DE1911071C3 - Vakuumschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf scheibenförmige Kontakte für Vakuumschalter, zwischen denen ein Lichtbogen ziehbar ist und die jeweils in ihrer Oberfläche eine ringförmige Vertiefung aufweisen, die einen in der Kontaktmitte angeordneten und mit dem Kontakt einstöckig ausgebildeten Vorsprung umgibt und in der ein ringförmiges, kontaktbildendes Kopfstück befestigt ist

Bei derartigen bekannten Kontakten (US-Patentschriften 31 82 156 und 31 58 719) ist das kontaktbildende Kopfstück an der Bodenwand der Vertiefung angelötet Unter ungünstigen Bedingungen ist es jedoch möglich, daß sich diese Lötverbindung so stark erwärmt, daß sie weich wird oder bricht

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, eine zusätzliche Verbindung zwischen dem Kontaktkörper und dem Kopfstück herzustellen, die bei höheren als den Erweichungs- bzw. Schmelztemperaturen der Lötverbindung für eine sichere Halterung sorgt und die magnetische Blasung des Lichtbogens nicht nachteilig beeinflußt

Diese Aufgabe wird bei Kontakten der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst daß das Kopfstück an der dem Boden der Vertiefung benachbarten Seite mit einer radial nach innen ragenden ringförmigen Schulter versehen ist und auf dem Außenumfang des Vorsprungs durch Verformen eine radial nach außen ragende und einstückige damit ausgebildete Lippe ausgebildet ist die die Schulter überlappt

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß das Kopfstück selbst dann mechanisch fest gehaltert ist wenn die Lötverbindung weich wird oder schmilzt Wenn in einem derartigen Fall der Strom über die am Kopfstück ausgebildete Schulter und die diese überlappende Lippe des Vorsprunges fließt wird der Lichtbogen in vorteilhafter Weise nach außen geblasen und kann soirit leicht gelöscht werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der Zeichnung erläutert

Fig;. 1 ist eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht eines Vakuumschalters,

Fig;, la ist eine vergrößerte Ansicht eines Querschnitues entlang der Linie 1 a — 1 a in F i g. 2.

F i g. 2 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 2 — 2 in Fig. 1.

F i g. 3 ist eine perspektivische Ansicht der in F i g. 2 gezeigten Ausbildung vor dem Einsetzen des kontaktbildenden Kopfstückes.

Fig. 1 zeigt einen Vakuumschalter mit einer abgeschlossenen Umhüllung 10, die auf einen Druck 10~⁴ Torr oder weniger evakuiert ist Diese Umhüllung enthält ein zylinderförmiges Gehäuse 11 aus Isoliermaterial und ein Paar Endkappen 12 und 13, die über geeignete vakuumdichte Abdichtungen 14 mit den

ίο gegenüberliegenden Enden des Gehäuses 11 in Verbindung stehen.

In der Umhüllung 10 ist ein Paar relativ zueinander bewegbarer Kontakte 17 und 18 angeordnet Diese sind in F i g. 1 durch die ausgezogenen Linien in ihrer offenen

is Stellung gezeigt Der obere Kontakt 17 ist ein feststehender Kontakt der auf geeignete Weise an einem leitenden Stab 17a befestigt ist der wiederum an seinem oberen Ende mit der oberen Endkappe 12 vereinigt ist Der untere Kontakt 18 ist ein bewegbarer Kontakt der mit einer leitenden Stange 18a in Verbindung steht die auf zweckmäßige 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 fühlt zu einem Eingriff der Kontakte, wodurch der Schalter geschlossen wird. Eine Rückbewegung nach unten dagegen trennt die Kontakte und öffnet den Schalter.

Die Stange 18a ragt frei durch eine öffnung in der

unteren Endkappe 13, und ein flexibler metallischer Faltenbalg 20 sorgt für eine Abdichtung um die Stange 18a herum. Damit ist eine vertikale Bewegung des Stabes erlaubt ohne daß das Vakuum innerhalb der Umhüllung 10 beeinträchtigt wird. Wie in F i g. 1 gezeigt ist der Faltenbalg an seinen gegenüberliegenden Enden an der Stange 18a und der unteren Endkappe 12 dicht schließend befestigt

Jeder Kontakt 17 und 18 weist eine im wesentlichen kreisförmige Scheibenform und eine Hauptoberfläche auf, die dem anderen Kontakt zugewandt ist Diese Oberfläche wird als die Lichtbogenoberfläche bezeichnet Ober jede Lichtbogenfläche hinausragend ist in der Mitte ein rundes kontaktbildendes Kopfstück 25 angeordnet das mit dem übrigen Kontaktkörper in einer noch zu beschreibenden Weise verbunden ist

Zur Aufnahme dieses Kopfstückes 25 ist in der Lichtbogenoberfläche eines jeden Kontaktes eine ringförmige Vertiefung 50 vorgesehen. Wie aus der vergrößerten Ansicht gemäß F i g. la hervorgeht weist

so diese ringförmige Vertiefung eine Bodenwand 51 und zwei im Abstand angeordnete Seitenwände 52 und 53 auf. Durch die Vertiefung 50 wird ein aus einem Stück geformter Mittelvorsprung 55 begrenzt der sich in Richtung auf den anderen Kontakt erstreckt Der Außenumfang des Vorsprungs 55 bildet die Seitenwand 53 der Vertiefung 50. Das Kopfstück 25 weist einen ringförmigen Hauptteil 25a und eine ringförmige Schulter 256 auf, die von dem Hauptteil entlang der Bodenwand 51 der Vertiefung radial nach innen ragt Der Außenumfang des Vorsprungs 55 ist verformt vorzugsweise mechanisch mit einem Formstück um eine aus einem Stück bestehende ringförmige Lippe 57 zu bilden, die von dem Vorsprung radial nach außen verläuft, die Schulter 25b überlappt und die Schulter

*>5 zwischen sich und der Bodenwand 51 fest umschließt

Das Kopfstück 25 ist mit seinem zugehörigen Kontakt entlang der Bodenwand 51 verlötet. Diese Lötung ist durch die Linie 60 angedeutet. Normalerwei-

se fließt praktisch der gesamte, durch das Kopfstück fließende Strom auch durch diese gelötete Verbindung, da dies der Pfad des geringsten Widerstandes zwischen ctem Kopfstück und seinem gegenüberliegenden Kontakt ist

Ein Kontakt zwischen den Kopfstücken 25 kommt auf einer ringförmigen Fläche 30 eines jeden Kopfstückes zustande, wenn sich die Kontakte in ihrer durch gestrichelte Linien dargestellten Schließstellung gemäß Fig. 1 befinden. Diese ringförmigen Kontaktflächen 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 F i g. 1 angegeben ist Die Magnetwirkung des durch diesen bauchigen is Pfad L fließenden Stroms versucht, den Bauch in bekannter Weise zu verlängern. Wenn also die Kontakte getrennt werden, so daß zwischen den Flächen 30 ein Lichtbogen gebildet ist, treibt die magnetische Wirkung des durch die Schleife fließenden Stromes den Lichtbogen radial nach außen. Um den Bauch in dem schleifenförmigen Pfad in ausreichendem Maße zu betonen, wird der Durchmesser der kontaktbildenden Kopfstücke größer gemacht, als der halbe Durchmesser der scheibenförmigen Kontakte.

Wenn sich die Fußpunkte des Lichtbogens in Richtung auf den Außenumfang der Scheiben 17 und 18 bewegen, wird der Lichtbogen einer auf dem Umfang 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.

Vorzugsweise verläuft jeder Schlitz 32 von dem Außenumfang seiner Scheibe 17 oder 18 praktisch als Tangente zu dem Außenumfang des Kopfstückes 25, berührt den Außenumfang des Kopfstückes zuerst an einem Punkt 34 und setzt sich in tangentialer Richtung des Kopfstückumfuiges ein wesentliches Stück 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 Außenumfang des Kopfstückes bis zu einem Punkt 36, der im Abstand radial innen vom Außenumfang des Kopfstückes angeordnet ist Wie aus F i g. 2 ersichtlich ist, verläuft das Kopfstück über dem nach innen ragenden Schlitzteil 35 oder überbrückt diesen. so

Diese Schlitze 32 zwingen den in oder aus einem Bogenfußpunkt (wie z. B. Punkt 40 in F i g. 2) auf einem Finger 33 fließenden Strom dazu, einem Weg 41 durch den Finger zu folgen, der in der Nähe des Lichtbogens auf dem Umfang 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 ermög- m licht es, daß höhere Ströme unterbrochen werden.

Unter bestimmten ungewöhnlichen Bedingungen kann die gelötete Verbindung bei 60 weich werden oder brechea Falls dies auftreten sollte, verhindern die Lippe 57 und die damit zusammenwirkende Schulter 53, daß das ¥\ '.^-"lck abgelöst wird. Zusätzlich verläuft dann der h -vtstrompfad durch die Lippe und die Schulter. Dieser Strompfad 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 die Verbindung bei 60 erneut zu verlöten.

Aufgrund der Anordnung der mechanischen Verbindung radial innen vom Kopfstück 25 wird kein Raum außerhalb des Kopfstückes 25 benötigt, der den zur Stromunterbrechung zur Verfugung stehenden Raum verkleinern würde, nachdem der Lichtbogen von dem Kopfstück weggetrieben worden ist FaUs der Kontaktgesamtdurchmesser klein ist, wie es bei dem dargestellten Schalter der Fall ist, würde eine radial außen von dem Kopfstück angeordnete zusätzliche Verbindung zusätzlichen Raum beanspruchen, der nur auf Kosten einer Verringerung des Stromunterbrechungsvermögens des Schalters zur Verfügung gestellt werden konnte.

Selbst bei einem Bruch der gelöteten Verbindung bei 60 der zu einem Fluß des Hauptstromes durch die zusätzliche Verbindung hindurch führt ist der Stromverlauf gut geeignet, 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 kontaktbildenden Kopfstück führt, radial nach außen und er schafft deshalb einen ausgeprägt radial nach außen gewölbten Bauch. Dies ist eine Ausbildung, die zur Erzeugung einer radial nach außen gerichteten Magnetkraft auf den Lichtbogen gut geeignet ist Wäre die zusätzliche Verbindung außenseitig von dem kontaktbildenden Kopfstück angeordnet, würde der Strompfad eine radial nach innen gewölbte Ausbildung besitzen, die nicht gut geeignet wäre, um den Bogen radial nach außen zu blasen.

Vorteilhafterweise ist das Kopfstück 25 aus einem Material hergestellt, das einen hohen Widerstand gegen Kontaktschweißung besitzt wie z. B. die Kupfer-Bismut- oder die Kupfer-Bleilegierungen. Der Rest des Kontaktes ist vorzugsweise aus einem unterschiedlichen Material hergestellt, das leicht zu verarbeiten ist, wie z. b. reines Kupfer.

Zur Kondensation der durch den Lichtbogen erzeugten Metalldämpfe sind geeignete Dampfkondensierungsblenden 60 und 64 vorgesehen. Die Hauptblende umfaßt einen röhrenförmigen Teil 60, der die Funkenstrecke 62 umgibt und zwischen dem Isoliergehäuse 11 und der Funkenstrecke angeordnet ist Diese Blende ist bei geöffnetem Schalter vorzugsweise auf einem Potential in der Mitte zwischen den Potentialen der zwei Elektroden gehalten. Hilfsblenden S4 mit zylindrischer Form, die mit den Endkappen 12 bzw. 13 verbunden sind, umgeben die gegenüberliegenden Enden der Hauptblende 60.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Scheibenförmige Kontakte für Vakuumschalter, zwischen denen ein Lichtbogen ziehbar ist und die jeweils in ihrer Oberfläche eine ringförmige Vertiefung aufweisen, die einen in der Kontaktmine angeordneten und mit dem Kontakt einstöckig ausgebildeten Vorsprung umgibt und in der ein ringförmiges, kontaktbildendes Kopfstück befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopfstück (25) an der dem Boden (51) der Vertiefung (50) benachbarten Seite mit einer radial nach innen ragenden ringförmigen Schulter (25b) versehen ist und auf dem Außenumfang des Vorsprunges (55) durch Verformen eine radial nach außen ragende und einstöckig damit ausgebildete Luppe (57) ausgebildet ist, die die Schulter (25/xJ überlappt