DE1933438B2 - Triggerbares Hochvakuum-Schaltgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein triggerbares Hochvakuum-Schaltgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches. Ein derartiges .Schaltgerät ist in dem Aufsatz von J. M. L a f f e r t y mit dem Titel »Triggered Vacuum Gaps« Proa IEEE, Band 54, Nr. 1, 1966, Seiten 23—32, beschrieben.

Bei den bekannten Hochvakuum-Schaltgeräten, wie beispielsweise bei steuerbaren Vakuurn-Funkenstrekken oder bei Vakuum-Schaltern, ergibt sich eine obere Grenze für den maximalen Strom aus der Bildung von Anodenbrennflecken, die die Anoden zum Schmelzen bringen können. Um die Bildung solcher Brennflecken zu umgehen, können zwar großflächige Bogenelektroden verwendet sowie die Elektroden so ausgebildet werden, daß eine Rotation des Lichtbogens auftritt. Diese Versuche waren jedoch wenig erfolgreich, was zumindest teilweise an der Bündelung der Stromlinien im Lichtbogen zwischen den großflächigen Elektroden liegt, die durch die orthogonale Kraft hervorgerufen wird, die durch das Vektorprodukt aus der Stromdichte und dem magnetischen Feld der Ströme innerhalb der Bogenelektroden bedingt ist.

JO Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Hochvakuum-Sehaltgerät mit koaxialen Elektroden zu schaffen, bei dem die Stromlinien gleichmäßig auf Elektrodcnoberflächen verteilt sind und der Lichtbogen gedreht wird.

Diese Aufgabe wird bei einem triggerbaren Hochvakiium-Schaltgerät der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches I gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die mit der Erfindung crziclbarcn Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch den doppelwandigen bzw. »eingestülpten« Aufbau der Elektroden das azimutale Magnetfeld innerhalb der Funkenstrecke möglichst klein gehalten wird. Weiterhin haben die wendelförmig verlaufenden Schlitze in dem Außenzylinder der äußeren Elektroden die Wirkung, daß der Strom im Außenzylinder wie in einer miillifilaren Magnetspule verläuft, so daß der Strom im Außenzylinder auch in der

ίο eigentlichen Funkenstrecke ein Magnefeld hervorruft, das dem Magnetfeld einer Magnetspule ähnlich ist und eine Rotation des Lichtbogens innerhalb der Funkenstrecke hervorruft. Der Innenzylinder der »eingestülpt« ausgebildeten Außenelektrode schirmt dabei den Außenzylinder der äußeren Elektrode von dem Lichtbogen ab, da sich die Fußpunkte des Lichtbogens an diesem Innenzylinder bilden, so daß die scharfen Kanten der Schlitze im Außenzylinder der äußeren Elektrode keine bevorzugten Ausgangspunkte von

M) Lichtbogen sein können. Auf diese Weise läßt sich insgesamt der Stromwert erhöhen, von dem an die Bildung von Brennflecken zu befürchten ist.

Im folgenden soll die Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen an Hand von Ausführungsbeispielen

ft5 im einzelnen beschrieben werden.

Fig. I ist sin Längsschnitt durch ein triggerbares Hochvakuum-Schaltgerät gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Fig.2 ist ein Längsschnitt durch ein Schaltgerät gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

F i g. 3 ist ein Querschnitt längs der Linie 3-3 in F i g. 2.

GemäB Fig. 1 weist das triggerbare Hochvakuuni-Schaltgerät 10 ein vollständig dichtes Gehäuse 11 auf, das bis auf einen Druck von 1,3 ■ 10-" bar oder weniger evakuiert ist. Die Mantelfläche 12 des Gehäuses U ist aus einem passenden Isoliermaterial hergestellt worden, beispielsweise aus einem Glas oder auch aus einer keramischen Masse wie beispielsweise aus einer Keramik auf Aluminiumoxydgrundlage. Die Mantelfläche 12 ist durch zwei Stirnwände 13 und 14 verschlossen, die vakuumdicht oben und unten an die Mantelfläche angeschmolzen sind. Innerhalb des Gehäuses 11 sind zwei eingestülpte Elektroden 15 und 16 angeordnet, die zueinander und zur Längsachse des Schaltgerätes koaxial angebracht sind. Die innere Elektrode 16 ragt weit in die äußere Elektrode 15 hinein, so daß sich ein zylindrischer Ringraum 17 bildet, der die eigentliche Funkenstrecke darstellt, in der ein Lichtbogen brennen kann. In Längsrichtung nimmt der Ringraum 17 einen großen Teil der gesamten Länge des Schalt-serätes 10 ein.

In der Stirnwand 14 ist eine mit einem Flansch versehene Öffnung vorgesehen, in die eine Zündelektrode 18 eingesetzt ist. Diese Zündelektrode 18 steht einem Teil des Ringraumes 17 gegenüber. Wenn an die Zündelektrode 18 ein passender Spannungsimpuls angelegt wird, so emittiert die Zündelektrode 18 ein Elektronen-Ionen-Plasma in die Funkenstrecke hinein, jo so daß das Schaltgerät unmittelbar darauf zündet. Die Stirnwände 13 und 14 sind mit Anschlüssen 19 und 20 versehen, die mit den Stirnwänden zusammen aus einem Stück hergestellt sind, so daß das Schaltgerät an ein Netz, eine Last oder an einen Verbraucher angeschlos- J5 sen werden kann.

Die äußere der beiden koaxialen Elektroden 15 weist einen ersten, äußeren Zylinder 21 auf, der elektrisch und mechanisch mit der Stirnwand 13 verbunden ist. Die äußere Elek'rode 15 ist parallel zur Mantelfläche 12 des ao Schallgeräles angeordnet. Die äußere Elektrode 15 weist darüber hinaus noch einen zweiten inneren Zylinder 22 auf, der nicht an der Stirnwand 13 befestigt ist, sondern statt dessen mittels einer Brücke 23 am unteren Ende des Außenzylinders 21 gehaltert ist. Die innere der beiden koaxialen Elektroden 16 weist einen Innenzylinder 24, der elektrisch und mechanisch mit der Stirnwand 14 verbunden ist, sowie einen Außenzylinder 25 auf, der nicht direkt mit der Stirnwand 14 in Verbindung steht, sondern am oberen Ende mittels einer v> Brücke 26 am oberen Ende des Innenzylinders 24 befestigt ist. Es handelt sich also um zwei konzentrisch angeordnete »eingestülpte« Elektroden. Der Innenzylinder 22 der äußeren Elektrode 15 und der Außenzylinder 25 der innere:i Elektrode 16 bilden zusammen den π hohlen, zylindrischen Ringraum 17, dessen Länge größer als die halbe Länge jeder der beiden Elektroden und größer als die halbe Länge des ganzen Schaltgerätes ist. Nach dem Zünden des Schaltgerates bilden sich in diesem Ringraum 17 zwischen der Innenfläche der M) äulieren Rleklrode und der Außenfläche der inneren Elektrode zahlreiche kleine Lichtbogen aus, so daß der ganze Ringraum 17 mit einem Plasma gefüllt wird. Diese kleinen Lichtbogen sind in der Fig. 1 bei 27 angedeutet. Zur vollständigen Isolierung ist es günstig, wenn die fö Höhe der Mantelfläche 12 aus Isoliermaterial mindestens cns der Höhe des Pingraumes 17 entspricht.

Der Außenzylinder 21 der äußeren Elektrode 15 ist mit einer Anzahl von parallelen, wendelförmig ansteigenden Schlitzen 28 versehen so daß eine Wendel mit mehreren parallel verlaufenden Wendelgliedern gebildet wird. Hierdurch fließen alle Ströme in dem Innenzylinder 22 der äußeren Elektrode 15, die ja alle durch den Außenzylinder 21 abfließen müssen, eine wendeiförmige Bahn entlang und erzeugen wie eine Magnetspule im Ringraum 17 ein vorwiegend in Längsrichtung verlaufendes Magnetfeld. Da die hier interessierenden Schaltgeräte für sehr hohe Ströme und für sehr hohe Spannungen bestimmt sind, also für Stromstärken von zehntausenden von Amperp und für Spannungen von zehntausenden von Volt, sind die magnetischen Kräfte, die auf die Elektroden einwirken, sehr erheblich, und außerdem sind die Elektroden deswegen auch recht schwer. Die Wendel mit den parallelen Wendelgliedern darf daher nicht flexibel sein, was der Fall wäre, wenn man, wie bei einigen bekannten Schaltgeräten, die Wendel nur aus einem einzigen, fortlaufenden Leiter herstellen würden, um den Lichtbogen rotieren zu lassen. Es Vriirde gefunden, daß eine recht erhebliche Bogenrotation aui.ritt, wenn man den Außenzylinder der äußeren Elektrode 15 mit wendeiförmigen Schlitzen versieht, von denen jeder in der Projektion von oben nicht mehr als einen Halbkreis beschreibt. Trotz der Schlitze bleibt die ganze Elektrode mechanisch genügend starr, so daß weder durch das Gewicht der Elektrode noch durch die Kräfte, die beim Zünden und durch die Lichtbogen auf die Elektrode ausgeübt werden, Verformungen der Elektrode auftreten.

Durch die Stromumlenkung. die in der »eingestülpten« inneren Elektrode 16 auftritt, heben sich die Azimuthaikomponenten der Magnetfelder weitestgehend gegenseitig auf, die von den Strömen in der inneren Elektrode hervorgerufen werden. Die Ströme, die nach der Ausbildung der Lichtbogen zwischen den Zylindern 22 und 25 fließen, fließen nämlich in den inneren und äußeren Zylindern 25 und 24 der Innenelektrode 16 in entgegengesetzten Richtungen. Insoweit die entgegengesetzt fließenden Ströme in den sicli überlappenden Teilen der Zylinder 24 und 25 gleich groß sind, ist die azimuthale Magnetfeldkomponente innerhalb des Ringraumes 17, in dem die Lichtbogen brennen, gleich null. Diese Verhältnisse liegen im Gebiet »A« des Ringraumes 17 vor, da radial außerhalb dieses Gebietes der gesamte Lichtbogenstrom sowohl im Zylinder 24 als auch (entgegengesetzt) im Zylinder 25 fließt. Im Gebiet »ß« des Ringraumes 17 heben sich dagegen die Azimuthalkomponentcn des Magnetfeldes weniger gut auf, da neben diesem Gebiet »ß« der Strom im Zylinder 25 geringer als im Zylinder 24 ist. Die nicht allzugroßc, nach inner, gerichtete Konzentration der S'roi.iv/ege innerhalb des Ringraumes 17. die durch das geringe Ungleichgewicht im Gebiet »ß« hervorgerufen wird, reicht jedoch, wie man gefunden hat, nicht aus, die Lichtbögen über Gebühr zu bündeln. Die Lichtbogenstromlinien sind vielmehr auf dem nach unten hängenden äußeren Zylinder 25 der Innenelektrode i6 innerhalb eines Gebietes gleichförmig verteilt, das langer als die halbe Länge der Inncneleklrode 16 ist. Dabei ist die Stromdichte im Verhältnis zum gesamten Strom sehr niedrig, so daß erst von wesentlich höheren Stromstarken an die Bildung von destruktiven Anodenbrennflecken zu befürchten ist.

Die .Stromschwelle, von der an die Bildung von zerstörenden Anodenbrennflecken zu befürchten ist, kann nun weiterhin erhöht werden, wenn man dafür

sorgt, daQ die Stromwege in den Lichtbogen innerhalb des Ringraumrs 17 unter dem Einfluß der Längskompo· nente eines Magnetfeldes der Feldstärke //rotieren, die senkrecht auf den Stromwegen 27 steht. Hierdurch wird eine Rolationskraft erzeugt, die senkrecht auf der Zcichnungsebene steht und eine Rotation um die Innenelektrode hervorruft.

Die Abmessungen eines Schaltgerätcs. wie es in Fig. I dargestellt ist, hängen von den Nennströmen und den Betriebsspannungen ab. für die das .Schaltgerat ausgelegt werden soll. Wenn das Schaltgcrät für höhere Ströme und für höhere Spannungen verwendet werden soll, müssen die Durchmesser der inneren und der äußeren Elektrode größer gemacht werden, um die Fläche des hohlen Kingraumes 17 /u vergrößern, in dun; die Lichtbögen brennen. Auf die Breite des Ringraumes (7 kommt es dagegen nicht sonderlich an. da die Durchschlagsfestigkeit des Vakuums genügend hoch isi.

urn f i'ir unrniini I ii/<» I -inir^n /tot. f?iii(fri)iim^ 17 ,iin-Ll». " " ------ f- — -.— ■ -p — - - -- - fr - " -------- - — ... -

Durchschläge auszuschließen.

Als Beispiel für ein Schaltgerät nach E i g. I sollen die Abmessungen einer speziellen Ausführiingsforrn angegeben werden. Als Mantelfläche 12 wurde ein Glaszylinder verwendet m't einer Höhe und einem Durchmesser von jeweils etwa 15 cm. dessen Wandstärke etwa 9.5 mm betrug. Die Wandstärke der beiden koaxialen Elektroden betrug 3.2 mm. Der Außcndurchmesscr des Zylinders 21 betrug etwa 12.5 cm, der Innendurchmesser des Zylinders 22 etwa IO cm. der Außendurchmesser des Zylinders 25 etwa 7.5 cm und der Durchmesser des inneren Zylinder 24 betrug etw:i 3.8 cm. In den Außenzylinder 21 der äußeren Elektrode 15 waren acht Schlitze 28 mit einer Schli'.zbreitc \on etwa 3.2 mm eingeschnitten worden, deren kürzester Abstand von Mitte zu Mitte etwa 12.5 mm betrug. Die Länge der gesamten, dadurch gebildeten Wendel betrug ctv.a 10cm. Der Ringraum 17 wies eine Länge von 10 cm auf. der Spalt zwischen den beiden koaxialen Elektroden betrug 12.5 mm. Wenn an die Zündelektrode 18 ein 200 Volt-Impuls angelegt wurde, der fünf Mikrosekunden lang war. und wenn die Anschlüsse 19 und 20 mit einer auf 10 KV aufgeladene Kondensatorbatterie verbunden waren, wurden bei typischen .Stromunterbrechungen durch Lichtbogen mehrere Penoden lang ein Spitzenstrom von 50 000 Ampere geführt, dessen Verlauf sinusförmig mit Netzfrequenz (50 oder 60 Hz) war. ohne daß sich Anodenbrennflecke bildeten, die die Anode zum Schmelzen brachten. Auch bei wiederholten Zündungen oder Durchschlägen trafen keine Brennflecke auf, die die Anode anschmolzen.

Die Innen- und Außenelektroden !5 und 16 sind sehr hohen Strömen ausgesetzt und werden auf sehr hohe Temperaturen aufgeheizt. Sie müssen daher gasfrei sowie frei von allen Verunreinigungen sein, die Gase bilden können, um zu verhindern, daß die Lichtbogen Gase an den Elektroden freisetzen, die das Vakuum in dem Schaltgerät beeinträchtigen. Während die Lichtbögen brennen, herrscht im Schaltgerät kein Vakuum, da von den Elektroden große Mengen von Metall verdampft oder zerstäubt werden. Es isi nun notwendig, daß sich diese Metallmengen nach dem Erlöschen der Lichtbögen sehr schnell wieder kondensieren, damit sich der Restdruck in dem Gehäuse 11 des Schaltgerätes wieder auf einen Wert von weniger als 133 ■ 10~⁸ bar einstellt. Sonst ist die Durchschlagsfestigkeit des Vakuums gegenüber der, zwischen den Bogeneiekiroden liegenden hohen Spannungen nicht mehr gewährleistet. Aus welchen Materialien die Elektroden hergestellt werden können, ist bekannt. Man kann sie bcispielswei se iius Kupfer. Beryllium oder auch aus Legierunger /wischen diesen beiden Elementen herstellen.

Die Zündelektrode 18 weist eine eingekerbte Metall oder Hybridschichl auf, die auf einer keramischer Isolierscheibe 29 aufgebracht ist. Der äußere Teil de Schiebe 29. der als Zündkathode dient, ist mit de Stirnwand 14 verbunden. Als Zündanode dient eil keramischer Stab 28, der mit einer Metall- odei Hybridschicht überzogen worden ist. Das obere Endi des Stabes 28 ist überzogen und mit einem Dnih verbunden, der in der Mitte durch den Stab 2) limdiir«. hläufl und unten aus dem Stab als ZündleituiiL' 3 austritt, an der eine Züridimpulsqucllc 32 nngcschlossei werden kann.

In I ι (!. 2 ist nun ein Ilochvukiium-Schallgcrä cl.irgeslelll, das eine andere Ausfuhrungsform ist. Da I lochvakiiuin-Sehallgerät 40 gemäß F i g. 2 weist eit

zylindrischen Mantelfläche 42 auf. an die oben und unter Stirnwände 43 und 44 vakuumdicht angeschmolzen sind Die untere Stirnwand 44 besteht aus einer que verlaufenden Scheibe 45 und aus einem Zyhnderstut/er 46. der nach innen und oben ragt.

Von der Stirnwand 43 ragt eine äußere, knaxiali Bogenelektrode 47 nach innen in das Schaltergehäusi 41 hinein. Diese koaxiale Bogenelektrode 47 ist so wii die äw'Vre Elektrode 15 nach F i g. 1 aufgebaut. Dii äußere Elektrode 47 weist einen wcndelförmigei geschlitzten Außcnzy'indcr 49 und einen Innen/ylinde

50 auf. der an seinem unteren EtHe mittels einer Brückt

51 am unteren Ende des wendelförmig geschlitzter Außenzvlinders 49 befestigt ist. Die Brücke 51 weist emi flach ausgebildete fläche 52 auf. die eine Kontüktflächi ist. Die ganze Elektrode ist mit dem oberen Ende de wendelförmig geschlitzten Außenzylinders an de oberen Stirnwand 43 befestig¹.

Die innenelektrode 48 der beiden koaxialen Bogen elektroden weist eine Grundpiaitc 53 auf. die sich que über das untere Ende der zylindrischen Mantelfläche 4; erstreckt Diese Grundplatte ist zwischen dem unterer finde der zylindrischen Mantelfläche 42 und den Zylinderstutzen 46 der unteren Stirnwand 44 \akuum dicht eingelötet oder eingeschmolzen. An der Grund platte 53 ist der innere Zylinder 54 der Innenelektrodi 48 befestigt. Am oberen Ende des inneren Zylinders 5< befindet sich eine nach auSen ragende Brücke 56. vor deren äußerem Rand der äußere Zylinder 55 de 'nnenelekirode herabhängt. Die Innenelektrode 48 is mittels eines flexiblen Leiters 58 mit einer Kontaktbrük ke 57 elektrisch verbunden. Die Kontaktbrücke 3~ weis eine quer verlaufende Kontaktplatte 59 auf. von de mehrere Kontaktfinger 60 nach oben ragen, beispiels weise zwei, drei oder vier. Diese Kontaktfinger 60 raget durch Öffnungen 61 in der Grundplatte 53 de Innenelektrode 48 nach oben hindurch und enden ii Kontaktflächen 62. Diese Kontaktflächen 62 sind s( ausgebildet, daß sie an der Kontaktfläche 52 der Brücki 51 an der äußeren koaxialen Elektrode 47 anliegei können, so daß der Strom ungehindert durch dei Vakuumschalter fließen soll, und daß sie von de Kontaktfläche 52 weggezogen werden können, un einen Lichtbogen auszulösen, wenn der Strom durch da Schaltgerät unterbrochen werden soll.

In der Schließstellung liegen die Kontaktflächen 5: und 62 aneinander an. Aus dieser Stellung kann dii Kontaktbrücke 57 mittels einer Schaltstange & zurückgezogen werden. Die Schaltstange 63 ist mit de

Scheibe 45 der unteren Stirnwand 44 mittels eines flexiblen Faltenbalgs 64 elektrisch und vakuumdicht verbunden, so daß die Stange auf und ab bewegt werden kann. Der Faltenbalg 64 soll so gewählt sein, daß man die Schaltstange 63 so viel verschieben kann, daß der Abstand zwischen den Kontaktflächen 52 und 62 bei ganz herabgezogener Schaltstange größer als der Abi,'.nd zwischen dem inneren Zylinder 50 der Außenelektrode 47 und dem äußeren Zylinder 55 der Innenelektrode 48 ist, damit die zu Beginn zwischen den verhältnismäßig kleinen Kontaktflächen 62 und der Kontaktflache 52 gezogenen Lichtbögen von dem Kingraum 67 /wischen den beiden koaxialen Elektroden übernommen werden können. Dieses wird durch die magnetischen Kräfte bewirkt, durch die auch die Rotation der Stromwege im Lichtbogen zu Stande kommt.

Um das Schaltgerät 40 an ein Net/, oder einen

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uosiimiiucn NciAic;; umSCümCüCm /ü !;o""C". i!cr v:;: Spannungs- oder Stromstößen geschützt werden soll, sind ii'i der oberen Stirnwand 4) der Anschluß 65 und an der unteren Stirnwand 44 der Anschluß 66 vorgesehen die jeweils mit ihrer Stirnwand aus einem Stück hergestellt sein können Wenn ein Spannungs- und/oder Stromstoß auftritt, wird die Schaltstange 63 nach unten gezogen, so daß die Kontaktflächen 62 von der Kontaktläche 52 abgezogen werden. Dabei werden Lichtbogen gezogen. Wenn der Abstand zwischen den Kontaktflächen 62 und der Kontaktfläche 52 den Abstand zwischen den beiden koaxialen Elektroden, alsr die Breite des Ringraumes 67 übersteigt, geht der Fußpunkt eines Lichtbogens von einer Kontaktfläche 62 auf die Außenfläche des Innenzylinders 55 über. Damit wird der ganze hohe Strom von der großen Fläche des Ringraumes 67 übernommen, da sich der Strom beziehungsweise der Lichtbogen schnell und gleichförmig über den ganzen Ringraum 67 ausbreitet, wie es auch beim Schaltgerät nach Fig. 1 der Fall war. Wenn ein .Stromnulldurchgang erfolgt, erlischt der Lichtbogen und der Stromkreis wird geöffnet.

Man kann einen stromleitenden Lichtbogen zwischen der äußeren und der inneren der beiden koaxialen Elektroden 47 und 48 auch durch einen Plasmastoß auslösen, der von einer Zündelektrode emittiert wird, u ie sie in F i g. 1 bei 18 dargestellt ist. Eine solche Zündelektrode kann entweder in die Stirnwand 43 eingesetzt werden, so daß sie dem Ringraum 67 gegenüber steht, oder aber in die Stirnwand 44, derart, daß sie dann neben den Kontaktflächen 52 und 62 liegt, an denen sich beim Offnen des Schalters die ersten Lichtbogen bilden. Dieses Zünden mittels einer Zündelektrode kann durchgeführt werden, wenn der Schalter offen ist, jedoch sehr rasch geschlossen werden soll, während clic mechanische Schalterbetätigung die Elektroden aufeinander schiebt, damit sie sich schließlieh berühren und aufeinander liegen.

Fig. ) stellt einen Qiierschniii l.ings tier Linie Ji in F i g. 2 dar und zeigt, v, ie die Kontaklfinger 60 durch die Öffnungen 61 in der (irundplaitc 5) hindurehragen, so daß sie an tier Kontaktfläche 52 der Brücke 51 der äußeren der beiden koaxialen Flektrode anliegen können. Das Ausfühningsbeispiel nach I·' i g. J weist vier Kontaktfinger auf. Weilerhin ist in F i g. J eine ■/iindi'li'kirocli' f>Ä vorgesehen, tiicj ein Elektronen-Ionen-Plasma durch die Stirnwand 44 hindurch in ilen Ringraum /wischen den beiden koaxialen Elektroden emittieren kann. Dadurch kann der Zeitpunkt genau festgelegt werden, zu dem ein Bogen gezündet worden soll, um das Schaltgerät zu schließen.

Ein Zündimpuls kann im besonderen immer dann verwendet werden, wenn das Schaltgerät normalerweise offen ist und zum Schutz eines Netzes oder eines Streckenabschnittes wegen Überspannungen diesem Net/, oder Streckenabschnitt parallel geschaltet ist. In einem solchen Fall wird das .Schaltgerät beim Auftreten eines Überspannungsstoßes geschlossen um den zu schützenden Streckenabschnitt kurzzuschließen. Hierzu kann beim Auftreten eines Überspannungsstoßes ein Zündimpuls hervorgerufen werden, durch den eine

J5 Elektronen-Ionen-Plasmawolke in den Ringraum 67 zwischen den beiden koaxialen Elektroden injiziert wird. Dadurch wird elektrisch zum Ableiten des ÜberspannungsstoBes ein Lichtbogen eingeleitet, der sich dank des Zündini pulses in Mikrosekunden aufbauen kann. Gleich/eilig kann die Kontaktbrücke 57 von der Schaltstange 63 mechanisch nach vorne geschoben werden, so daß die Kontaktflächen 62 auf der Kontaktfläche 52 aufliegen und somit das Schaltgerät 40 geschlossen ist und den Überstrom ableiten kann.

Hierzu 3 Blatt Zeichnunge.ii

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Triggerbares Hochvakuum-Schaltgerät für kurzzeitige, den Wert Null annehmende Hochströme mit einem evakuierten Gehäuse, das mit den Schalteranschlüssen verbundene elektrisch leitende Stirnwände sowie eine elektrisch isolierende Mantelfläche aufweist und in dem eine zylindrische Innenelektrode koaxial in einer zylindrischen Außenelektrode angeordnet ist sowie eine Zündeinrichtung vorgesehen ist, und ein im Ringraum zwischen den Elektroden gebildeter Lichtbogen durch von den die Elektroden durchfließenden Strömen hervorgerufenen magnetischen Feldern über die Elektrodenoberflächen bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenelektrode (16) so weit in die Außenelektrode (15) hineingeschoben ist, daß die axiale Länge des Ringraum£~ (17) zwischen den beiden koaxialen Elektroden größer als die halbe Länge einer der beiden Elektroden ist und die Außenelektrode (15) einen äußeren, mit der einen Stirnwand (13) verbundenen ersten Zylinder (21) und einen dazu koaxial inneren zweiten Zylinder (22) sowie eine Brücke (23) umfaßt, die die ersten und zweiten Zylinder (21, 22) an ihren der einen Stirnwand (13) gegenüberliegenden Enden miteinander verbindet, und der äußere erste Zylinder (21) auf seinem Umfang mit mehreren wendelförmig ansteigenden, zueinander parallel verlaufenden und jeweils annähernd gleich langen und einen gleich großen Umfangswinkel übcrdjckend.n Schlitzen (28) versehen ist, die eine me^h?.nisch starre multifilare Spiralstruktur bilden, und daß Jie Innenelcktrode (16) einen inneren, mit der anderen Stirnwand (14) verbundenen dritten Zylinder (24), einen dazu koaxialen äußeren vierten Zylinder (25) und eine Brücke (26) umfaßt, die die drillen und vierten Zylinder (24,25) an ihren der anderen Stirnwand (14) gegenüberliegenden Enden miteinander verbindet.

2. Hochvakuum-Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der isolierenden Mantelfläche (12) des Gehäuses (11) größer als die Länge des Ringraumes (17) zwischen den Innen- und Außenelektroden (15,16) ist.

3. Hochvakuum-Schaltgerät nach Anspruch (, dadurch gekennzeichnet, daß sich die wendelförmig verlaufenden Schlitze (28) in dem äußeren ersten Zylinder (21) der Außenelektrode (15) über einen azimuthalen Winkel von nicht mehr als 180° erstrecken.

4. Hochvakuum-Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innen- oder die Außenelektrode (47, 4Ij) zum Öffnen und Schließen des Schaltgerätes mit einer längs verschiebbaren Kontaktbrücke (57) verschen ist, deren Kontaktflächen (62) mit Kontaktflächen (52) auf der jeweils anderen zusammenpassen.

5. Hochvakuum-Schaltgerät nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch dnc zusätzliche Zündelektrode, durch die ein Elektronen-Ionen-Plasma in den Ringraum (67) zwischen den beiden koxial angeordneten Elektroden (47,48) injizierbar ist.

6. Hochvakuum-Scrialtgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktbrücke (57) soweit zurückziehbar ist, daß der Abstand zwischen den Kontaktflächen (62) der Brücke und den Kontaktflächen (52) an der einen Elektrode größer als die Breite des Ringraumes (67) zwischen der Innen- und der Außenelektrode ist.