DE1915198B2

DE1915198B2 - Vakuumschalter

Info

Publication number: DE1915198B2
Application number: DE19691915198
Authority: DE
Inventors: Koichi Kyoto; Okada Takeo Takarazuka; Aoki Shinichi Itami Hyogo; Takeuchi (Japan)
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1969-03-11
Filing date: 1969-03-25
Publication date: 1977-06-02
Also published as: FR2034323B1; GB1255223A; DE1915198A1; CH488274A; DE1967065A1; FR2034323A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Vakuumschalter mit zwei elektrisch leitfähigen Stangen, welche Kontaktelemente tragen, einem zylindrischen Gehäuse aus rostfreiem Stahl, in welchem die zwei Kontakteiemente angeordnet sind, und mindestens einer elektrischen Isolation in Form eines Hohlzylinders, der an einem Ende des Gehäuses vorgesehen ist und die entsprechende leitfähige Stange vakuumdicht umgibt, wobei das Gehäuse und die Isolation den evakuierten Kolben bilden.

Ein derartiger Vakuumschalter ist beispielsweise durch die US-PS 33 03 376 bekanntgeworden. Besondere Bemessungsregeln für das Gehäuse des Vakuumschalters sind dort nicht angegeben.

Um das Gehäuse des Vakuumschalters auf Hochvakuum auszupumpen, während es auf einer höheren Temperatur gehalten wird, um die Eigenschaften des Vakuums zu verbessern und die Lebensdauer zu erhöhen, ist es wünschenswert, für das Gehäuse ein Metall zu wählen mit hohem Wärmewiderstand, welches bei hohen Temperaturen schwer oxydierbar ist und dessen Gaspermeabilität niedrig ist, während gleichzeitig sich ein in dem Gehäuse enthaltenes niedrigschmelzendes Metall nur schwer auf dem Metall niederschlägt. Ferner ist es wünschenswert, das Gehäuse bei erhöhter Temperatur in Hochvakuum zu bringen, um zu verhindern, daß es vcm der umgebenden Luft deformier! wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Vakuumschalter der eingangs beschriebenen Art zu scluiffen, bei welchem sichergestellt ist, daß die umgebende Luft das Metallgehäuse, welches sich bei erhöhter Temperatur unter Hochvakuum befindet, nicht deformiert.

Diese Aufgabe wird erfmdungsgenäß dadurch gelöst, daß das Gehäuse aus einem nichtmagnetischen rostfreien, iiiistenitisihen Stahl besteht, der mindestens 12 Gew.-% Chrom, mindestens 6 Gew.-% Nickel und den Rest Eisen enthält, abgesehen von geringen Mengenanteilen zufälliger Verunreinigungen und eine Wandstärke in mm aufweist, die der Beziehung

T ^ 08-^r (D-20)-l

genügt, wobei D den Außendurchmesser in mm bedeutet, die Dicke mindestens 0,5 mm ist und D in der obenstehenden Beziehung durch den Wert 240 ersetzt wird, wenn D 240 mm übersteigt.

Die angegebene Stahllegierung für das Gehäuse ist eine handelsübliche Legierung für rostfreie Stähle. Durch die zwischen dem Außendurchmesser des MetaHgehäuses des Vakuumschalters und seiner Wand stärke festgelegte Beziehung wird ermöglicht, daß der Schalter bei erhöhter Temperatur auf ein besseres Vakuum ausgepumpt werden kann, um eine höhere Zuverlässigkeit zu schaffen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Aufriß eines Vakuumschalters gemäß der Erfindung teils im Längsschnitt,

F i g. 2 eine weitere Ausbildungsform der Erfindung in einer ähnlichen Darstellung wie F i g. 1,

Fig. 3 einen Teilaufriß einer weiteren Ausbildungsform der Erfindung teils im Längsschnitt, in der ein ruhender Kontakt und die zugehörigen Komponenten dargestellt sind.

Fig.4 einen Teilaufriß einer weiteren Ausbildungsform der Erfindung teils im Längsschnitt, wobei ein beweglicher Kontakt und die zugeordneten Komponenten dargestellt sind,

Fig 5 und 6 weitere Ausbildungsformen der Erfindung in ähnlichen Darstellungen wie in den F i g. 3 und 4 und

Fig. 7 ein Schnittbild einer Aufheizvorrichtung, die zusammen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, deren Teile im Aufriß dargestellt sind, verwendet werden kann.

In der Zeichnung, insbesondere in Fig. 1, ist eine Anordnung dargestellt, die in kreiszylindrisches Gehäuse 10 aus Metall umfaßt, das nachstehend im einzelnen beschrieben werden soll. Dieses Gehäuse weist zwei Stirnplatten 12 oder 13 aus einem geeigneten Metall auf mit je einer mittig angebrachten Öffnung 14 bzw. 15, wobei je eine Stirnplatte in ein Ende des zylindrischen Gehäuses 10 eingepaßt ist, um eine mit dem Bezugszeichen 16 gekennzeichnete Funkenlöschkammer zu bilden. Die Stirnplatten 12 und 13 bestehen vorzugsweise aus dem gleichen Material wie das Gehäuse 10, und zwar sind sie relativ dick, wobei ihre Außenflächen in etwa mit den entsprechenden Stirnflächen des Gehäuses 10 gleichliegen. Die Stirnplatten 12 und 13 sind längs ihrer Außenränder mit den angrenzenden Enden des Gehäuses 10 verschweißt, um eine vakuumdichte Verbindung zwischen Gehäuse und Stirnplatten zu gewährleisten. Je ein Metallbund 20 oder 21 sitzt mit seinem einen Ende vakuumdicht in der mittigen öffnung 14 bzw. 15 der Slirnplatte 12 bzw. 13. während das andere Ende des Bundes vakuumdicht mit dem einen Ende einer elektrischen Isolation 22 bzw. 23 in Form eines Hohlzylinders verbunden ist. Die Isolationen 22 und 23 können aus einem beliebigen elektrisch isolierenden Material, beispielsweise aus Glas oder Keramik, bestehen. |e ein mit einer Öffnung

Ie

■ersehener Metalldeckel 24 oder 25 in Form einer Kappe ist vakuumdicht mit dem anderen Ende der Isolation 22 bzw. 23 so verbunden, daß der Kappenrand der Isolation zugewandt ist Die beiden Bünde und Deckel bestehen vorzugsweise aus einem Metall, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient demjenigen des für die Isolationen verwendeten Materials etwa entspricht Der Einfachheit halber können Bünde und Deckel mit den entsprechenden Isolationsstücken bereits bei deren Gießen vereinigt werden. Die Metallbünde, die Isolatio nen und die Metalldeckel sind koaxial zueinander und zu dem Gehäuse 10 angeordnet, um an beiden Enden des Gehäuses bzw. der Funkenlöschkammer 16 zwei elektrisch isolierende Kammern zu bilden, die mit dieser in Verbindung stehen und allgemein mit den Bezugszeichen 26 bzw. 27 bezeichnet sind. Die Bauelemente 10, 12, 13, 20, 21, 22, 23, 24 und 26 bilden einen geschlossenen Kolben, der evakuiert werden kann.

Wie in F i g. 1 gezeigt ist, ist ein metallischer Balgen 28 vorgesehen, uessen eines Ende vakuumdicht mit dem einen Deckel, in diesem Beispiel dem unteren Deckel 25, verbunden ist und dessen anderes Ende sich in die zugehörige Isolation 23 erstreckt und mit einer Metallstirnplatte 30 verschlossen ist.

Eine ruhende Stange 32 aus einem geeigneten elektrisch leitfähigen Material ragt zentrisch abgedichtet durch den oberen Deckel 24 und erstreckt sich koaxial.' irch die Isolierkammer 26 so weit, bis sie etwa die Mute der Funkenlöschkammer 16 erreicht. Die ruhende Stange 32 trägt einen ruhenden Kontakt 34 an ihrem freien, in der Kammer 16 befindlichen Ende. Eine entsprechende, jedoch bewegliche Stange 3?» aus dem gleichen Material wie die ruhende Stange 32 ragt zentrisch durch den Balgen 28 und die untere Isolationskammer 27 in die Funkenlöschkammer 16 hinein, wobei die Stange durch die Stirnplatte 30 des Badens abgedichtet ist. In der Funkenlöschkammer 16 ist die bewegliche Stange 33 genau mit der ruhenden Stange 32 ausgerichtet und trägt an ihrem freien Ende einen beweglichen Kontakt 35, der auf den ruhenden Kontakt 34 hin gerichtet ist. wobei zwischen beiden ein Spalt frei bleibt. Auf diese Weise sind die Kontakte 34 und 35 annähernd in der Mitte der Funkenlöschkammer 16 angeordnet. Die Kontakte 34 und 35 bestehen vorzugsweise aus Kupfer.

Es isi eine erste Abschirmung 36 in Form eines dünnen Ringes vorgesehen, welcher an der Innenfläche der oberen Stirnplatte 12 beispielsweise verschweißt oder verlötet ist, und ferner eine Abschirmung 38 in Form einer Scheibe fest an der ruhenden Stange 32 angebracht, und zwar zwischen der ersten Abschirmung 36 und dem ruhenden Kontakt 34. Der Zweck dieser Abschirmungen wird später klar ersichtlich. Mit den Abschirmungen 36 und 38 funktionell übereinstimmende Abschirmungen 37 und 39 sind mit der unteren Stirnplatte 13 und der beweglichen Stange 33 in gleicher Weise wie die Abschirmungen 36 und 38 verbunden. Die /weiten Abschirmungen 37 und 39 weisen beide einen AuBendurchmesser auf. welcher größer ist als derjenige der ihnen zugeordneten miuigen öffnungen 14 b/w. 15 der Stirnplalten 12 bzw. 13 und auch größer als de> Innendurchmesser der zugeordneten Isolation 22 b/w. 23, wahrend die mittigen Öffnungen 14 und 15 jeweils einen Durchmesser aufweisen, der kleiner isi als der Innendurchmesser der zugeordneten Isolationen 22 b/w. 23.

Um die Kammern 16, 26 und 27 auszupumpen, orurrvkt sieh ein Absaugrohr 40 durch die eine de^r

■40 Stirnplatten, im dargestellten Beispiel durch die obere Stirnplatte 12. mit der es abgedichtet ist

Nachdem die Anordnung durch das Absaugrohr 40 ausgepumpt und das Absaugrohr abgedichtet ist, kann ein Mechanismus (nicht dargestellt) betätigt werden, um die bewegliche Stange 33 auf die ruhende Stange 32 zu oder von dieser weg zu bewegen und den beweglichen Kontakt 35 mit dem ruhenden Kontakt 34 in Berührung zu bringen bzw. von diesem zu lösen.

Die lsolierkamrnern 26 und 27 und insbesondere die Isolationen 22 und 23 tragen dazu bei, die getrennten Kontakte 34 und 35 in einem guten elektrisch isolierenden Zustand zu halten. Hierzu ist jede der Isolationen 22 bzw. 23 so ausgelegt und konstruiert, daß ihre Abmessung eine dielektrische Festigkeit besitzt, welche ausreicht, um jede Hochspannung, die an die Kontakte 34 und 35 durch den Stromkreis angelegt wird, auszuhalten. Es ist bekannt, daß man zur Erhöhung der Unterbrechungskapazität die Vakuumunterbrecher bis zu einem Hochvakuum auspumpen muß und daß hierzu erforderlich ist, die Komponenten des Unterbrechers auf eine solche Temperatur zu erhitzen, weLhe ausreicht, die an den Komponenten absorbierten ode" in diesen eingeschlossenen Gasreste während des Pumpvorgangs freizusetzen. Andererseits können die die Funkenlöschkammer 16 zusammen mit den Kontakten 34 und 35 bildenden Komponenten den sogenannten Löschfunken berühren und dabei auf eine maximal mögliche Temperatur kommen, welche höher ist als die Temperatur der übrigen Teile des in Betneb befindlichen Unterbrechers. Deshalb ist es notwendig, die die Funkenlöschkammer bildenden Komponenten und die Kontakte bis auf eine maximale Temperatur, die während des Betriebs erreicht wird, oder noch über diese hinaus, zu erhitzen, während der Unterbrecher evakuiert wird, und zwar während einer Zeitspanne, die ausreicht, um das gewünschte Hochvakuum zu erzielen. Dies führt zu der Notwendigkeit, für das Gehäuse 10 und die die Funkenlöschkammer bildenden Komponenten ein Metall zu verwenden, welches eine solche hohe Temperatur während längerer Zeit auszuhallen vermag. Das heißt, das für das Gehäuse 10 und vorzugsweise für die Stirnplatten 12 und 13 verwendete Material sollte einen hohen Wärmewiderstand aufweisen und bei hohen Temperaturen nur schwer oxydierbar sein, während es gleichzeitig eine schlechte Gaspermeabilität aufweisen sollte.

Es wurde festgestellt, daß ein aus rostfreiem Stahl hergestelltes Gehäuse 10 während längerer Zeit in evakuiertem Zustand bei hoher Temperatur gehalten werden kann. Es wurde ferner festgestellt, daß im Vakuum rostfreie Stähle selbst bei Rotglut hohe mechanische Festigkeiten aufwiesen, daß sie sehr wenig oxydierten und auch daran gehindert wurden, ihren Aufbau /u verschlechtern. Außerdem zeigten sie auch nur einen sehr geringen Gasdurchlaß. Nach all diesem kann somit das aus rostfreiem Stahl hergestellte Gehäuse 10 auf ein hohes Vakuum ausgepumpt unc .vährend längerer Zeit auf erhöhter Tempcratut gehalten werden. Man hat ferner festgestellt, naß da' beste Material für das Gehäuse 10 ein niehtmagneti seller rostfreier ausiemtiseher vahl ist. de; mindesten 12 Cicw.-tyo Chrom, mindestens r Ciew.-"/u Nickel um ilen Rest Eisen enthalt, abgesehen von sehr geringe Anteilen zufälliger Verunreinigungen.

Neuerdings besteht die Tendenz, elektrische Kontak te zu verwenden, die ein Metall mit niederei Schmelzpunkt enthalten, beispielsweise Wismut, TeIIu

Antimon, Silber od. dgl, um sie in Vakuumunterbrechern zu verwenden. Dies hat seinen Grund darin, daß an den Kontakten das Auftreten einer außerordentlichen Spannung verhindert werden soll, die eine Folge des durch die Unterbrechung zerhackten Stroms ist, und daß ferner verhindert werden soll, daß die Kontakte miteinander verschmelzen, wie oben bereits herausgestellt wurde. Es sei auf die US-Patentschriften 29 75 255 und 32 46 979 hingewiesen. Metalle mit geringerem Schmelzpunkt haben die Eigenschaften, daß sie bei geringeren Temperaturen schmelzen und verdampfen und einen höheren Dampfdruck als Kupfer aufweisen. Unter diesen Umständen wird das entsprechende niedrigschmelzende Metall, welches in einem oder in beiden Kontakten enthalten ist, verdampft, um einen hohen Dampfdruck zu erhalten, vorausgesetzt, daß die Kontakte während des kombinierten Erhitzungs- und Pumpvorgangs und/oder während ein elektrischer Lichtbogen vorliegt, erhitzt werden. Solche Metalle sind

Tabelle 1 Nicht- Schwach- Kovar-

magnetischer magnetischer legierung

rostfreier rostfreier

Stahl Stahl

im allgemeinen dazu geeignet, sich in verdampftem Zustand auf Eisen, Nickel usw. niederzuschlagen, und verrngern deren Fähigkeit, Spannungen auszuhalten. Hat sich daher ein solches Metall mit geringem

<< Schmelzpunkt an einem Teil oder an Teilen des Gehäuses 10 bzw. damit zusammenhängenden Teilen, wie die Abschirmungen 36,37,38,39, niedergeschlagen, danr führt dies zu einer Spannungsabnahme, die ausreicht, daß die Kontakte 34 und 35 und damit die

ίο Kontaktstangen 32 und 33 von den Teilen elektrisch isoliert bleiben, auf denen sich das Metall niedergeschlagen hat.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, wurden zahlreiche Versuche mit verschiedenen Metallen durchgeführt, um festzustellen, auf welchem der Metalle sich unter den gleichen Bedingungen Metalle mit niedrigem Schmelzpunkt schwerer niederschlagen. Das Ergebnis ist in der nachstehenden Tabelle 1 aufgeführt.

Reines Nickel

Reines Eisen

Kohlenstoffstahl

Reines Kupfer

Wismut
Tellur

30 30 70
50

60
60

50 60

40 70

In Tabelle I sind die Stärken der Wismut- oder Tellurfilme, welche sich auf den Metallen niedergeschlagen haben, durch relative Größen wiedergegeben, wobei angenommen wird, daß der sich auf nichtmagnetischem, rostfreiem Stahl niedergeschlagene Film die Dicke 1 hat. Aus Tabelle I sieht man. daß Wismut und Tellur sich nur schwer auf rostfreien Stählen niederschlagen. Dies gilt für den Fall von Metallen mit geringem Schmelzpunkt für Wismut und Tellur. Die Ergebnisse der Versuche zeigen auch, daß das aus rostfreiem Stahl hergestellte Gehäuse 10 eine innere Oberfläche aufweist, die durch einen hohen Widerstand gegenüber der chemischen Einwirkung jedes beliebigen verdampften Metalls gekennzeichnet ist, selbst dann, wenn dessen Dampfdruck bei erhöhter Temperatur ansteigt und bei geringen Verunreinigungen mit den speziellen, von einem oder beiden Kontakten verdampften niedrigschmelzenden Metall, auch dann, wenn dessen Dampfdruck hoch ist so daß die Eigenschaft des Unterbrechers. Spannungen auszuhalten. gewährleistet und die Charakteristik des Unterbrechers nicht verschlechtert wird

Deshalb sollte bei der Ausführung der Erfindung das Gehäuse 10 aus nichtmagnetischem rostfreiem Stahl, wie oben dargelegt, hergestellt werden, während die Stirnplatten 12 und 13 vorzugsweise aus einer gleichen rostfreien Stahlart wie das Gehäuse bestehen sollten. Unter diesen Umständen kann ein Kontakt oder beide Kontakte 34 und 35 ein Metall mit niedrigem Schmelzpunkt enthaltea ohne daß man befürchten müßte, die Innenwand der Funkenlösdikannner 16 würde mit diesem aus dem Kontakt oder den Kontakten austretenden Metall verunreinigt. Außerdem ist es wünschenswert die Abschirmungen 36 bis 39 aus rostfreiem Stahl herzustellen.

Man versteht daß bei Temperaturen höher als Zimmertemperatur die mechanische Fertigkeit eines aus rostfreiem Stahl hergestellten Gehäuses 10 abnimmt und die Gaspermeabilität ansteigt Um zu verhindern, daß das Gehäuse aus rostfreiem Stahl durch Einwirkung einer von außen aufgeprägten Druckkraft während des kombinierten Aufheiz- und Pumpvorgangs deformiert

wird, wobei das Gehäuseinnere unter dem erforderlichen Hochvakuum gehalten wird, ist es erforderlich, die Dicke des Gehäuses größer als einen unteren Grenzwert zu machen. Als Ergebnis von Versuchen, die mit Vakuumunterbrechem der oben beschriebenen Art verschiedener Abmessungen durchgeführt wurden, zeigte sich, daß das Gehäuse 10 bei Unterbrechern geringerer Größe eine Dicke größer gleich 0.5 mm aufweisen sollte. Ferner wurde festgestellt, daß. je größer der Außendurchmesser des Gehäuses gewählt

4s wird, desto größer das Verhältnis der Dicke zu dem Außendurchmesser sein sollte. Bei Verwendung von nichtmagnetischem rostfreiem austenitischem Stahl für das Gehäuse wurde festgestellt daß die Dicke Tin mm und der Außendurchmesser D in mm der folgenden

Beziehung genügen muß:

= TOO ^{+ 0}'⁸ W

(D - 20).

Ferner wurde festgestellt daß die Dicke des Gehäuses immer der nachstehenden Beziehung genügen muß, selbst wenn man zulässige Änderungen der Stahlart der Erhitzungszeit der Temperatur, der Güte des Vakuums in dem Gehäuse 10 usw. berücksichtigt:

T >

- 100

+ 0,8

100?

(D - 20) -

f«s oder

T > 0.8

1(X?

(D - 20) - 1 .

a r

Ferner wurde festgestellt, daß dann, wenn der Außendurchmesser D größer oder gleich 240 mm BtD in jeder der Gleichungen 1. 2 und 3 durch den Wer: 240 Z ,uzt werden sollte. Außerdem stellte man fest, daß ei Di kenzuwachs des Gehäuses 10 über emen gewissen Grenzwert einen Anstieg der ^'^"^ daP sich Verbesserungen der

Stirnolatten erstreckt. Dieser zylindrische Abschnitt ist S«rnpUι ten beispielsweise während des

₃₅, _nergestellt. Die StirnplaUen sind am B jeweiligen zylindrischen Abschn.ttes mit den ^ ¹^_nJ_{6n A}b_schnitten des Gehäuses 10 in einer J^*ⁿ _{EntferIlung von} dessen Ende mittels einer Schweißnaht 18 bzw. 19 verschweißt. Im übrigen, «t die _d _{zu der in F} j _g., entsprechend aufgebaut.

beUgl ch Kontakt 34 bzw. 35 Oberflächen auf

die einander gegenüberliegen und genau parallel

»einherausgerichtet sind, und ™*™^^ wird, daß diese Ausrichtungen und Pa a lele.nsteuungen

sich tatsächlich nicht verändern infolge irgendeiner

Jj^ ^.^ _{Stimend de}

^νοτξ\. _Slirnplatte 12 dicht eingepaßt, welche mu _{IS e}^er ringförmigen Rille 46 auf ihrer fre^rjObe,^ac:he _n .^ _£._{n nngfö} Draht «be nde: sich

_{ßh lb der Ri}n_c 46 auf der gleichen Oberfläche una

sssurss & _r

vorher mechanisch bearbeitet, d?™« «^hre ^"^S genau miteinander ausgerichtet sind. Die Siirnplatten

und 13 werden in die Endabschnitte des Gehäuses aicni Gehäuses, so daß sie m.t diesem über e.ne Schweißnaht

_18verbunden werden können. Stirnolatte

erwünscht, kann eine untere Stirnplatte

Stirnplatten mit den entsprechenden Eine erste Abschirmung 36. welche

Schweißvorgangs eintreten könnte da die Strnpht e dicht in die Enden des Gehäuses eingepaßt mo _giejcht ^
Anordnung nach F. g. 1.

5S_S

_{entsprechenden} Teil der

ruhenden bzw. der beweglichen s

32 _{des ßal r de St}uck der_ Stange

bzw. 35 gut aneinander anliegen. _ten

rSSS

Kontaktstange 33 so. daß sie zu

Stirnplatte 13 in Form einer flachen Schale dicht so eingesetzt ist. daß der Schalenboden nach oben gerichtet ist. Die Stirnplatte ist mit dem Gehäuserand vakuumdicht über eine Schweißnaht 19 verbunden ähnlich der Schweißnaht 18 in F i g. 5. Ein Balgen 28 ist mit seinem einen Ende an der unteren Stirnplatte 13 vakuumdicht angebracht. Eine bewegliche Kontaktstange 36 ragt dicht durch das andere Ende des Balgens und trägt eine zweite Abschirmung 39 in Form einer Kappe, die so angeordnet ist, daß sie den Balgen 28 umgibt. Die Stange 36 trägt an ihrem freien Ende einen beweglichen Kontakt 35.

Zu den in den F i g. 1 bis 6 gezeigten Anordnungen soll erwähnt werden, daß die Stirnplatte den angrenzenden Endabschnitt des Gehäuses 10 längs einer relativ großen Fläche in Axialrichtung des Gehäuses berührt, um dieses, wie oben beschrieben, zu verstärken.

Der Zusammenbau des Vakuumunterbrechers wird nachstehend in bezug auf die F i g. 1 beschrieben.

Der ruhende Kontakt 34, die ruhende Stange 32, die zweite Abschirmung 38, die erste Abschirmung 36, die Stirnplatte 12 mit dem Absaugrohr 40, der Metallbund 20, die Isolation 22 und der kappenförmige Decke! 24 werden zunächs; miteinander verbunden, um eine ruhende Untereinheit zu bilden, die mit dem Bezugszeichen 60 bezeichnet ist. Die Längsachse des äußeren Umfangs der Stirnplatte 12 wird genau ausgerichtet auf die Längsachse der Stange 32. Außerdem verläuft sie genau rechtwinklig zu der Kontaktfläche des ruhenden Kontakts 34, wie oben beschrieben. Die Komponenten, welche dem beweglichen Kontakt 35 zugeordnet sind, werden entsprechend miteinander verbunden, um eine bewegliche Unterbaueinheit, die mit dem Bezugszeichen 61 bezeichnet ist, zu bilden. Auch hier ist die Längsachse des äußeren Umfangs der Stirnplatte 13 genau mit der Längsachse der beweglichen Stange 33 ausgerichtet und verläuft genau rechtwinklig zu der Kontaktfläche des beweglichen Kontakts 35.

Anschließend werden die Unterbaueinheiten 60 und 61 mit dem Gehäuse 10 vereinigt, indem die Stirnplatten 12 und 13 in die beiden Stirnenden des Gehäuses 10 dicht so eingesetzt werden, daß der AuGenrand jeder Stirnplatte etwa mit dem angrenzenden Ende des Gehäuses auf einer Höhe liegt. Die Innenflächen der Endabschnitte wurden vorher bearbeitet, damit ihre Längsachse genau zueinander und zu der Längsachse des Gehäuses ausgerichtet werden können. Anschließend werden die Stirnplatten 12 und 13 vakuumdicht mit den Enden des Gehäuses 10 längs den Schweißnähten 18 und 19 verschweißt

Bei dem so zusammengebauten Unterbrecher verlaufen die ruhende und die bewegliche Stange 32 bzw. 33 so, daß ihre Längsachse genau zueinander und zu der Längsachse des Gehäuses 10 ausgerichtet sind, während gleichzeitig die einander gegenüberstehenden Oberflächen der Kontakte 34 und 35 exakt parallel zueinander und genau rechtwinklig zu den gemeinsamen Längsachsen der beiden Stangen 32 und 33 verlaufen. Mit anderen Worten, die beiden Kontaktglieder sind genau zentriert und können sich unter einem Oberflächendruck berühren, der gleichmäßig über deren gesamten Berührungsflächen verteilt ist Auch die dicht in die angrenzenden Stirnenden des Gehäuses 10 eingepaßten Stirnplatten 12 und 13 dienen dazu, daß das Gehäuse 10 durch Hitzeeinwirkung, die während des Schweißvorfangs erzeugt wird, deformiert werden kann.

Ist dagegen eine kappenförmige Stirnplatte auf das Ende des Gehäuses 10 so aufgeschweißt wie es in F i g. 2 dargestellt ist, wobei die Stirnplatte in Axialrichtung etwas von dem entsprechenden Endabschnitt des Gehäuses entfernt ist, dann kann durch die beim Schweißvorgang erzeugte Hitze das Gehäuse defors miert werden. Ferner kann bei dem Schweißvorgang, der bei erhöhter Temperatur durchgeführt wird, das Gehäuse erweicht und beachtlich deformiert werden, da es keinen Einsatz, wie beispielsweise eine Stirnplatte, aufweist, die in der Lage wäre, einer äußeren Kraft.

ίο beispielsweise dem Druck der umgebenden Luft, entgegenzuwirken, was zu einem Fehler der relativen Einstellungen der ruhenden und beweglichen Unterbaueinheiten 60 und 61 führt. Deshalb ist bei der in F ι g. 2 dargestellten Anordnung dci Abschnitt der Stirnfläche,

is der das Gehäuse überlappt, so kurz wie möglich ausgebildet.

Um die Genauigkeit, mit der die Unterbaueinheiten 60 und 61 in dem Gehäuse 10 eingebaut werden können. zu vergrößern, sind die inneren zylindrischen Oberflächen zumindest an beiden Enden des Gehäuses vorzugsweise maschinell bearbeitet, damit ihre Längsachsen genau zueinander ausgerichtet sind. Die Fig. 1.3 und 4 zeigen Gehäuse, die einer solchen maschinellen Bearbeitung unterworfen wurden. Die in Fig. 5

2v gezeigte Anordnung enthält ein Gehäuse 10, dessen Stirnende 52 auf einen kleineren Durchmesser verringert ist, während bei der in F i g. 6 gezeigten Anordnung zum gleichen Zweck das Gehäuse einen Endabschnitt 54 aufweist, dessen Durchmesser vergrößert ist.

\o In Fig. 7 ist eine Anordnung dargestellt, die insbesondere dazu geeignet ist, den Unterbrecher, wie oben beschrieben, während des Pumpvorgangs aufzuheizen. Die Anordnung ist in eine erste Heizvorrichtung 62 eingebaut, die einen oder mehrere Gasbrenner (nicht

is dargestellt) zur Aufheizung der gesamten Anordnung enthält. Ferner ist eine zweite Heizvorrichtung 64. beispielsweise ein oder mehrere Gasbrenner, rund um das Gehäuse 10 angeordnet um das Gehäuse und die mit ihm verbundenen Glieder für sich zu erhitzen. Falls gewünscht kann die zweite Heizvorrichtung auch eine Hochfrequenzheizung sein. Alternativ kann auch der bewegliche Kontakt 35 mit dem ruhenden Kontakt 34 zusammengebracht und ein hoher Strom hindurchgeschickt werden, um infolge des Kontaktwiderstandes an den Kontaktgliedern Wärme zu erzeugen. Auf jeden Fall kann das Gehäuse 10 und die mit ihm verbundenen Teile auf eine Temperatur erwärmt werden, die höher liegt als die Temperatur, auf die die Komponenten, welche die Isolierkammern 18 und 19 bilden, mit Hilfe der ersten Heizvorrichtung 62 gebracht werden.

Gleichzeitig wird das Absaugrohr 40 mit einer geeigneten Pumpvorrichtung, beispielsweise einer Vakuumpumpe (nicht dargestellt), verbunden, um das Innere der Anordnung so weit auszupumpen, bis das

gewünschte Vakuum erreicht ist Dann wird das Absaugrohr 40 von der Vakuumpumpe getrennt und gleichzeitig vakuumdicht verschlossen. Sodann ist der Vakuumunterbrecher fertiggestellt

Die ersten und zweiten Abschirmungen 36 bis 39

tragen dazu bei, die Funkenlöschkammer bis auf die gewünschte hohe Temperatur aufzuheizen, während die Isolierkammern auf einer gewünschten niederen Temperatur gehalten werden. Die Abschirmungen können vorzugsweise aus rostfreiem Stahl bestehen, und zwar

<>5 aus dem gleichen Grund, der vorher in Verbindung mit dem Gehäuse 10 dargelegt wurde. Sie haben die Aufgabe, zu verhindern, daß Metalldampf, der in der Funkenlöschkammer 16 entsteht in die Isolierkammern

11 12

18 und IH eintritt, und sie sollen ferner Wärmestrahlung Unterbrecher bestimmt ist. Ferner ist es wirksamer, d

aus der Funkenlöschkammer abschirmen, um eine ersten und zweiten Abschirmungen in der Funkenlose

Überhitzung der Isolierkammern zu vermeiden Des- kammer 16 anzuordnen. Die zweite Heizvorrichtung I

halb müssen die Entfernungen zwischen den jeweils arbeilet mit der Abschirmung zusammen, um d ersten Abschirmungen 36 oder 37 und der zugehörigen ι Gehäuse und die zugehörigen Bauteile auf eine hohe

Kontaktstange 32 bzw. 33 sowie /wischen den jeweils Temperatur aufzuheizen, und zwar während ein

ersten Abschirmungen und den zugehörigen zweiten langen Zeitspanne bis zur Rotglut, ohne die Isolierkai

Abschirmungen 38 oder 39 so gewählt werden, daß sie in mein zu überhitzen,
der Lage sind, die Spannungen auszuhallen, tür die der

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Claims

Ll

Patentanspruch:

Vakuumschalter mit zwei elektrisch leitfähigen Stangen, welche Kontaktelemente tragen, einem zylindrischen Gehäuse aus rostfreiem Stahl, in welchem die zwei Kontaktelemente angeordnet sind, und mindestens einer elektrischen Isolation in Form eines Hohlzylinders, der an einem Ende des Gehäuses vorgesehen ist und die entsprechende leitfähige Stange vakuumdicht umgibt, wobei das Gehäuse und die Isolation den evakuierten Kolben bilden, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) aus einem nichtmagnetischen rostfreien, austenitischen Stahl bestent, der mindestens 12 Gew.-% Chrom, mindestens 6 Gew.-% Nickel und den Rest Eisen enthält, abgesehen von geringen Mengenanteüen zufälliger Verunreinigungen, und eine Wandstärke in mm aufweist, die der Beziehung

T 2 0.8 -^ (D - 20) - 1

genügt, wobei D den Außendurchmesser in mm bedeutet, die Dicke 7~mindestens 0,5 mm ist und Din der obenstehenden Beziehung durch den Wert 240 ersetzt wird, wenn D 240 mm übersteigt.