch zahlreiche Schlitze 32 erzeugt, die in jeder Scheibe vorgesehen sind und die Scheiben in zahlreiche Finger 33 unterteilen. λ

Vorzugsweise verläuft jeder Schlitz 32 von dem Außenumfang seiner Scheibe 17 oder 18 praktisch als Tangente zu dem Außenumfang des Kopfstückes 25, berührt den Außehumfang des Kopistücks zuerst an einem Punkt 34 und setzt sich in tangentialer Richtung des Kopfstückumfanges auf einer wesentlichen Entfernung über den Punkt 34 hinaus fort. An seinem innersten Ende weist jeder Schlitz einen sich nach innen erstreckenden Teil 35 auf, der praktisch senkrecht zu dem tangentialen Teil des Schlitzes verläuft. Dieser nach innen führende Teil 35 erstreckt sich von dem Außenumiang des Kopfstückes bis zu einem Punkt 36, der von den Außenumfang des Kopfstückes radial nach innen mit Abstand _;

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angeordnet ist. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, verläuft das Kopfstück über den nach innen ragenden Schlitzteil 35 oder überbrückt diesen.

Diese Schlitze 32 zwingen den in oder aus einem Bogenfußpunkt (wie s.B. Punkt 40 in Fig. 2) auf einem Finger 33 fließenden Strom dazu, einem Yi^Teg 41 durch den Finger :;u folgen, der in der Nähe des Lichtbogens auf dem Umlang der Scheibe verläuft. Die Umfangskomponente des Strompfades bewirkt, daß der durch den Bauch L fließende Strom eine resultierende, auf dem Umfang wirkende Kraftkomponente entwickelt, die den Lichtbogen um die Mittelachse der Scheibe dreht. Diese Drehbewegung des Lichtbogens ermöglicht es, daß höhere Ströme unterbrochen werden.

Unter bestimmten ungewöhnlichen Bedingungen kann die gelötete Verbindung bei GO weich werden oder brechen. Falls dies auftreten sollte, verhindern die Lippe 5? und die damit zusammenwirkende Schulter 53, daß das Kopfstück abgelöst wird. Zusätzlich verläuft dann der Ilauptstrompfad durch die Lippe und die Schulter. Dieser S trorapfai* besitzt einen viel höheren Widerstand als der Widerstand einer unversehrten Lötverbindung und deshalb wird in diesem Bereich bei einem gegebenen Strom eine wesentlich höhere Erwärmung auftreten. Unter diesen Umständen ist diese Erwärmung sehr wünschenswert, denn sie kann die Temperatur im ausreichenden Maße erhöhen, um eine Wiederverlötung der Verbindung bei 60 zu bewirken. ·

Es gibt eine Avzahl wichtiger Vorteile, die aus der Anordnung der mechanisch verformten (staked) Verbindung 53, 57 an dem inneren Umfang des kontaktgebenden Kopfstückes gewonnen werden. Ein Vorteil besteht darin, daß eine derart angeordnete Verbindung keinen Raum außerhalb des Kopfstückes 25 benötigt, der denjenigen Raum verkleinern würde, der zur Unterbrechung zur Verfügung steht, nachdem der Lichtbogen von dem kontaktgebenden Kopfstück weggetrieben worden ist. Falls der Kontaktgesaratdurchmesser klein ist, wie es in dem dargestellten Unterbrecher-der Fall ist, bedeutet ein derartiger Raum einen Zusatz und er kann

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nur aui Kosten einer Verringerung des Stromunterbrechungsvermögens des Unterbrechers zur Verfügung gestellt werden. Ind.en nun die Verbindungsstelle innerhalb des ringförmigen Kopfstückes angeordnet wird, braucht der Raum außerhalb des Kopfstückes nicht beeinträchtigt zu werden und deshalb können höhere Ströme unterbrochen werden, als wenn sich die Verbindungsstelle außenseitig befinden würde.

Ein weiterer Vorteil aus der innen gelegenen Anordnung der zusätzlichen Verbindung folgt daraus, daß selbst bei einem Bruch der gelöteten Verbindung bei GO, der au einem Fluß des Hauptstromes durch die zusätzliche Verbindung hindurchführen würde, die entstandene Strompfadausbildung gut geeignet wäre, um die gewünschte, radial nach außen gerichtete Kraft auf den Lichtbogen während der Unterbrechung zu erzeugen. In dieser Hinsicht verläuft der Strompfad, der durch die zusätzliche Verbindung 53, 57 zu einem Bogenfußpunkt auf dem kontaktgebenden Kopfstück führt, radial nach außen und erechafft deshalb einen ausgeprägt radial nach außen gewölbten Bauch. Dies ist eine Ausbildung, die zur Erzeugung einer radial nach außen gerichteten Magnetkraft aut den Lichtbogen gut geeignet ist Wäre die zusätzliche Verbindung außenseitig von den kontsktgebenden Kopfstück angeordnet, würde der Strompiad eine radial nach innen gewölbte Ausbildung besitzen, die nicht gut geeignet wäre, uri den Dogen radial nach außen zu blasen.

Ein weiterer Vorteil, der daraus resultiert, daß die Verbindungsstelle innerhalb anstatt außerhalb des kreisförmigen kontaktgebenden Kopfstückes 25 angeordnet wird, ist der, daß kein Teil der Verbindung in den Bereich der Schlitze ?·2 angeordnet ist. WUrde sich die Verbindungsstelle außerhalb des Kopfstückes befinden, so würde die dünne Schulter 57, die sich außerhalb des Kopfstückes 25 befinden würde über die Schlitze ü2 ragen. Außerdem würde seine Anwesenheit dazu neigen, den Lichtbogen anzuzJEhen und in die gewünschte hohe Geschwindigkeit der Bogenverschiebung zun Außenumfang des Kontaktes und um den äußeren Kontaktumfang herum einzugreifen.

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In einer bevorzugten Ausfuhrungsform gemäß der Erfindung ist das Kopfstück 25 aus einem Mn+erin 1 hergestellt, das einen hohen Widerstand gegen IL^ntak+schweißung besitzt, wie z.B. die Kupfer-Bisinut- oder die Kupf er-Blei] egierungen. Der Rest des Kontaktes ist vorzugsweise aus einem unterschiedlichen Material hergestellt, das leicht zu verarbeiten ist ",'ie ζ. Β reines Kupfer

Zur Kondensation der durch'den' Lichtbogen erzeugten Metalldampfe · sind geeignete Dampfkondensierungsblenden 30 und 54 vorgesehen.

Lie Hauptb] cn^c uni'aßt einen röhrenförmigen Teil 50, der die Funkenstrecke ?>? u-gil.' ·υκ3 "irischen de-i Isoliergehäuse U und c'er runkenstreche rngeorclnet ist. Diese Blende ist bei einem geöffneten Stromunterbrecher vor^ugsv/eise auf einem Potential in der !.litte zvischen den Potentialen der iwei Elektroden gehalten.

Ililisblenden Z^A "it ^lindrischer Torr, die r.it den Endkappen b'iw. 3 Γ¹ verbunden sind, ungeben die gegenüberliegenden Enden

der Ilauptblende βθ. . - -

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Claims (2)

1. ANSPRÜCHE; .

   DjKontakt für einen Vakuum-Stromunterbrecher, dadurch gekennzeichnet , daß der Kontakt ein scheibenförmiger Teil (IC) mit einer Lichtbogenoberfläche ist, in der eine kreisförmige, einen integralen Mittelvorsprung (55) umgebende Vertiefung (50) ausgebildet ist, und in der Vertiefung ein ringförmiges l-.ontaktgebendes Kopfstück (25) befestigt ist, das einen Ilauptteil (25a) von Ringform und eine ringförmige Schulter (25b) aufweist, die von dem Ilauptteil radial nach innen ragt, und daß der Außenumfang des Vorsprunges derart verformt ist, daß eine aus einem Stück bestehende Lippe (57) gebildet ist-, die von dem übrigen Vorsprung radial nach außen ragt, eine Schulter (53) überlappt und das kontaktgebende Kopfstück in der Vertiefung (50) sicher arretiert.
2. 2)Kontakt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen der Bodenwand (51) der Vertiefung (50) und der gegenüberliegenden Oberfläche des kontaktgebenden Kopfstückes (25) eine gelötete Verbindung (60) vorgesehen ist.

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