DE2058020A1

DE2058020A1 - Vakuumschaltergehaeuse

Info

Publication number: DE2058020A1
Application number: DE19702058020
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr Peche
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-11-25
Filing date: 1970-11-25
Publication date: 1972-05-31
Also published as: US3857005A; GB1354334A

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT München 2, -ZaNiW 1970

Berlin und München ' Wittelsbacherpl.

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Vakuumschaltergehäuse

Die Erfindung betrifft einen Vakuumschalter mit einem evakuierten Gehäuse, das im wesentlichen aus einem hohlzylindrischen Keramikkörper besteht, der stirnseitig durch metallische, Sehaltkontakte tragende Platten verschlossen ist, die unter Zwischenordnung von Flanschringen aus einer Eisen-Nickel-Kobaltlegierung mit dem Keramikkörper vakuumdicht verbunden sind.

Ein derartiger Vakuumschalter ist aus der deutschen Auslegeschrift 1 244 914 bekannt. Dabei ist der hohlzylindrische Keramikkörper aus Steatit hergestellt und an beiden Enden metallisiert, um die Flanschringe, an welche die metallischen Verschlußplatten angeschweißt sind, anlöten zu können. Diese Lötverbindung ist auch dann, wenn man als Material für die Flanschringe eine gut mit Steatit verbindbare Eisen-Nickel-Kobaltlegierung vorsieht, thermisch wenig belastbar, da die Ausdehnungskoeffizienten der Keramik und des Metalls sich nur unvollkommen aneinander anpassen lassen. Davon abgesehen besteht das Problem einer hinreichend festen Haftung der erforderlichen Metallisierung auf der Keramik.

In bezug auf thermisch bedingte Spannungen wäre es an sich günstiger, wenn man den Isolierteil einee Vakuumschaltergehäuses aus Glas fertigen würde. Glas hat jedoch eine wesentlich geringere mechanische Festigkeit

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als Keramik, so daß Keramik für den isolierenden Gehäuseteil vorzuziehen ist. Um dann bei einem aus Keramik und Metall zusammengesetzten Gehäuse für Vakuumschalter Spannungszustände infolge von Temperaturänderungen zu vermeiden, ist die Maßnahme bekannt geworden, an der Verbindungsstelle zwischen einem rohrförmigen Keramikgehäuse und metallischen Verschlußplatten einen Dichtungsring anzuordnen, der unterschiedliche Wärmedehnungen ausgleichen soll (man vergleiche beispielsweise die deutsche Auslegeschrift 1 267 305). Ein solcher Dichtungsring ist jedoch herstellungstechnisch sehr aufwendig. Außerdem benötigt man, um den Dichtungsring auch wirklich vakuumdicht mit dem keramischen Gehäuseteil verbinden zu können, eine Metallisierung der Keramik, was im allgemeinen hochreine Metalloxidkeramiken als Werkstoff für den keramischen Gehäuseteil erfordert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Vakuumschalter mit einem Gehäuse zu schaffen, das ohne besonderen Aufwand sowohl mechanischen als auch thermischen Beanspruchungen zuverlässig standhält. Zur Lösung dieeer Aufgabe wird bei einem Vakuumschalter der eingangs erwähnten Art nach der Erfindung vorgeschlagen, daß die Planschringe an den Stirnflächen des Keramikkörpers mittels einer Keramik-Glas-Metallverbindung befestigt sind, wobei die Ausdehnungskoeffizienten der Keramik, des Glases und der Eisen-Nickel-Kobaltlegierung aneinander angepaßt sind.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, trotz der wegen ihrer mechanischen Festigkeit vorzuziehenden Keramik als Werkstoff für den isolierenden Gehäuseteil keine Metallisierung für die vakuumdichte Verbindung der Keramik mit den metallischen Gehäuseteilen

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zu benötigen. Man kann deshalb den hohlzylindriachen Keramikkörper aus verhältnismäßig unreinen und damit billigen Keramiken herstellen; beispielsweise kann der Keramikkörper eines erfindungsgemäßen Vakuumschalters aus einer AlpO^-Keramik bestehen, die nur 60 % Aluminiumoxid enthält.

Um bei einem Vakuumschalter nach der Erfindung geringfügige Restspannungen, welche das Glas zwischen dem hohlzylindrischen Keramikkörper und den metallischen Flanschringen möglicherweise nicht vollständig aufnimmt, mit Sicherheit zu vermeiden, wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, daß auf der den Stirnflächen des Keramikkörpers abgewandten Seite der Planschringe jeweils ein keramischer Gegenring angeordnet, insbesondere angeglast ist. Diese Gegenringe bewirken in an sich bekannter Weise eine Spannungsentlastung der Keramik-Metallverbindung, wodurch absolute Gewähr gegeben ist, daß der Vakuumschalter nicht infolge von Temperaturänderungen und den damit verbundenen Wärmedehnungen undicht wird.

Ein erfindungsgemäßer Vakuumschalter läßt sich in besonders einfacher Weise folgendermaßen herstellen: Die Flanschringe werden zunächst nach einem beliebigen bekannten Verfahren beglast und zwischen die Stirnflächen des Keramikkörpers und der keramischen Gegenringe eingelegt, wobei diese Stirnflächen der rohen Keramik geschliffen sind. Daraufhin werden die Flanschringe in einem Ofen unter Formiergas an die Keramik angeschmolzen. Das fertige Gehäuse erhält man schließlich, indem metallische, mit den Schaltkontakten und einem zugehörigen beweglichen Wandungsteil bewehrte Platten in die freistehenden Enden der Flanschringe eingelötet oder eingeschweißt werden.

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Anhand eines in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung nachstehend näher erläutert werden. Dabei zeigt:
Figur 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen

Vakuumschalter und
Figur 2 einen Teil des Vakuumschaltergehäuses der Figur 1,

ebenfalls im Schnitt.

Das Gehäuse des dargestellten Vakuumschalters besteht im wesentlichen aus einem hohlzylindrischen Keramikkörper 1, der stirnseitig durch metallische, Schalt-

W kontakte 2 tragende Platten 3 verschlossen ist. Für eine vakuumdichte Verbindung der Platten 3 mit dem Keramikkörper 1 sind Flanschringe 4 vorgesehen, die aus einer Eisen-Nickel-Kobaltlegierung bestehen und an die Stirnflächen des Keramikkörpers 1 angeglast sind. Das verwendete, in der Zeichnung nicht besonders dargestellte Glas der Keramik-Glas-Metallverbindung ist so gewählt, daß sein Ausdehnungskoeffizient an die Ausdehnungskoeffizienten der Keramik und der Eisen-Nickel-Kobaltlegierung angepaßt ist. Auf diese Weise erhält man ohne eine Metallisierung der Keramik eine vakuumdichte Keramik-Glas-Metallverschmelzung, die thermisch und mechanisch sehr stabil ist. Um mögliche Restspannungen,

^ welche das Gehäuse bei Temperaturänderungen belasten könnten, völlig auszuschließen, sind, wie Figur 2 näher zeigt, auf der den Stirnflächen des Keramikkörpers 1 abgewandten Seite der Flanschringe 4 keramische Gegenringe angeordnet, die ebenfalls wie die Flanschringe 4 an den Keramikkörper 1 angeglast sind.

Zur Vervollständigung des Gehäuses eines erfindungsgemäßen Vakuumschalter sind in die freistehenden Enden der Flanschringe 4, nachdem diese gemäß Figur 2 mit dem Keramikkörper 1 und den Gegenringen 5 mechanisch und thermisch

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stabil verbunden worden sind, die Verschlußplatten 3 eingeschweißt oder eingelötet. Die nähere Ausbildung dieser die Schaltkontakte 2 tragenden Verschlußplatten» insbesondere die Anordnung der Schaltkontakte an einem beweglichen balgartigen Gehäuseteil 7, sowie die Anordnung eines metallischen Sprühschutzschirmes 8 ist für die vorliegende Erfindung von untergeordneter Bedeutung. Insoweit ist ,jede bekannte Konstruktion für einen erfindungsgemäß ausgebildeten Vakuumschalter geeignet.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel. Insbesondere ist es nicht unbedingt erforderlich, die vakuumdichte Keramik-Glas-Metall-Verbindung eines erfindungsgemäßen Vakuumschalters mit Gegenringen auszustatten. Weiterhin können die metallischen Verschlußplatten eines erfindungsgemäßen Vakuumschalters an den Flanschringen auch durch eine andere bekannte Lot- oder Schweißverbindung vakuumdicht befestigt sein.

3 Patentansprüche
2 Figuren

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Claims

Patent ansprüch e

.!Vakuumschalter mit einem evakuierten Gehäuse, das im wesentlichen aus einem hohlzylindrischen Keramikkörper besteht, der stirnseitig durch metallische, Schaltkontakte tragende Platten verschlossen ist, die unter Zwischenordnung von Planschringen aus einer Eisen-Nickel-Kobaltlegierung mit dem Keramikkörper vakuumdicht verbunden sind, dadurch gekennzeic hnet , daß die Flanschringe (4) an den Stirnflächen des Keramikkörpers (1) mittels einer Keramik-Glas-Metall-Verbindung befestigt sind, wobei die Ausdehnungskoeffizienten der Keramik, des Glases und der Eisen-Nickel-Kobaltlegierung aneinander angepai3t sind.
2. Vakuumschalter nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß auf der den Stirnflächen des Keramikkörpers (1) abgewandten Seite der Planschringe (4) jeweils ein keramischer Gegenring (5) angeordnet, insbesondere angeglast ist.
3. Verfahren zur Herstellung eines Vakuumschalters nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, daß die Planschringe (5), nachdem sie beidseitig beglast worden sind, zwischen geschliffene Stirnflächen des Keramikkörpers (1) und der keramischen Gegenri^ei⁰ (5) eingelegt und daraufhin in einem Ofen unter Formiergas an die Keramik angeschmolzen werden, worauf die metallischen Platten (3) in die freistehenden Enden der Flanschringe (4) eingelötet oder eingeschweißt werden.

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