DE2163900A1

DE2163900A1 - Hochspannungs- Vakuumschalter

Info

Publication number: DE2163900A1
Application number: DE19712163900
Authority: DE
Inventors: Pierre Dr.-Phys. Genf Genequand (Schweiz). HOIh 33-74
Original assignee: Battelle Memorial Institute Inc
Current assignee: Battelle Memorial Institute Inc
Priority date: 1970-12-24
Filing date: 1971-12-22
Publication date: 1972-06-29
Also published as: FR2120815A5; US3705144A; GB1382817A

Description

DipI.W Richrrc! Müirer-Börncr 2163900

Dipl.-lng. Hans-Heinrich Wsv

München 22
y/idenmayerslrrd.» ''.'r. ηI₊

BATTELLE MEMORIAL INSTITUTE, Carouge/Genf (Schweiz)

Hochspannungs-Vakuumschalter

Die Erfindung bezieht sich auf einen einpoligen Hochspannungs-Vakuumschalter für Wechselstrom mit mehreren serienweise angeordneten Kontaktelementen, die zu zwei längs einer Verschiebeachse zueinander beweglichen Kontaktbänken gehören und jeweils mit den Kontaktelementen der anderen Kontaktbank derart zusammenwirken, dass sie zusammen eine Reihe von Kontaktelementen bilden, die in der geschlossenen Stellung des Schalters einen abwechselnd über die Kontaktelemente beider Kontaktbänke verlaufenden Leitungsweg und in der offenen Stellung des Schalters eine Reihe von Unterbrechungsräümen herstellen, die abwechselnd von den Kontaktelementen begrenzt werden, wobei die beiden Kontaktelemente an den Enden der Reihe elektrisch mit zwei Klemmen verbunden sind, über die der Schalter an das elektrische Leitungsnetz angeschlossen ist.

Beim Ausschalten von Hochspannungs-Wechselstromleitungen, insbesondere Energietransportnetzen, besteht seit langem das Problem, der Umgebung, in der die Kontaktelemente arbeiten und in der der durch das Abschalten erzeugte Lichtbogen überspringt, die Fähigkeit zu vermitteln, nach Verschwinden des Stroms schnell eine ausreichende dielektrische Festigkeit zurückzugewinnen, die es ermöglicht, an die Kontaktelemente eine Spannung von etwa

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kV zu legen, ohne dass ein Wiederaufflammen des Lichtbogens zu befürchten ist. Mit anderen Worten, das Problem besteht im wesentlichen darin, in dem Raum, in dem der Lichtbogen überspringt, möglichst schnell wieder ein dielektrisches Gleichgewicht herzustellen.

Ausser den bekannten Lösungen, bei denen dieser Raum mit einem Druckmittel (Druckluft, OeI, Schwefelhexafluorid) gefüllt ist und die Wiederherstellung des dielektrischen Gleichgewichts von der Entionisierung abhängt, sind bereits die sogenannten Vakuumschalter vorgeschlagen worden, bei denen die Kontaktelemente im Vakuum arbeiten. Bei diesen Schaltern wird die Wiederherstellung des dielektrischen Gleichgewichts dadurch gewährleistet, dass die Träger der elektrischen Ladung sowie der an den gewöhnlich als "Kathodenspots" bezeichneten heissen Stellen der Kathode austretende Dampf an den Wandungen des Raums, in dem die elektrische Entladung stattfindet, und insbesondere an den Kontaktelementen selbst, kondensiert wird, Da diese Kondensierung um so schneller erfolgt, je näher die Flächen, auf denen sie stattfindet, beieinander liegen, sind die Kontaktelemente bei den Vakuumschaltern im allgemeinen in einem sehr geringen Abstand voneinander, beispielsweise von etwa 1 cm, angeordnet. Das wirkt sich sehr vorteilhaft für die Steuervorrichtung der Kontaktelemente aus, da die letzteren lediglich über eine geringe Entfernung bewegt zu werden brauchen. Infolgedessen sind auch die zu überwindenden Trägheitsmomente gering und der Schalter arbeitet geräuscharm.

Bei Vakuumschaltern kann die Entladung des elektrischen Stroms in Form von zerstreuten Lichtbogen oder einer einzigen Lichtsäule erfolgen. Bei den zerstreuten Lichtbogen, die bei schwachem Strom mit Stromstärken von weniger als 2 kA entstehen, fliesst der Strom in Form von mehreren parallel zueinander liegenden kegelförmigen Säulen, die gewöhnlich als "Reece-Kegel" bezeichnet werden und deren an der Kathode gelegene Spitzen die vorgenannten

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'IfI "¹V / ..)7 "1 Π

."Kathodenspots" darstellen. Diese "Kathortentrpotc" bewegen sich auf der Kathode ähnlich wie Gasmoleküle rrj t- einer Geschwindigkeit von etwa 10 bis 100 m/sec. und die entsprechenden "Reece-Kegel", die eine sehr kurze Lebensdauer von etwa einer Mikrosekunde bis zu einer Millisekunde haben, bleiben durch Unterteilung erhalten. In jedem dieser Kegel ist ein Strom von höchstens ^O bis 100 A enthalten. Durch diese zerstreuten Lichtbogen wird die Kathode lediglich einer geringfügigen Erosion von höchstens 50 bis 100 g/As unterzogen.

Bei der Entladung in Form einer einzigen Lichtsäule fliesst der Strom in Form einer einzigen aus den Reece-Kegeln zusammengesetzten Säule, die den gesamten Strom enthält, sich kaum bewegt und daher zu einer erheblichen Beschädigung der Kontaktelemente führt. In den geschmolzenen Bereichen der Kontaktelemente entsteht eine starke Verdampfung des Metalls, so dass die Entladung wie bei einem Hochdruck-Lichtbogen erfolgt. Dadurch wird die Wiederherstellung des dielektrischen Gleichgewichts beeinträchtigt und nach dem Verschwinden des Stroms flammt der Lichtbogen wieder auf. Dieser Nachteil lässt, sich nicht dadurch beseitigen, dass die Abkühlung verstärkt wird, um dadurch das Schmelzen zu verhindern und die Verdampfung einzuschränken, denn infolge der hohen Wärmeleitfähigkeit der metallischen Kontaktelemente kann die an der Aufschlagstelle des Lichtbogens entstehende Wärme nicht schnell genug abgeführt werden, insbesondere da sich die Aufschlagstelle des Lichtbogens kaum bewegt und sich infolgedessen an dieser Stelle eine erhebliche Energie ansammelt.- Es ist bereits versucht worden, eine Verschiebung der Aufschlagstelle beispielsweise dadurch herbeizuführen, dass die Entladung einem Magnetfeld ausgesetzt wird. In dieser Hinsicht sind Lösungen bekannt, bei denen die Kontaktelemente durch schraubenlinienförmige Schlitze in gekrümmte blumenblattähnliche Einzelorgane unterteilt sind, durch die der Strom innerhalb der Kontaktelemente in eine spiralförmige Bahn gelenkt wird und so ein Magnetfeld entsteht, das den Lichtbogen

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durch elektromagnetische Wechselwirlcung verschiebt. Lösungen dieser Art sind beispielsweise in d3n US-Patentschriften 3 210 505, 3 185 799, 3 185 798, 3 185 797, 3 089 936, 2 949 520 und in der französischen Patentschrift 1 4lO 884 beschrieben. Wegen der komplizierten Form der Elektroden reichen die hier

beschriebenen konstruktiven Lösungen trotzdem nicht aus, die Entstehung von Lichtbogen in Form einer.einzigen Lichtsäule bei höheren Stromstärken vollständing zu verhindern. .

Von CW. Kimblin (J.AppL. Phys. _4o 41969), S. 1744) wurde nun festgestellt, dass die Bildung von Lichtbogen in Form einer einzigen Lichtsäule mit einer beträchtlichen Erhöhung des Anodenspannungsabfalls, der mehr als 100 V erreichen kann, W einhergeht und dass diese Wirkung um so stärker in Erscheinung tritt, je länger die Säulen der zerstreuten Lichtbogen sind, die sowohl durch den Abstand der Kontaktelemente voneinander als auch durch den Randeffekt der Kontaktelemente verlängert werden können, wobei unter "Randeffekt" die Tendenz der Aufschlagstellen der Lichtbogen, sich an den Rand der Kontaktelemente zu verschieben, verstanden wird.

Ferner muss jeder Schalter in der geöffneten Stellung Überschlagssieher sein, d.h. er muss eine hohe Spannung tragen können, ohne dass zwischen den Kontaktelementen eine elektrische Entladung stattfindet. Daher muss das zwischen den Kontaktelementen liegende gasförmige oder flüssige Medium eine hohe dielektrische Festigkeit besitzen und die Oberfläche der Kontakteleraente muss sich in tadellosem Zustand befinden. Jedoch wird der bestmögliche Oberflächenzustand schnell durch die Erosion in Mitleidenschaft gezogen, die durch die beim Oeffnen des Schalters entstehende elektrische Entladung hervorgerufen wird. Dagegen hängt die dielektrische Festigkeit des gasförmigen oder flüssigen Mediums von dem in diesem Medium herrsehenden Druck ab. Dieser muss so sein, dass für die elektrisch geladenen Teilchen eine ausreichende Bewegungsfreiheit gewährleistet wird, um zu verhindern, dass diese

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Teilchen so stark beschleunigt werden kömien,dass dadurch ein Lawinenprozess (Paschen-Entladung) ausgelöst wird. Daher genügt es nicht, in dem Raum zweischen den Kontaktelementen ein für allemal ein hohes Vakuum herzustellen, vielmehr muss verhindert werden, dass das Gas auch später an den Kontaktelementen nicht zu stark verdünnt wird. Daher müssen zur Herstellung der Kontaktelemente Metalle mit einem hohen Reinheitsgrad verwendet werden, vorzugsweise im Zonenschmelzverfahren gereinigte Metalle. Das letze Mittel zur Erhöhung der Spannungsfestigkeit der Elektroder besteht darin, den Abstand zwischen den Elektroden zu erhöhen. Eine lineare Erhöhung der Ueberschlagspannung durch Erhöhung des Elektrodenabstands lässt sich jedoch nur bei Elektrodenabständen unterhalb etwa 10 mm erzielen. Bei grösseren Elektrodenabständen nimmt die Ueberschlagspannung proportional zur Quadratwurzel des Elektrodenabstands, also nicht so schnell-, zu. Wenn die zu' haltende Spannung mehrere zehn kV beträgt, so wird der Elektrodenabstand zu gross und dies läuft erstens der Aufrechterhaltung der zerstreuten Lichtbogen in der geöffneten Stellung der Kontaktelemente zuwider und erfordert zweiten^eine sehr grosse und geräuschvolle Steuervorrichtung, da die Kontaktelemente sich sehr schnell über eine grosse Strecke bewegen müssen. Daher wurde bereits vorgeschlagen, den Raum zwischen den Kontaktelementen durch Anordnung einer Reihe von hintereinandergeschalteten Kontaktelementenpaaren, von denen jedes wenigstens ein bewegliches Kontaktelement aufweist, in mehrere kleinere Räume zu unterteilen. Derartige Anordnungen sind insbesondere in den US-Patentschriften 3 185 797, 3 185 798, 2976 582 sowie in dem in Trans. AIEE 77 (1958), S. 104-107 erschienenen Artikel von H.C. Ross "Vacuum Switch Properties of Power Switching Applications" beschrieben.

Beim Bau von Vakuumschaltern müssen daher zwei sich widersprechende Bedingungen berücksichtigt werden, nämlich ein KQringer Abstand zwischen den Elektroden, um ein Wiederaufflammen der elektrischen Entladung nach dem Verschwinden des Stroms zu

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verhindern, und ein grosser Abstanc zwischen den Kontaktelementen, um den Stromdurchgang bei hoher Spannung zu verhindern. Zwischen diesen beiden Bedingungen muss ein angemessener und wirtschaftlicher Kompromiss gefunden werden. Der erfindungsgemäss vorgeschlagene· Hochspannungs-Vakuumschalter stellt einen solchen Kompromiss dar.

Der erfindungsgemässe Hochspannungs-Vakuumschalter zeichnet sich dadurch aus, dass die Kontaktelemente mit Abschirmmitteln versehen sind, die elektrisch mit den Kontaktelementen verbunden und derart angeordnet sind, dass sie die zwischen den Kontaktelementen liegenden Unterbrechungsräume voneinander trennen und dadurch die Ausdehnung einer Reihe von elektrischen Feldlinien P über mehr als einen Unterbrechungsraum verhindern.

Zwei bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemässen Hochspannungs-Vakuumschalters werden nachstehend an Hand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:-

Fig. 1 eine Profilansicht, teilweise im Schnitt, der ersten Au s führung s f orm;

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Teil des Schaltersgemäss Fig. 1 in einer.ersten Stellung;

Fig. 3 einen Fig. 2 entsprechenden Schnitt in einer zweiten Stellung des dort gezeigten Schalterteils; ^ Fig. 4 einen Teil der Fig. 3 in grösserem Massstab zur Veranschaulichung der Wirkungsweise der ersten Ausführungsform;

Fig. 5 bis 9 sind schematische Darstellungen verschiedener Anordnungen der·Schaltelemente, die bei der ersten Ausführungsform vorgenommen werden können;

Fig. 10 und 11 zeigen, teilweise im Schnitt, zwei Varianten der ersten Ausführungsform;

Fig. 12 ist eine Profilansicht, teilweise im Schnitt, der zweiten Ausführungsform;

Fig. 13 bis 15 sind Teilschnitte, die Teile der in Fig. 12 dargestellten Ausführungsform zeigen;

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Pig. l6 zeigt einen Teil der Fig. 12 in grösserem Massstab gemäss einer Variante der in Fig. 12 dargestellten Ausführungsform;

Fig. 17 zeigt eine weitere Variante der ersten AusfUhrungsform in einem Teilschnitt wie in den Fig. 1 und j5;

Fig. 18 zeigt einen Horizontalschnitt durch diese Variante gemäss der Linie XVIII-XVHI in Fig. 17, und

Fig. 19 ist ein Fig. l6 entsprechender Schnitt in grösserem Massstab durch eine Variante der zweiten Ausführungsform.

Gemäss der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform besteht der erfindungsgemässe Schalter aus einem luftdicht abgeschlossenen Vakuumgehäuse 1 mit einem Basisteil 2, das den Boden der unteren Hälfte Ib des Gehäuses 1 bildet. In das Gehäuse 1 erstreckt sich über eine Blasebalgdichtung 5 eine elektrisch leitende Betätigungsstange 4., die zur Betätigung des beweglichen Teils des Schalters dient. Der bewegliche Teil des Schalters besteht aus einer Gruppe von drei auf der Betätigungsstange 4 koaxial gelagerten und ineinander angeordneten kreisrunden Metallscha-^n 5, 6 und 7j die durch Distanzstücke 8 und 9 voneinander isoliert sind und mit Ausnahme der äusseren Schale 5 gegenüber der Betätigungsstange 4 durch in den DistanzstUcken 8 und 9 angebrachte schulterförmige Ansätze 10 und 11 sowie durch eine zwischen dem Kopfstück IJ der Betätigungsstange 4 und der inneren Schale 7 angebrachte Isolierscheibe 12 isoliert sind. Die Schalen 5, 6, 7 und die Isolierstüeke 8, 9, 12 werden durch eine Schraube l4 gegen das Kopfstück 13 gedrückt. Die Schraube l4 drückt gleichzeitig die äussere Schale 5 gegen einen an der Betätigungsstange 4 angebrachten schulterförmigen Ansatz 15 und gewährleistet dadurch einen elektrischen Kontakt zwischen der Betätigungsstange 4 und der äusseren Schale 5. Die Betätigungsstange 4 ist durch eine Schweissnaht l6 luftdicht mit dem oberen Ende des Blasebalgs J5 verbunden und der Blasebalg 3 ist mit der oberen Hälfte la des Gehäuses 1 über eine Schweissnaht 17 verbunden.

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Der feststehende Teil des Schalters besteht in ähnlicher Weise aus einer Gruppe von drei koaxial ineinander angeordneten Metallschalen l8, 19 und 20, die über eine elektrisch leitende, in ihrem äusseren Teil mit Gewinde versehene Stange 21 an dem Basisteil 2 befestigt sind. Die Schalen l8, 19, 20 sind durch Distanzstücke 22, 2j5 24 aus Isolierstoff voneinander isoliert. Gegenüber"der Stange 21 sind diese Schalen, mit Ausnahme der inneren Schale 20", durch in den Distanzstücken 22 bzw. 23 angebrachte schulterförmige Ansätze 25 und 26 isoliert. Die Stange 21 1st gegenüber dem Basisteil 2 durch eine mit einem schulterförmigeh Ansatz 28 versehene Isolierscheibe 27 isoliert. Die innere Schale 20 ist unter dem Kopfstück 29 der Stange 21 in. elektrisch leitender Verbindung mit der letzteren befestigt.

Eine Schraube J>0 gewährleistet gleichzeitig die Befestigung der Schalen 18, 19, 20 und der Isolierstücke 22, 2j5, 24 sowie die Befestigung dieser Teile an dem Basisteil 2 und die elektrisch leitende Verbindung zwischen der äusseren Schale 20 und der Stange 21. Das Basisteil 2 trägt einen Gewindezapfen Jl, der mit dem Basisteil 2 über eine Schweissverbindung J>2. elektrisch leitend verbunden ist. Die beiden Hälften la und Ib des Gehäuses 1 sind mittels einer Schwefesnaht y$ miteinander verbunden. Die Luft aus dem Gehäuse 1 wird über ein Abzugsrohr 44 entfernt,

das, nachdem der Druck in dem Gehäuse 1 den niedrigstmöglichen k -8

" Wert erreicht hat (etwa 10" Torr oder weniger), zusammengedrückt und durch einen Schweisskopf 45 luftdicht verschlossen wird. Die Stange 21 stellt die eine Anschlussklemme des Schalters dar, an die mit Hilfe einer Schraube ^4 eine Leitung 35 anschliessbar ist, die damit mit der inneren Schale 20 des feststehenden Schalterteils elektrisch verbunden ist. Der Gewindezapfen ^l bildet die zweite Anschlussklemme des Schalters, an die mit Hilfe einer Schraube J>6 eine Leitung yj anschliessbar ist, die damit mit der äusseren Schale 5 des beweglichen Schalterteils elektrisch verbunden ist.

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Sowohl der bewegliche als auch der feststehende Schalterteil weist eine Reihe von Kontaktelementen auf, die als Umdrehungskörper mit der Schalterachse 52 als Drehachse ausgebildet sind. Das Kontaktelement der äusseren Schale 5 des beweglichen Schalterteils hat die Form eines flachliegenden Rings j58, der sich von der äusseren Schale 5 nach innen erstreckt. Ebenso hat das Kontakt'element der inneren Schale 20 des feststehenden Schalterteils die Form eines flachliegenden Rings 39, der sich jedoch von der Schale 20 nach aussen erstreckt. Die Kontaktelemente der übrigen Schalen bestehen aus Umdrehungskörpern mit geradem T-förmigem Querschnitt, die abwechselnd aufrecht stehend und in umgekehrter Stellung angeordnet sind. So weisen die Schalen l8 und 19 des feststehenden Schalterteils die Kontaktelemente 4o bzw. 4l auf, die im Querschnitt die Form eines umgekehrten T's haben, während die Schalen 6 und 7 die Kontaktelemente 42 bzw. 4j5 aufweisen, die im Querschnitt die Form eines aufrecht stehenden T's haben. Die Umdrehungskörper sind mit ihrem horizontalen Teil an Rande der entsprechenden Schalen so befestigt, dass der horizontale Teil von der entsprechenden Schale nach innen und aussen vorsteht. Die Kontaktelemente sind so bemessen, dass sich ihre horizontalen Teile 46 einander Überdecken und sich aneinander anlegen, wenn der bewegliche Schalterteil gegen den feststehenden Teil geschoben wird, wie in Fig. 2 dargestellt ist, die den Schalter in der geschlossenen Stellung zeigt, während die vertikalen Teile 47 der Kontaktelemente als Abschirmflächen dienen, die jede "direkte Sicht" zwischen den benachbarten Kontaktelementen verhindern, auch wenn sich der bewegliche Schalterteil in der geöffneten Stellung des Schalters in einem gewissen Abstand von dem feststehenden Schalterteil befindet, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Der bewegliche Schalterteil wird durch eine nicht dargestellte Antriebsvorrichtung betätigt, die auf die Betätigungsstange 4 einwirkt, die mit dem Gehäuse 1 über die Blasebalgdichtung 3

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verbunden ist, so dass sie sich gegenüber dem Gehäuse 1 in axialer Richtung verschieben kann.

Wenn die verschiedenen Schalterteile in dem Gehäuse 1 montiert sind und das Gehäuse l mit Hilfe der Schweissnaht 33 luftdicht verschlossen ist, wird im Innern des Gehäuses 1 ein hohes Vakuum erzeugt, in dem an das Abzugsrohr 44 eine zur Erzeugung eines hohen Vakuums geeignete Pumpe angeschlossen wird, die die

Erzielung eines Unterdrucks von mindestens 10~ Torr ermöglicht. Während des Abpumpens erfolgt durch Erhitzung eine intensive Entleerung des Gases aus dem Gehäuse 1, um die nachfolgende Wiederansammlung des Gases während der Lagerung und des Betriebs des Schalters auf ein Mindestmass zu reduzieren. Wie * nachfolgend noch erläutert werden wird, darf der Druck in dem Gehäuse 1 nämlich nicht über einen Grenzwert ρ ansteigen, der

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durch ρ . d 7-10 Torr, cm bestimmt wird, wobei d die Länge der längsten Feldlinie bezeichnet, die in dem Schalter auftreten kann. Daher wird so lange weitergepumpt, bis der Druck auf einen

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Wert unter 10 Torr absinkt. Wenn der Druck diesen Wert erreicht hat, wird mit dem Pumpen aufgehört und das Abzugsrohr 44 wird zugedrückt und durch Verschweissen lufdicht verschlossen. Der Druck steigt dann infolge einer langsamen Wiederansairanlung des

-4 Gases wieder an, bleibt jedoch bei einem Wert unter etwa 10 Torr.

k Die Wirkungsweise des vorstehend beschriebenen Schalters ist wie folgt: Angenommen, dass der Schalter geschlossen ist, so befinden sich dessen Kontaktelemente in den in Fig. 2 dargestellten Stellungen. Wenn sich der bewegliche Schalterteil von dem feststehenden Schalterteil entfernt, so dass sich die Kontaktelemente voneinander trennen, wie in Fig. 3 dargstellt ist, ist die zwischen zwei benachbarten Kontaktelementen vorhandene Spannung gleich der zwischen den Leitungen 35 und 37 vorhandenen Spannung, geteilt durch die Anzahl der zwischen den Kontaktelementen liegenden Unterbrechungsräume, d.h. geteilt durch die Gesamtzahl der Schalen weniger eins. Da der bewegliche

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Schalterteil in dem vorstehend beschrie))enen Beispiel drei Schalen 5^ 6, 7 und der «feststehende Schalterteil ebenfalls drei Schalen 18, 19, 20 aufweist, insgesamt also sechs Schalen vorhanden sind, enthält die Serie der Kontaktelemente 38, 40, 42, 4l, 43, 39 also fünf Unterbrechungsräume. Da in dem Gehäuse 1 lediglich ein geringer Druck herrscht, erzeugt diese verringerte Spannung lediglich eine Entladung in Form von zerstreuten Lichtbogen, die aus mehreren parallel zueinander liegenden kegelförmigen Säulen, sogenannten "Reece-Kegeln", bestehen, deren Spitzen an demjenigen der Kontaktelemente liegen, an dem jeweils eine gegenüber dem benachbarten Kontaktelement negative Spannung vorhanden ist. Wenn also angenommen wird, dass die Unterbrechung in dem Augenblick erfolgt, in dem die Anschlussklemme 21 gegenüber der Anschlussklemme 31 positiv geladen ist, so liegen die Polaritäten wie in Fig. 3 dargestellt. Die entstehenden Entladungen in Form von zerstreuten Lichtbogen sind in grossem Massstab in Fig. 4 veranschaulicht. Wie aus Flg. 4 ersichtlich ist, liegen die Spitzen 49 der in dem Unterbrechungsraum zwischen den horizontalen Teilen der benachbarten Kontaktelemente 4l und 43 entstehenden Reece-Kegel 48 an dem Kontaktelement 4l, während die in dem Unterbrechungsraum zwischen den benachbarten Kontaktekementen 42 und 4l entstehenden Reece-Kegel 50 sich in umgekehrter Richtung erstrecken und mit ihren Spitzen 51 an dem Kontaktelement 42 liegen. Diese Spitzen, die Wärmekonzentrationspunkte ("Kathodenspots¹) bilden, sind sehr beweglich an der Fläche des entsprechenden Kontaktelements und verursachen daher an dieser Fläche nur eine geringe Erosion. Daher entsteht auch nur eine geringe Verdampfung des Metalls der Kathode und die Reece-Kegel enthalten nur wenig Dampf. Da in dem Gehäuse 1 ein sehr hohes Vakuum herrscht, ist zwischen den benachbarten Kontaktelementen keine andere Spannung ausser dem Kathodenspannungsabfall vorhanden. Insbesondere ist keine zusätzliche Lichtbogenspannung vorhanden, die durch Kollision von

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elektrisch geladenen Teilchen (Slekcronen oder Ionen des Kathodenmetalldampfes) mit Restgasmolekülen entstehen könnte. Infolge des vorhandenen Restdrucks ist die mittlere Bewegungsfreiheit der Elektronen ferner grosser als die Hälfte des grössten Abstandes zwischen den an verschiedenen Spannungen liegenden Schalterteilen, so dass selbst beim Auftreten von Kollisionen zwischen Restgasatomen oder -molekülen in" keinem Falle durch die beim Abschalten des Strom entstehende Spannungszunahme ein Lawinenprozess ausgelöst werden könnte. Somit erfolgt die Wiederherstellung des dielektrischen Gleichgewichts in den der elektrischen Entladung ausgesetzten Räumen zwischen den benachbarten Kontaktelementen ohne

k Schwierigkeiten, sobald der Entladungsstrom den Nullwert erreicht, Daher ist kein Wiederaufflammen der Lichtbogen möglich.

Ferner verhindern die vertikalen Teile 47 der mittleren Kontaktelemente jede "direkte Sicht" von einem Unterbrechungsraum zum andern, worunter zu verstehen ist, dass die vertikalen Teile 47 erstens die Teilchen daran hindern,von einem Zwischenraum in den nächsten überzutreten, also eine direkte Sicht im optischen Sinne verhindern, und zweitens die Feldlinien daran hindern, aus einem Unterbrechungsraum auszutreten oder zwischen zwei nicht benachbarten Kontaktelementen überzutreten, also eine "direkte Sicht" im elektrischen Sinne verhindern. Ausser den in dem

|| Unterbrechungsraum zwischen zwei benachbarten Kontaktelementen verlaufenden Feldlinien, wie die in Fig. J mit 274 bezeichnete Feldlinie, können nämlich auch Feldilinien zwischen einem Kontaktelement und dem verikalen Teil des benachbarten Kontaktelements auftreten, wie durch die Feldlinie 275 in Fig. 3 angedeutet ist, oder zwischen einem Kontaktelement und der Hülle des benachbarten Kontaktelements des gleichen feststehenden oder beweglichen Schalterteils, wie durch die Feldlinie 276 in Fig. j5 angedeutet ist. Dagegen können keine Feldlinien wie die in Fig. 3 gestrichelt angedeutete Linie 277, zwischen zwei nicht

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nebeneinanderliegenden Kontaktelercenten auftreten. Daher können die Unterbrechungsräume hinsichtlich der Wiederherstellung des dielektrischen Gleichgewichts als voneinander unabhängig angesehen werden.

Somit gewährleistet diese Anordnung einerseits eine grössere Schnelligkeit bei der Wiederherstellung des dielektrischen Gleichgewichts aller Unterbrechungsräume, wobei die Unabhängigkeit der Unterbrechungsräume eine schnellere Wiederherstellung des dielektrischen Gleichgewichts in jedem einzelnen Unterbrechungsraum gestattet, und andererseits wird der statische Wert der Ueberschlagspannung erhöht, da keine Feldlinie sich durch mehrere abrupte SpannungsSchwankungen erstrecken kann, wodurch der Endwert des dielektrischen Gleichgewichts verringert werden würde.

Mit anderen Worten, der vorstehend beschriebene Schalter verhindert das Wiederaufflammen des Lichtbogens, erhöht die Ueberschlagfestigkeit und verringert die für die Erlangung der Ueberschlagfestigkeit erforderliche Zeit.

Somit bietet der vorstehend beschriebene Schalter die folgenden Vorteile:

a) Die Unterbrechung des Stromkreises ist nicht auf eine einzige Stelle lokalisiert, sondern verteilt sich auf mehrere. Unterbrechungsstellen, so dass eine Serie von hintereinandergeschalteten Entladungswegen entsteht.

b) Die Abschirmflächen 47 verhindern einen direkten Uebergang aines Entladungsweges auf den benachbarten Entladungsweg.

c) Die aus den Schalen 5, 6, 7 bzw. 18, 19, 20 bestehenden Abschirmmittel verhindern das Auftreten von langen Feldlinien oder Feldlinien mit hohem Spannungsgefälle.

Bei der vorstehend beschriebenen, in Fig. 5 schematisch veranschaulichten Ausführungsform sind die Abschirmflächen einzeln ausgeführt, d.h. mit Ausnahme der an den Enden der

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Kontaktbänke gelegenen Kontakteierrente ^r>5 und 56 trägt jedes Fontaktelement nur eine Abschirmfläche, die gegenüber dem Kontaktelement symmetrisch angeordnet ist, wie an Hand des Kontaktelements 57 und dessen Abschirmfläche 58 in Fig. 5 schematisch veranschaulicht ist, wobei das Kontaktelement 57 und dessen Abschirmfläche 58 in verstärkt ausgezogenen Linien dargestellt sind. Es sind auch andere Anordnungen möglich, wie die in Pig. 6 dargstellte Anordnung, bei der die nicht an den Enden der Kontaktbänke gelegenen Kontaktelemente alle gleich ausgeführt sind und wie das dort gezeigte Kontaktelement 59 jeweils mit nur einer asymmetrisch angeordneten Abschirmfläche 60 versehen sind. Bei den in den Fig. 7 und 8 schematisch

" dargestellten Anordnungen sind einzelne Kontaktelemente, wie die Kontaktelemente 6l bzw. 64, mit je zwei Abschirmflächen 62, 65 bzw. 65, 66 versehen, während andere Kontaktelemente, wie die Kontaktelemente 67 bzw. 68, keine Abschirmflächen aufweisen. Bei der Anordnung gemäss Fig. 7 sind die Abschiemflachen 62, 6j> symmetrisch an dem Kontaktelement 6l angeordnet, während bei der Anordnung gemäss Fig. 8 die Abschirmflächen 653 66 asymmetrisch an dem Kontaktelement 64 angeordnet sind. Bei der Anordnung gemäss Fig. 9 schliesslich sind einige Kontaktelemente, wie das Kontaktelement 69, mit drei symmetrisch angeordneten

^ Abschirmflächen 70, 71 und 72 versehen, während andere Kontaktelemente, wie das Kontaktelement 73* keine Abschirmflächen aufweisen. Wie ersichtlich, sind zahlreiche Varianten hinsichtlich der Zahl der Abschirmflächen, deren Stellung und Anordnung möglich.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Schalter sind in dem beweglichen und feststehenden Schalterteil je drei Kontaktelemente vorhanden, nämlich die Kontaktelemente 38, 42 und hj> in dem beweglichen Schalterteil und die Kontaktelemente 59, 40, 4l in dem feststehenden Sehalterteil, wodurch fünf Unterbrechungen des

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Stromkreises erzeugt werden. Natürlich müssen en nicht unbedingt drei Kontaktelemente in .jedem Schalterteil sein, vielmehr kann die Anzahl der Kontaktelemente auch grosser sein, insbesondere wenn die in dem an den Schalter angeschlossenen Stromkreis geführte Stromstärke. und Spannung höher ist und durch mehrere Unterbrechungen des Stromkreises stärker zerteilt werden soll.

Es kann vorteilhaft sein, die Biegsamkeit der Schalen so zu verstärken, dass sich der Kontaktdruck gleichmässiger über die gesamte Umfangsflache der Kontaktelemente verteilt. In diesem Falle empfiehlt es sich, den Durchmesser des flachen Bodens der Schalen so zu vergrössern, dass sie eine zylindrische Form erhalten, wie aus Fig. 10 ersichtlich ist, in der die Schalen 74, 75 des beweglichen Schalterteils und die Schalen 76, 77 des feststehenden Schalterteils anstelle der in Fig. 1 dargestellten kegelstumpfförmigen Schalen 5, 6,7 bzw. l8, 19, 20 jewels eine zylindrische Form aufweisen.

Ferner kann es vorteilhalft sein, ebenfalls um eine gleichmässigere Verteilung des Kontaktdrucks zu erreichen, wenigstens in einem der Schalterteile ein Kontaktelernent in zwei Teile aufzuteilen, von denen jedes von einer besonderen Schale getragen wird, Eine derartige Anordnung ist in Fig. 11 dargestellt, aus der ersichtlich ist, dass das Kontaktelement 78 des feststehenden Schalterteils in zwei Teile 78a und 78b aufgeteilt ist, von denen jedes von einer besonderen Schale 78'a und 78'b getragen wird, wobei die beiden Schalen 78'a und 78'b an einen gemeinsamen zentralen Teil 78" angeschlossen sind, um damit eine "zusammengesetzte Lagerung" für das "aufgeteilte" Kontaktelement 78 herzustellen. In gleicher Weise ist das Kontaktelement 79 des feststehenden Schalterteils in zwei Teile 79a und 79b aufgeteilt, die von den Schalen 79'a bzw. 79'b getragen werden, die an einen gemeinsamen zentralen Teil 79" angeschlossen sind. Diese Anordnung gestattet eine Relativbewegung zwischen den beiden Teile 78a und

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78b, so dass sie unabhängig voneinander mit den einander benachbarten Kontaktelementen 53 und 255 des beweglichen Schalterteils zusammenwirken können. Das gleiche gilt für die Teile 79a und 79b des Kontaktelements 79* die somit unabhängig voneinander mit den einander benachbarten Kontaktelementen 255 und 5^ des beweglichen Schalterteils zusammenwirken können.

Die aus" abwechselnd aufrecht stehenden und umgekehrt angeordneten T-förmigen Elementen zusammengesetzte Querschnittsform der Kontaktelemente des in Pig. I dargestellten Schalters stellt natürlich nur eine von vielen Möglichkeiten dar und es sind auch andere Querschnittsformen demkbar, beispielsweise die Form von abwechselnd aufrecht stehenden und umgekehrt angeordneten U-förmigen Elementen, deren Schenkel ineinandergreifen. Im übrigen führen auch einige der oben beschriebenen Anordnungen, insbesondere die schemtlsch in Fig. 1 dargestellte Anordnung, zu Formen dieser Art.

Fig. 12 zeigt eine zweite Ausführungsform des

erfindungsgemassen Schalters, bei der die Kontaktelemente nicht wie bei der in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsform in der gleichen Ebene mit stetig zunehmendem Durchmesser, sondern in axialer Richtung angeordnet sind und den gleichen Durchmesser aufweisen. Der in Fig. 12 dargestellte Schalter ist mit einem Gehäuse 80 versehen, das auf einem Basisteil 8l befestigt ist

ψ und durch einen Deckel 82 abgeschlossen ist, wobei diese Elemente beispielsweise durch Verschweissen luftdicht aneinander befestigt sind.

Der festehende Schalterteil umfasst einen Satz von in gleicher Weise ausgebildeten tellerförmigen Elementen 83 bis 88, die durch rohrförmige Distan^stücke 89 bis 91 aus Isolierstoff voneinander getrennt sind. Diese tellerförmigen Elemente haben die Form von Umdrehungskörpern, wie in Fig. 1} In grösserem Massstab dargestell ist. Wie aus Fig. 1J> ersichtlich 1st, weist jedes der

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tellerförmigen Elemente 83 bis 88 einen Inneren Flansch 92 von abgerundetem Profil, dessen hohle Seite der Drehachse 97 zugewandt ist, einen ringförmigen ebenen Teil 95, eine mittig angeordnete Nut 94* einen konisch ausgebildeten Teil 95 und einen scheibenförmigen ebenen Teil 96 auf, der sich auf einer tieferen Ebene als der des ebenen Teils 93 auf der. gleichen Seite von diesem wie die Nut 94 erstreckt. Der Abstand zwischen dem Flansch 92 und der Nut 94 ist so bemessen, dass das entsprechende rohrförmlge Distanzstück in dem dazwischen liegenden Raum zentrierend aufgenommen wird. Ausser den an den Enden liegenden tellerförmigen Elementen 83 und 88 sind diese tellerförmigen Elemente paarweise angeordnet und bilden die Paare 84, 85 und 86, 87* in denen die Elemente verkehrt zueinander angeordnet sind, so dass ihre inneren Plansche 92 zusammen eine konkave Abschirmung gegen Koronaentladungen bilden, die mit ihrer konkaven Seite von dem durch die aufeinandergeschichteten Distanzstücke 89* 90, gebildeten Rohr nach innen gerichtet ist, während die mittig angeordneten Nuten 94 zusammen Abschirmungen bilden, die die ausserhalb dieses Rohrs gelegenen elektrischen Felder unterdrücken. Die Nut des unteren'tellerförmigen Elements 83 überdeckt *einen in der Mitte des Basisteils 8l in dem Gehäuse 80 angebrachten, sich in axialer Richtung erstreckenden Ringflansch 98, während die Nut des oberen tellerförmigen Elements 88 ein Spannstück aufnimmt, das am oberen Ende eines Spannrohrs 100 angeschweisst ist, auf das mittels einer Schraube 101 eine Zugbeanspruchung ausgeübt wird, wobei die Schraube 101 auf eine am unteren Teil des Spannrohrs 100 angebrachte Gewindebuchse 102 aufgeschraubt ist. Die Schraube 101 stützt sich auf einer ebenen Tragplatte ab, auf der das Basisteil 8l über eine geriefelte Isolierbuchse 104 aufliegt.

Der bewegliche Schalterteil besteht aus einem Satz von drei Schalen 105* 106, 107* die durch die Aussenwandung von

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glockenförmigen, um die Drehachse 97 des Schaltens drehbar angeordneten Elementen gebildet werden. Fig. l4 zeigt in grö'sserem Massstab das Profil dieser glockenförmigen Elemente, die, wie aus Fig. 14 ersichtlich ist, je einen mittig angeordneten Vorsprung 108 mit ebener Grundfläche, einen mit dem mittig engeordneten Vorsprung I08 über eine konische Flanke 110 verbundenen konischen Boden 109» einen inneren sich in Umfangsrichtung erstreckenden Vorsprung 111, einen äusseren sich in Umfangsrichtung erstreckenden Vorsprung II3, einen zwischen den Vorsprüngen 111 und II3 gelegenen ringförmigen ebenen Teil 112, einen in radialer Richtung ausserhalb des Vorsprungs II3 gelegenen Anschlussrand 114 und einen die t vorgenannte Schale darstellenden, sich nach aussen konisch erweiternden tl&nteiförmigen äusseren Teil II5 umfassen. Die glocken förmigen Teile Il6, II7 und II8, ;zu deneiii die Schalen 107, I06 und 105 gehören, sind ineinandergeschoben und durch Isolierbuchsen 119, 120, 121 voneinander getrennt, die sich jeweils auf dem ringförmigen ebenen Teil 112 der entsprechenden Glocke I16, 117 bzw. 118 abstützen, wie in Fig. l4 durch die strichpunktierte Linie 122 angedeutet ist. Aus Fig. l4 ist auch ersichtlich, dass der Abstand zwischen den beiden sich in Umfangsrichtung erstreckenden Vorsprüngen 11 und Ilj5 so bemessen ist, dass die entsprechende Isolierbuchse 119* 120 bzw. 121 in dem dazwischen ψ liegenden Raum zentrierend gehalten wird. Zwischen dem Boden der Schalen II7 und II8 und dem oberen Ende der Isolierbuchsen II9 und 120 sowie an dem oberen Ende der oberen Isolierbuchse 121 ist je ein Tragelement 12^, 124 bzw. 125 angeordnet, dessen Profil in Fig. 15 deutlicher veranschaulicht und in grösserem Massstab dargestellt ist. Jedes der Tragelemente 123, 124 und 125 ist als Umdrehungskörper um die Achse 97 des Schalters ausgebildet und umfasst einen mittig angeordneten Vorsprung 126 mit ebener Grundfläche, einen mit dem mittig angeordneten Vorsprung 126 über eine konische Flanke 128 verbundenen konischen Boden 127* eine

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sich iß Umfangsrichtung erstreckende innere Nut 129, eine sich in Umfangsrichtung erstreckende äussere Nut 151, einen zwischen den Nuten 129 und 1^1 gelegenen ringförmigen ebenen Teil 1^0, wobei der Abstand zwischen den sich im Umfangsrichtung erstreckenden Nuten 129 und 131 so bemessen ist, dass die entsprechende Isolierbuchse in dem dazwischen liegenden Raum zentrierend gehalten wird/ wie in Fig. 15 durch die strichpunktierte Linie 1J32 angedeutet ist. Diese Tragelemente sind so bemessen und ihre konische Ausbildung ist so getroffen, dass sie sich genau an den Boden der entsprechenden Glocken anlegen, so dass die einander gegenüberliegend angeordneten, sich in Umfangsrichtung erstreckenden Nuten 129, Ol der Tragelemente und Vorsprünge 111, 11]5 der Glocken zwei Abschirmflächen bilden, die die zu beiden Seiten der Verbindungsstelle zwischen zwei benachbarten Isolierbuchsen gelegenen elektrischen Felder unterdrücken, wie in Fig. 12 an Hand des Tragelements und der Glocke 118 veranschaulicht ist.

Das untere Tragelement Il6 liegt über ein mittig angeordnetes Zwischenstück Γ53 auf einer Hilfsschale 1J54 auf, die einen sich parallel zum Boden des Tragelements 116 erstreckenden konischen Boden 135 und eine sich parallel zur Mantelfläche der Inneren Glocke 107 erstreckende konische Mantelfläche lj56 aufweist. Die Nabe der Hilfsschale 1^4 umfasst einen zentralen Teil 137, der von einem ringförmigen Teil 1J58 umgeben ist. Der zentrale Teil 137 ist am oberen Ende einer Betätigungsstange 1359 befestigt, die aus Metall oder auch anderem Werkstoff bestehen kann μηα im Innern des Spannrohrs 100 angeordnet ist, wobei der Durchmesser der Betätigungsstange Ij59 so bemessen ist, dass 6ie das Spannrohr 100 nicht berührt. Der ringförmige Teil 138 ist über einen Blasebalg l4o mit dem Spannstück 99 luftdicht durch Verschweissen der beiden Enden des Blasebalgs l4o verbunden. Das obere Tragelement 125 stützt sich gegen eine Wanne l4l ab, die mit

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einem nach oben verlängerter. Rand 142 und einem mittig angeordneten Zapfen l4j5 versehen ist. Der Rand 142 ist über einen Blasebalg 144 lüftdicht durch Verschweissen der beiden Enden des Blasebalgs l44 mit dem Deckel 82 verbunden. Der mittig angeordnete Zapfen lkj> ist in einer Ausnehmung 1A5 verschiebbar geführt, die in einem Schraubstopfen 146 angebracht ist, der in eine in dem Deckel 82 vorgesehene, mit Innengewinde versehene Ausnehmung 147 eingeschraubt ist. Eine vorgespannte Feder 148 ist zwischen dem Schraubstopfen 146 und dem Boden der Wanne l4l eingesetzt.

Das Spannstück 99 ist an ein Glasrohr l49 angeschweisst, das das Spannrohr 100 umgibt und an seinem unteren Ende mit einer nach

ψ oben in Palten -umgebogenen Buchse 150 endet. Die Palten der Buchse 150 dienen lediglich dazu, durch Wärmeeinwirkung hervorgerufene Dehnungen auszugleichen. Die Buchse 150 ist am unteren Ende eines luftdichten metallischen Blasebalgs 151 angeschweisst, dessen oberes Ende lufdicht mit dem Basisteil 81 des Schalters verbunden ist. Die Schweissnaht 152 zwischen dem Gla£ der Buchse 150 und dem Metall des Blasebalgs 15I ist von einer sich in Umfangsrichtung erstreckenden Abschirmkappe 153 umgeben, die aus einem inneren Teil 154 und einem äusseren Teil 155 besteht

Die von dem feststehenden Schalterteil und dem beweglichen Schalterteil getragenen Kontaktelemente sind somit auf drei Etagen

" 156, 157 und 158 verteilt, die alle in gleicher Weise ausgebildet sind und die in Fig. 16 in grösserem Massstab dargestellte Ausbildung aufweisen. Jede Etage umfasst, wie an Hand der in Fig. 16 dargestellten Etage I56 ersichtlich ist, ein an dem beweglichen Schalterteil befestigtes Organ 159 und zwei an dem feststehenden Schalterteil befestigte Organe 160 und 161. Jedes dieser Organe ist als symmetrischer Umdrehungskörper ausgebildet, dessen Mittelpunkt auf der Achse 97 des Schalters liegt. Das am beweglichen Schalterteil befestigte Organ 159 hat im Querschnitt

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die Form eines umgekehrten asymmetrischen U Ή mit ungleichen Schenkeln l62 und 163, wobei der längere Schenkel 162 von der Achse 97 des Schalters weiter nach aussen liegt als der kürzere Schenkel l6j5. Der längere Schenkel l62 des Organs 159 ist in der von dem ersten Organ 160 der beiden an dem feststehenden Schalterteil befestigten Organe gebildeten, sich in Umfangsrichtung erstreckenden Wanne aufgenommen, wobei dieses erste Organ 160 im Querschnitt die Form eines aufrecht stehenden asymmetrischen U's mit einem von der Schalterachse weiter entfernt liegenden längeren Schenkel 164 und einem näher an der Schalterachse liegenden kürzeren Schenkel 165 aufweist; Der kürzere Schenkel l6j des Organs 159 ist in der von dem zweiten Organ l6l der beiden an dem feststehenden Schalterteil befestigten Organe gebildeten, sich in Umfangsrichtung erstreckenden Wanne aufgenommen, wobei dieses zweite Organ 161 im Querschnitt die Form eines aufrecht stehenden asymmetrischen U's mit einem weiter von der Schalterachse entfernten kürzeren Schenkel 166 und einem näher an der Schalterachse liegenden längeren Schenkel 167 aufweist. Der längere Schenkel 167 des zweiten Organs I61 ist nach unten durch einen Ansatz 168 verlängert. Jedes der Organe 159* 160 und 161 weist einen Befestigungssteg 169, 170 bzw. 171 Huf, über den es mit dem zugeordneten beweglichen oder feststehenden Schalterteil verbunden ist. So ist d^Organ 159 der Etage 156 über den Befestigungssteg 169 mit dem Ende der Schale 105 verbunden; das Organ 160 der gleichen Etage ist über den Befest-i gungssteg 170 mit dem ebenen Teil 960-, des tellerförmigen Elements 85 verbunden, und das Organ löl ist über den Befestigungs steg 171 mit dem ebenen Teil 9Or)₂, des tellerförmigen Elements 84 verbunden.

Die elektrische Verbindung : zwischen den Kontaktelementen der Etage 156 in der geschlossenen Stellung des Schalters erfolgt über den Boden 172 der von dem Organ 160 gebildeten, sich in

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Umfangsrichtung erstreckenden Wanne, die Spitze 175 des Aussenrandes 162 der von dem Organ 159 gebildeten, sich in Umfangsrichtung erstreckenden umgekehrten Wanne, die Spitze 174 des Innerandes 163 dieser letzteren Wanne und den Boden 175 der von dem Organ 161 gebildeten, sich in Umfangsrichtung erstreckenden Wanne. Dies ist durch die gestrichelten Linien in Fig. 16 angedeutet. Auf diese Weise wird in .der Etage 156 eine elektrische Verbindung zwischen den tellerförmigen Elementen 83 und 84 des feststehenden Schalterteils, in der Etage 157 eine elektrische Verbiniung zwischen den tellerförmigen Elementen 85 und 86 des gleichen feststehenden Schalterteils und in der Etage 158 eine elektrische Verbindung zwischen den tellerförmigen " Elementen 87 und 88 des feststehenden Schalterteils hergestellt. Da die tellerförmigen Elemente 84 und 85 einerseits und die tellerförmigen Elemente 86 und 87 andererseits miteinander in elektrischer Verbidung stehen und da das untere tellerförmige Element 83 mit dem Basisteil 8l in elektrischer Verbindung steht und das obere tellerförmige Element 88 über das Spannstück 99 mit dem Spannrohr 100 in elektrischer Verbindung steht und das Spannrohr 100 über die Buchse 102 und die Schraube 101- mit der Tragplatte 103 in elektrischer Verbindung steht, so stellt der Schalter in seiner geschlossenen Stellung eine elektrische ^ Verbindung zwischen dem Basisteil 8l und der Tragplatte 103 her. Daher sind die Anschlussklemmen 176 und 177, über die der Schalter an die Stromzuführungskabel 178 und 179 angeschlossen wird, an dem Basisteil 8l und der Tragplatte 103 angeordnet. Damit der Strom nicht über das Gewinde der Schraube 101 und der Buchse 102 geht, ist die Tragplatte 103 über eine Schlaufe 180 mit dem Spannrohr 100 direkt elektrisch leitend verbunden.

Wie ersichtlich, ähnelt dieser Schalter dem an Hand der Fig. 11 beschriebenen Schalter: Die Organe 159 der Etagen 156, 157, (Fig. 12) bilden die Kontaktelemente des beweglichen Schalter te ils,

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während die zu einer Etage gehörenden unteren U-förmigen Organe (beispielsweise das U-förmige Organ l6Oa der Etage 157) und die zu der darunter liegenden Etage gehörenden oberen U-förmigen Organe (beispielsweise das U-förmige Organ l6l der Etage 156) die beiden Teile der "aufgeteilten" Kontaktelemente des feststehenden Schalterteils darstellen, wobei die tellerförmigen Elemente, an denen diese Organe befestigt sind, (beispielsweise die tellerförmigen Elemente '87, 86 bzw. 85, 84), die entsprechenden "zusammengesetzten Lagerungen" bilden.

Die Wirkungsweise dieser zweiten Ausführungsform des erfindungsgemässen Schalters ist in jeder Hinsicht ähnlich der Wirkungsweise der in Fig. 1 dargestellten ersten AusfUhrungsform. Die Schenkel 164 und 165 (Fig. l6) der von dem Organ 160 gebildeten, sich in Umfangsriehtung erstreckenden Wanne und die Schenkel 166 und 167 der von dem Organ 161 gebildeten, sich in Umfangsriehtung erstreckenden Wanne bilden in jeder Etage die Abschirmflächen, die die "direkte Sicht" von einem Unterbrechungsraum zum andern verhindern, beispielsweise von dem Unterbrechungsraum 181 zum Unterbrachungsraum l82 der in Fig. 16 dargestellten Etage 156. Das gleiche gilt für die anderen Etagen 157 und 158 (Fig. 12). Dagegen sind in Fig. 1 nicht die zylindrischen Abschirmungen vorhanden, die von dem Ansatz 168 des längeren Schenkels I67 des Organs I61 der Etage 156 (Fig. 16) und den entsprechenden Ansätzen der anderen Etagen gebildet werden. Dies sind sogenannte "Dampfschutz-Abschirmungen, die die Ausbreitung des durch die elektrischen Entladungen in den Unterbrechungsräumen 181 und 182 erzeugten Dampfes im Innern des Gehäuses 80 verhindern. Was die Hilfsschale. 134 anbetrifft, diese bildet gleichzeitig eine zusätzliche Abschirmfläche gegen Dampfschutz und zur Verhinderung einer "direkten Sicht" zwischen dem Spannstück 99 und der inneren Schale 107· Wie bereits erwähnt, dient die Schraube 101 zum Verspannen der

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Einzelteile des feststehenden Schalterteils und deren Befestigung an der Tragplatte 103 und dem Basisteil 8l. Der Gewindestopfen 146 gestattet die Regelung der Vorspannung der Feder 148, die den beweglichen Schalterteil gegen den feststehenden Schalterteil drückt. Somit ist es die Feder 148, die den Kontaktdruck zwischen den Kontaktelementen der Etagen 156 bis 158 hervorruft, und die durch die Betätigungsstange 139-zur Trennung der Kontaktelemente beim Oeffnen des Schalters ausgeübte Kraft wird gegen die Wirkung der Feder 148 ausgeübt.

Die vorstehend beschriebene zweite Ausführungsform des erfindungsgemässen Schalters bietet gegenüber der ersten Ausführungsform den Vorteil, dass sie aus einer beschränkten Zahl von Standardteilen herstellbar ist, wodurch die Zahl der Bearbeitungsvorgänge reduziert wird. Die tellerförmigen Elemente 83 bis 88 sind alle in gleicher Weise ausgeführt und lassen sich leicht im Tiefziehverfahren herstellen. Die Kontaktelemente aller Etagen weisen nur drei verschiedene Teile auf, die sich voneinander unterscheiden, nämlich die Organe 159, und 161, die sich jedoch auch nur hinsichtlich des Durchmessers ihres Befestigungsstegs 169, 170 bzw. 171 unterscheiden. Durch einfache Bearbeitung auf der Drehbank kann der Durchmesser dieser Befestigungsstege auf die für die verschiedenen Etagen erforderliche Grosse gebracht werden. Die Glocken 105, IO6 und 107 haben auch alle das gleiche Profil, das sich sehr gut zur Herstellung im Tiefziehverfahren eignet. Lediglich die Länge ihrer Mantelfläche II5 (Fig. l4) ist von Glocke zu Glocke verschieden, so dass sie von der längsten angefangen, nämlich der äusseren Glocke II8, durch einfaches Verkürzen ihrer Länge hergestellt werden können. Auch die Tragelemente 123-, 124 und 125 sind alle in gleicher Weise ausgebildet und können im Tiefziehverfahren hergestellt werden, Die gewählte Anordnung gestattet ferner, die Zahl der Unterbrechungsräume weitgehend zu verändern, ohne dass neue Bauteile verwendet werden müssen.

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Hierfür ist es lediglieh erforderlich., <3ie Zahl der übereinander angeordneten Etagen zu erhöhen, wodurch die Länge des Schalters vergrössert wird, während der Durchmesser im wesentlichen unverändert bleibt.

Die Anordnung gemäss dieser zweiten Ausführungsform bietet ferner den Vorteil, dass die rein mechanischen Bauteile nicht unnötig dem Vakuum ausgesetzt sind. So sind die Spannfeder 148 und die Vorrichtung 146, 147 zur Regelung ihrer Vorspannung ausserhalb der Vakuumkammer 8o angeordnet. Das gleiche gilt für die Spannvorrichtung des feststehenden Schalterteils, nämlich die Schraube 101, die Buchse 102 und das Spannrohr 100. Ferner ist die Betätigungsstange 1J59 keiner Zugbeanspruchung ausgesetzt, denn ihre Betätigung erfolgt lediglich durch Ausübung eines Drucks auf die Stange 159 gegen die von der Feder 148 ausgeübte Kraft, so dass die Betätigungsstange 1J59 auch in der geschlossenen Stellung des Schalters lediglich einer Druckbeanspruchung und niemals einer Zugbeanspruchung ausgesetzt ist.

Schliesslich sind die Anschlussklemmen 1J6 und 177 beide mit dem feststehenden Teil des Schalters elektrisch verbunden, nämlich mit den äusseren Kontaktelementen des feststehenden Schalterteils, während der bewegliche Schalterteil mit keiner Anschlussklemme verbunden ist.

Beide vorstehend beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemassen Schalters können mit der als "Kathodensperre" bezeichneten, in dem Schweizer Patent Nr.

(Patentanmeldung Nr. 17 526/70) beschriebenen Vorrichtung zur Begrenzung der elektrischen Entladung ausgestattet werden, wie schematisch in Fig. 16 veranschaulicht ist, in der zur Begrenzung der elektrischen Entladung in dem Unterbrechungsraum l8l an dem Organ l6o die ringförmigen Kathodensperren 184 und I85 und an dem Kontaktelement 159 die Kathodensperren 186 und I87, und zur Begrenzung der elektrischen Entladung in dem Unterbrechungsraum 182 an dem Kontaktelement 159 die ringförmigen Kathodensperren

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l88 und 189 und an dem Organ lol die Kathodenspecren 190 und 191 vorgesehen sind.

Die abgeschirmten Kontaktelemente, wie das in Fig. l6 dargestellte Kontaktelement 159 der Etage 156, das "abgeschirmt" ist, weil seine beiden Schenkel 162 und I63 von -dem U-förmigen Organ I60 bzw. 161 umschlossen sind, können ferner vorteilhaft mit schraubenlinienförmig verlaufenden Einschitten, wie den im äusseren Schenkel l62 dieses Kontaktelemfents 159 angebrachten Einschnitten 195 und den im inneren Schenkel l6j3 des Kontaktelements 159 angebrachten Einschnitten 196, versehen sein. Wie aus den herkömmlichen Schaltern bekannt ist, bewirkt eine derartige Anordnung eine schnelle Verschiebung der Aufschlagstellen der elektrischen Entladungen längs der von den Einschnitten in dem Kontaktelement begrenzten schraubenlinienförmigen Blätter 197 oder 198. Diese Verschiebung trägt dazu bei, die durch die elektrische Entladung erzeugte Erwärmung zu verteilen und verringert dadurch die an den Kontaktflächen durch Verdampfung des Metalls der Kontaktflächen entstehende Erosion. Die schraubenlinienförmigen Einschnitte dürfen sich jedoch nicht bis zu den Kathodensperren 186, 187 bzw. 188, 189 erstrecken, da die Wirksamkeit der letzteren sonst gefährdet werden würde.

Das Ausschneiden der schraubenllnienförmigen Blätter dient also dem Zweck, den in den Kontaktelementen fliessenden Strom in schraubenlinienförmige Bahnen zu leiten. Eine ähnliche, jedoch nicht so starke Wirkung kann auch dadurch erzielt werden, dass anstelle der Einschnitte auf den Kontaktelementen Nuten angebracht werden, die den elektrischen Widerstand der Kontaktelemente örtlich um einen begrenzten Betrag erhöhen, während die durch die Einschnitte erzielte Erhöhung des elektrischen Widerstands unbegrenzt ist. Diese den Widerstand erhöhenden Nuten, die die den Strom in die gewünschte Bahn leitenden schraubenlinien förmigen Blätter begrenzen, können auf den Schenkeln 166, 167 und dem Boden 175 des Organs 161 sowie auf den Schenkeln 164,

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165 und dem Boden 172 des Organ·= 160 angebracht werden. Vorzugsweise werden die Nuten an den Seiten dieser Organe angebracht, die den Seiten gegenüberliegen, an denen die elektrischen Entladungen erfolgen. Die Nuten beschreiben auf diesen Flächen schraubenlinienförraige oder spiralförmige Linien, so dass der in Richtung der Nuten gelenkte Strom ein Magnetfeld erzeugt, das eine Komponente aufweist, die die auf den Kontaktelementen entstehende elektrische Entladung in eine kreisförmige Bewegungsrichtung lenkt, deren Mittelpunkt auf der Achse 97 der Kontaktelemente liegt.

Eine ähnliche Anordnung kann auch bei dem Schalter gemäss Pig. I vorgenommen werden. Dabei werden die Nuten vorteilhaft an den Seiten der Kontaktelemente angebracht, die den Abschirmflachen 47 gegenüberliegen. Gemäss der Darstellung in Fig. 4 würden die Nuten also an der unteren Fläche des Kontaktelements 4l und an der oberen Fläche der Kontaktelemente 42 und 43 angeordnet werden.

Hinsichtlich der in den Fig. 10 und 11 dargestellten Anordnungen ist noch festzustellen, dass die damit erzielte Erhöhung der Biegsamkeit des beweglichen und des feststehenden Schalterteils sich unter bestimmten Umständen bei dem beweglichen Schalterteil nachteilig auswirken kann, denn dadurch wird die Vibrationsfähigkeit des beweglichen Schalterteils erhöht. In diesen Fällen muss die in Fig. 1 dargestellte konische Form der Schalen 5, 6 und 7 für den beweglichen Schalterteil beibehalten werden und die in Fig. 10 dargestellten biegsamen Schalen 76 und 77 oder die in Fig. 11 dargestellten Schalen 78'a, 78'b, 78" und 79'a, 79'b, 79" dürfen nur für den feststehenden Schalterteil verwendet werden.

Bei dem vorstehend beschriebenen Schalter, von dem lediglich als erläuternde Beispiele zwei Ausführungsformen beschrieben wurden, erfolgt kein Wiederaufflammen der elektrischen Entladung beim Oeffnen des Schalters, nachdem der Strom bei dem auf das

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Oeffnen des Schalters folgenden Alternanzweehsei den Nullwert passiert hat. Diese Wirkung wird dadurch erzielt, dass den Kontaktelementen ausser dem geringen Abstand, der die Verwendung mehrerer Kontaktelemente zur Erzeugung mehrerer hintereinander angeordneter Unterbrechungsräume ermöglicht, auch eine ausgedehnte Kontaktfläche gegeben wird und dass zwischen den einander benachbarten Unterbrechungsräumen Abschirmungen vorgesehen sind, die die Unterbrechungsräume in elektrischer Hinsicht voneinander unabhängig machen. Diese Massnahmen gewährleisten, dass die in den Unterbrechungsräumen entstehenden elektrischen Entladungen sich nicht von zerstreuten Lichtbogen

^ in Lichtbogen in Form einer einzigen Säule verwandeln und verhindern, dass diese Entladungen nicht wieder aufflammen, nachdem der Strom während seines Wechsels beim Oeffnen des Schalters zum erstenmal den Nullpunkt passiert hat.

Dies gilt jedoch nur in dem Masse als die elektrischen Entladungen beim Oeffnen des Schalters mit Sicherheit in Form von zerstreuten Lichtbogen erfolgen. Nachstehend wird eine Variante beschrieben, die dem Zwecke dient, die Gefahr des Wiederaufflammens der Entladungen in Form einer einzigen Säule zu verhindern. Diese Variante eignet sich für beide vorstehend beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemässen Schalters.

h Nach der Mitchell-Theorie ist der Uebergang von den zerstreuten Lichtbogen, hei denen mehere parallele sehr bewegliche als Reece-Kegel bezeichnete elektrische Elementarentladungen auftreten, zu den Lichtbogen in Form einer einzigen wenig beweglichen, stark konzentrierten Säule auf einen Mangel an Stabilität der zerstreuten Lichtbogen zurückzuführen, der dann auftritt, wenn die zwischen den Elektroden vorhandene Spannung 4o V übersteigt. Da diese Spannung die Summe eines (in unmittelbarer Nähe der Kathode gemessenen) Kathodenspannungsgefälles von 20 V und eines Ohmschen Spannungsabfalls RI im Innern des in dem Raum zwischen den Kontaktelementen befindlichen

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Plasmas darstellt, muss der Ohmsche Spannungsatafall RI unterhalb von 20 V gehalten werden, um den Uebergang von zerstreuten Lichtbogen zu Lichtbogen in Form einer einzigen Säule zu verhindern. Wenn den Kontaktelementen eine ausgedehnte Fläche jS gegeben wird und sie in geringem Abstand voneinander angeordnet werden, so wird dadurch der Widerstand R nach dem bekannten Gesetz R = k d/s herabgesetzt, das anwendbar ist, sobald die Reece-Kegel in ausreichender Zahl vorhanden sind, um sich teilweise zu überdecken. Mit anderen Worten, um einen Uebergang von den zerstreuten Lichtbogen zu dem Lichtbogen in Form einer einzigen Säule zu verhindern, muss die Anordnung so getroffen werden, dass der Wert s/d für jeden Unterbrechungsraum so hoch wie möglich ist. Dies wird mit dem vorstehend beschriebenen Schalter erreicht.

Zu Beginn der Zündung, wenn die Kontaktelemente anfangen, sich voneinander zu trennen, entsteht eine Brücke aus flüssigem Metall, die sich immer weiter auseinanderzieht und schliesslich reisst. Für eine kurze Zeitspanne nach dem Reissen dieser Brücke ist ein Uebergangszustand vorhanden, während dem die Kontaktelemente sich stetig weiter voneinander entfernen, bis sie ihre grösste Entfernung voneinander erreicht haben., was der Fall ist, wenn sich der Schalter In der geöffneten Stellung befindet. Während dieses Uebergangszustands schwankt der augenblickliche Wert von S/d sehr stark in einem Umfang, der mit dem der geöffneten Stellung des Schalters entsprechenden Endwert In keinerlei Beziehung steht, und es kann vorkommen, dass der Strom, noch ehe die Reece-Kegel sich zerstreuen können, den kritischen W«rt übersteigt (4er für Kontaktelemente aus Kupfer bei etwa 5 kA liegt), der 4i« Bildung eines Lichtbogens in Form einer einzigen Säule gestattet. Daher müssen die Kontaktelemente so angeordnet werden, dass mit Sicherheit verhindert wird, dass der Strom während des Uebergangezuatands den kritischen Wert erreichen kann, der zur Bildung eines Lichtbogens in Form einer einzigen Säule führt. Mit anderen Worten,die Kontaktelemente müssen so

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angeordnet werden, dass zwischen den sich voneinander entfernenden Kontaktelementenpaaren mehere Ehtladungsstellen entstehen, über die sich der Strom verteilt, der in dem zwischen den Kontaktelementen gebildeten Unterbrechungsraum fliesst. Daher ist es erforderlich, dafür Sorge zu tragen, dass sich die verschiedenen Punkte der sich trennenden Kontaktelemente möglichst gleichzeitig voneinander entfernen und in der geschlossenen Stellung des Schalters, wenn sich die Kontaktelemente berühren, an all diesen Punkten einen hohen Druck aufrechtzuerhalten. Zu diesem Zweck ist gemäss der Erfindung für die erste Ausführungsform die in den Fig.17 und 18 dargstellte Variante und für die zweite Ausführungsform die in |) Fig· 19 dargestellte Variante vorgesehen, wobei diese Varianten für eine Anordnung bestimmt sind, bei der nur ein Schalterteil beweglich ist, während der andere Schalterteil feststeht.

Wie aus den Fig. 17 und l8 ersichtlich ist, sind die Kontaktelemente des feststehenden Schalterteils bei dieser Variante aufgeteilt, indem darin radiale Einschnitte, wie die Einschnitte 239 in dem Kontaktelement 39, die Einschnitte 24o in dem Kontaktelement 4o und die Einschnitte 24l in dem Kontaktelement 4l, angebracht sind. Auf diese Weise bildet jedes Teilstück der Kontaktelemente sozusagen das Ende eines Kontaktfingers. So bilden die Teilstücke 339 des Kontaktelements 39 die Enden von

^w Kontaktfingern 220. Das gleiche gilt für die Teilstücke 34o des Kontaktelements 40, die die Enden von Kontaktfingern 219 bilden, und die Teiletücke 341 des Kontaktelements 4l, die die Enden von Kontaktfingern 218 bilden. Durch diese Anordnung wird den einander benachbarten Teilstücken des gleichen Kontaktelernents jeweils eine eigene Biegsamkeit verliehen, durch die sie bis zu einem bestimmten Grade untereinander beweglich werden. In der geschlossenen Stellung des Schalters wird durch diese Beweglichkeit eine Vermehrung der Berührungspunkte erreicht, an denen ein feststehendes Kontaktelement die beiden ihm benachbarten Kontaktelemente berührt, mit denen es zusammenwirkt, denn in diesem

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Falle berührt jedes Teilstück der Kontaktelemente getrennt diese benachbarten Kontaktelemente. Dadurch brauchen auch die Bearbeitungstoleranzen weniger genau zu sein und die durch den S-ftOnüurchgang erzeugte Erwärmung ist besser verteilt und nicht so stark.

Die Beweglichkeit jedes Kontaktfingers gegenüber den ihm benachbarten Kontaktfingern ist um so grosser, je tiefer die radialen Einschnitte sind. Eine grosse Beweglichkeit ist jedoch mit einer Verringerung da" Kraft verbunden, mit der jedes Teilstück der Kontaktelemente gegen die benachbarten beweglichen Kontaktelemente gedrückt wird und dies stellt einen Nachteil dar. Die Kraft, mit der jedes Teilstück der Kontaktelemente gegen das gegenüberliegende Kontaktelement gedrückt wird, mit dem es zusammenwirkt, muss nämlich ausreichend sein, um einerseits eine Widerstandsschweissung zu verhindern, durch die dieses Teilstück fest mit dem gegenüberliegenden Kontaktelement verbunden werden würde, und um .andererseits eine Trennung der Kontakte durch magnetisches Zurückprallen ("magnetic bouncing") zu vermeiden. Daher muss ein angemessener Kompromiss zwischen der Biegsamkeit der Kontaktfinger und der durch diese in der geschlossenen Stellung des Schalters ausgeübten Kraft gefunden werden. Dieser Kompromiss hangt von statischen Ueberlegungen ab und bestimmt die Tiefe, bis zu der die radialen Einschnitte sich in die entsprechenden Schalen l8, 19 und 20 erstrecken, und den Radius R , R bzw. R , den der Boden der Einschnitte erreicht. Der annähernde Wert dieser Parameter kann errechnet werden, ihr endgültiger Wert wird jedoch durch praktische Versuche ermittelt.

Die Aufteilung der feststehenden Kontaktelemente bietet noch' einen weiteren Vorteil, der beim Oeffnen des Schalters von grosser Bedeutung ist. Dieser Vorteil besteht darin, dass der zusätzliche Unterbrechungsstrom, der beim Trennen der Kontaktelemente zwischen diesen auftritt, auf mehrere parallele Teilentlandungen, und zwar wenigstens eine Teilentladung für jeden Kontaktfinger, verteilt wird, so dass in jedem Kontaktfinger nur ein

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verhältnismässig schwacher Strom fliesst. Wenn die Anordnung so getroffen wird, dass der Strom an jeder Entladungsstelle einen bestimmten Grenzwert (der für Kontaktelemente aus Kupfer bei etwa 5 kA liegt) nicht überschreitet, so wird damit sichergestellt, dass die entsprechenden.Entländungen in Form von zerstreuten Lichtbogen erfolgen. Dies setzt jedoch voraus, dass die Trennung bei allen Teilstücken,! in die die feststehenden Kontaktelemente aufgeteilt sind, gleichzeitig erfolgt. Wenn sich nämlich ein Teilstück früher als die anderen von dem entsprechenden beweglichen Kontaktelement trennt, so erzeugt der in diesem Teilstück vor der Trennung vorhandene Strom durch Selbstinduzierung eine Entladung, die da sie über die anderen noch nicht getrennten Teilstücke kurzgeschlossen ist, nur kurze Zeit daiert, während der die Selbstinduktionswirkung imstande ist, zwischen diesem Teilstück und dem entsprechenden beweglichen Kontaktelement die Minimalspannung von 20 V aufrechtzuerhalten, die das Kathodenspannungsgefälle innerhalb dieser Entladung darstellt. Diese Zeit, die sehr kurz ist, denn sie beträgt nur einige MikrοSekunden, stellt den Maximalwert dar, der für die Verzögerung der Trennung eines Teilstücks gegenüber den anderen Teilstücken des gleichen feststehenden Kontaktelements zulässig ist, und ist massgebend für die erforderliche Gleichzeitigkeit, mit der sich die Teilstücke von dem entsprechenden beweglichen Kontakte lement trennen müssen. Praktisch muss die Anordnung so getroffen werden, dass die Kontaktfinger während dieser Zeitspanne nicht genügend Zeit haben, der Bewegung des sich entfernenden beweglichen Kontaktelements zu folgen. Daher müssen die Masse der verschieldenen Teilstücke und die Elastizität der entsprechenden Kontaktfinger so gewählt werden, dass die Vibrationsdaüer der Kontaktfinger bedeutend langer ist als die Zeit, die das bewegliche Kontaktelement benötigt, um sich zu entfernen.

Diese dynamischen Bedingungen sind von grösster Wichtigkeit und müssen bei der Ermittlung der Kompromisslösung zur

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Peststellung der Tiefe der Einschnitte unbedingt berücksichtigt werden. Ausser der Elastizität des Werkstoffs der Schalen j59* 4o, 4l des beweglichen Schalterteils, die die Biegsamkeit der Kontaktfinger bestimmt, ist dabei auch die "aufgehängte Masse" zu berücksichtigen, die von der Masse der die Enden der Kontaktfinger darstellenden Teilstücke der Kontaktelemente gebildet wird. Auch hier werden die Tiefe der Einschnitte und die zu wählende Masse der sie tragenden Teilstücke vorteilhaft durch praktische Versuche ermittelt.

Wie aus Fig. l8 ersichtlich ist, können die Kontaktfinger einer Schale gegenüber den Kontaktfingern einer anderen Schale in Umfangsrichtung der Schalen versetzt angeordnet sein. So sind die in der äusseren Schale l8 angebrachten Kpntaktfinger 218 gegenüber den in der Schale 19 angebrachten Kontaktfingern 219 in Umfangsrichtung um eine halbe Kontaktfingerbreite versetzt. Ebenso muss die Breite der Kontaktfinger'in Umfangsrichtung der Schalen gesehen nicht unbedingt gleich der Breite der Kontaktfingei einer anderen Schale sein. Bei dem in Fig. 18 dargestellten Beispiel haben die Kontaktfinger 218 die gleiche Breite wie die Kontaktfinger 219* während die Kontaktfinger 220 der inneren Schale 20 die doppelte Breite haben.

Wenn die Kontaktelemente des Schalters ringförmig übereinander in Form eines etwa zylindrischen Rohrs angeordnet sind, wie in Fig. 12 dargstellt ist, so ergibt die Aufteilung der feststehenden Kontaktelemente die in Fig. 19 dargestellte Anordnung. Aus Fig. 19, die zum besseren Verständnis mit Fig. 16 verglichen werden muss, ist ersichtlich, wie die radialen Einschnitte in den Kontaktelementen angeordnet sind. So ist das sich in Umfangsrichtung erstreckende U-förmige Organ l6o mit radialen Einschnitten 251 im äusseren Schenkel l64, Einschnitten 252 im inneren Schenkel 165 und Einschnitten 253 im ringförmigen Befestigungssteg 170 versehen. Desgleichen ist das sich in Umfangsrichtung erstreckende U-förmige Organ 161 mit radialen Einschnitten 261 im äusseren Schenkel 166, Einschnitten 262 im

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inneren Schenkel 167 und Einschnitten 263 im ringförmigen Befestigungssteg 171 versehen. Auf diese Weise ist jedes der feststehenden ringförmigen Organe 160 und 161 einer Etage (in dem in Fig. 19 dargestellten Beispiel die Etage 156) in Teilstücke aufgeteilt, die die Enden von Kontaktfingern darstellen, wie die Kontaktfinger 270 in dem ringförmigen Organ 160 und die Kontaktfinger 271 in dem ringförmigen Organ 161.

Durch die Aufteilung der feststehenden Kontaktelemente in Kontaktfinger 270 und 271 wird die Aufteilung der beweglichen Kontaktelemente durch schraubenlinienförmige Einschnitte in schraubenlinienförmige Blätter, wie anfangs bereits beschrieben, Ik nicht beeinflusst. Diese Aufteilung ist ebenfalls aus Fig.19 ersichtlich, in der das bewegliche Kontaktelement 159 durch die scnraubenlinienförmigen Einschnitte 195, 196 in schraubenlinienförmige Blätter 197, 198 unterteilt ist.

Da die Elastizität der Kontaktfinger ein Zurückprallen der Kontaktfinger beim Schliessen des Schalters zur Folge haben könnte, kann es von Vorteil sein, Massnahmen zu treffen, um ein derartiges Zurückprallen zu verhindern. Zu diesem Zweck sind in Fig. 19 die unteren Enden der Wannen 172, 175 der U-förmigen Organe 160 bzw. 161 jeweils von Sehrägfläehen 28o bzw. 281 begrenzt, die Keile bilden, in die die Spitzen 173, " 174 der Schenkel l62 bzw. 163 des beweglichen Kontaktelements 159 eingeführt werden. Durch diese Keile wird das Zurückprallen der Kontaktfinger 270, 271 beim Schliessen des Schalters verhindert, da durch die Reibung der Spitzen 173, 17^ an den Sehrägfläehen 280, 28l die Energie aufgenommen wird, die durch das Zurückprallen der Kontaktfinger entstehen könnte.

Die in Fig. l6 dargestellten Kathodensperren sind in Fig. nicht dargestellt, um die Klarheit dieser Figur nicht zu beeinträchtigen; die in Fig. 19 dargestellten, in Kontaktfinger aufgeteilten feststehenden Kontaktelemente können jedoch ebenfalls mit solchen Kathodensperren versehen sein.

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Claims

Patentansprüche:

V^ 1/ Einpoliger Hochspannungs-Vakuumschalter für Wechselstrom mit mehreren serienweise angeordneten Kontaktelementen, die zu zwei längs einer Verschiebeachse zueinander beweglichen Kontaktbänken gehören und Jeweils mit den Kontaktelementen der anderen Kontaktbank derart zusammenwirken, dass sie zusammen eine Reihe von Kontaktelementen bilden, die in der geschlossenen Stellung des Schalters einen abwechselnd über die Kontaktelemente beider Kontaktbänke verlaufenden Leitungsweg und in der offenen Stellung des Schalters eine Reihe von Unterbrechungsräumen herstellen, die abwechselnd von den Kontaktelementen begrenzt werden, wobei die beiden Kantaktelemente an den Enden der Reihe elektrisch mit zwei Klemmen verbunden sind, über die der Schalter an das elektrische Leitungsnetz angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (58-45; 159-161), mit Abschirmmtteln (47; l68j 5.-7, 18-20; IO5-IO7) versehen sind, die elektrisch mit den Kontaktelementen (J8-43; 159-161) verbunden und derart angeordnet sind, dass sie die zwischen den Kontaktelementen (28-43; 159-l6l) liegenden Unterbrechungsräume voneinander trennen und dadurch die Ausdehnung von elektrischen Feldlinien über mehr als einen Unterbrechungsraum verhindern.

.2. Hochspannungs-Vakuumschalter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Kontaktelemente (38-4J; 159-I6I) aus einem elektrisch leitenden ringförmigen Organ besteht, das mit wenigstens einer ringförmigen Kontaktfläche (38-43; 172-175) versehen ist und an der Peripherie eines elektrisch leitenden Umdrehungskörpers als Tragelement (5-7, 18-20; 105-107) angeordnet ist, wobei wenigstens eines der ringförmigen Organe (38-43; 159-161) des beweglichen und/oder feststehenden Schalterteils wenigstens einen Schnkel (47'; 162-I67) ■ aufweist, der sich rechtwinklig zur Grundfläche (4l-43; 169, 172, 175) dieses ringförmigen Organs (38-43; 159-161) erstreckt.,

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und die die ringförmigen Organe (38-43; 159-l6l) tragenden Tragelemente (5-7, 18-20; 105-107) des beweglichen und/oder feststehenden Schalterteils konkav ausgebildet und ineinandergeschoben angeordnet sind, dass die Tragelemente (5-7, 18-20; 105-107) in dem feststehenden und in dem beweglichen Schalterteil längs der Verschiebeachse (52; 97) ausgerichtet und koaxial angeordnet und über Isolierstücke (22-24; 119-121) aneinander befestigt sind, wobei die sich rechtwinklig zur Grundfläche (4l-43; 169, 172, 175) erstreckenden Schenkel (47; 162-167) aller ringförmigen Organe (38-43; 159-161) in dem feststehenden und in dem beweglichen Schalterteil sich alle in der gleichen Richtung erstrecken, dass die konkav ausgebildeten Tragelemente (5-7, 18-20; 105-107) derart ineinander verschachtelt angeordnet sind, dass die von den ringförmigen Organen (38-43; 159-I61) des feststehenden bzw. des beweglichen Schalterteils getragenen Kontaktflächen (4l-43; 172-175) in der geschlossenen Stellung des Schalters an den von den ringförmigen Organen (38-43; 159-I61) des anderen, feststehenden oder beweglichen Schalterteils getragenen Kontaktflächen (4l-43; 172-I75) anliegen und dadurch den Leitungsweg herstellen, und dass die von den ringförmigen Organen (38-43; 159-I61) des feststehender bzw. des beweglichen Schalterteils getragenen Kontaktflächen (41-43; 172-175) in der geöffneten Stellung des Schalters von den ringförmigen Organen (38-43, 159-1Ö1) des anderen, feststehenden oder beweglichen Schalterteils getragenen Kontaktflächen (41-43; I72-I75) getrennt sind und die Reihe der vorgenannten Unterbrechungsräume begrenzen, wobei die sich rechtwinklig zur Grundfläche (4l-43; 169, 172,175) erstreckenden Schenkel (47; 162-167) und die konkav ausgebildeten Tragelemente (5-7, 18-20; 105-107) der ringförmigen Organe (38-43; 159-I61) die vorgenannten Abschirmmittel darstellen.

3· Hochspannungs-Vakuumschalter nach den Patentansprüchen und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmigen Organe (38-43) stetig zunehmende Durchmesser

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aufweisen und ineinander angeordnet sind und die ineinander angeordneten ringförmigen Organe (38-43) abwechselnd zu dem feststehenden und dem beweglichen Schalterteil gehören* wobei die ringförmigen Organe (38-43) zusammen eine im wesentlichen ebene kuchenförmige, sich rechtwinklig zur Verschiebeachse (52) erstreckende Konstruktion bilden.

4. BDchspannungs-Vakuumschalter nach den Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmigen Organe (l59-l6l) gleiche Durchmesser aufweisen und hinter- bzw. übereinander angeordnet sind und die hintereinander angeordneten ringförmigen Organe (159-16I) abwechselnd zu dem feststehenden und dem beweglichen Schalterteil gehören, wobei die ringförmigen Organe (159-161) zusammen eine im wesentlichen zylindrische, sich koaxial zur Verschiebeachse (97) erstreckende rohrförmige Konstruktion bilden.

5. Hochspannungs-Vakuumschalter nach den Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die an den Enden der Reihe von Kontaktelementen befindlichen äusseren Kontaktelemente (38, 39; I60, 171) nicht zu dem gleichen beweglichen oder feststehenden Schalterteil gehören, so dass der Anschluss des Schalters an das Leitungsnetz sowohl· über den feststehenden als auch den beweglichen Schalterteil erfolgt.

6. Hochspannungs-Vakuumschalter nach den Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die an den Enden der Reihe von Kontaktelementen befindlichen äusseren Kontaktelemente (38, 39; I60, 171) zu dem gleichen beweglichen oder feststehenden Schalterteil gehören, so dass der Anschluss des Schalters an das Leitungsnetz nur über diesen feststehenden oder beweglichen Schalterteil erfolgt, in dem sich die äusseren Kontaktelernente (38, 39; I60, I71) befinden.

7· Hochspannungs-Vakuumschalter nach den Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der feststehende und der bewegliche Schalterteil wenigstens je ein ringförmiges Organ (38-43; 159-l6l) mit wenigstens je einem.

sich rechtwinklig zur zugeordneten Kontaktfläche 641-43; 172-175) erstreckenden Schenkel (47; 162-167) aufweist.

8. Hochspannungs-Vakuumschalter nach den Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmigen Organe (4o-4j5) des feststehenden oder beweglichen Schalterteils mit je wenigstens zwei sich rechtwinklig zur zugeordneten Kontaktfläche (59; 6l; 64; 69) erstreckenden Schenkeln (62, 63; 65, 66; 70-72) versehen sind, während die ringförmigen Organe (40-4-3) des anderen, feststehenden oder beweglichen Schalterteils keine sich rechtwinklig zur zugeordneten Kontaktfläche erstreckenden Schenkel aufweisen.

9· Hochspannung-Vakuumschalter nach den Patentansprüchen 1, 2 und Y, dadurch gekennzeichnet, dass die mit sich rechtwinklig zur zugeordneten Kontaktfläche (6l; 69) erstreckenden Schenkeln (62, 63; 70-72) versehenen ringförmigen Organe (4o-43) sich innerhalb des gleichen, feststehenden oder beweglichen Shalterteils mit ringförmigen Organen (4o-43) abwechseln, die keine sich rechtwinklig zur zugeordneten Kontaktfläche (67; 56) erstreckenden Schenkel aufweisen.

10. Hochspannungs-Vakuumschalter nach den Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem feststehenden und/oder beweglichen Schalterteil wenigstens eines der ringförmigen Organe (78, 79) in zwei konzentrische Teile (78a, 78b; 79a, 79b) aufgeteilt ist, von denen der eine die eine Kontaktfläche dieses ringförmigen Organs (78 bzw. 79) aufweist und am äusseren Rande eines ersten Umdrehungsköpers (78*a bzw. 79 *a) befestigt ist, während der andere konzentrische Teil (78b bzw. 79b) die andere Kontaktflache dieses ringförmigen Organs (78 bzw. 79) aufweist und am äusseren Rande eines zweiten Umdrehungskörpers (78'b bzw. 79'b) befestigt ist, wobei die beiden Umdrehungskörper (78'a, 78'b bzw. 79'a, 79'b) durch ihren zentralen Teil (78" bzw. 79") miteinander verbunden sind, so dass sie zusammen eine

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zusammengesetzte Lagerung für das ringförmige Organ (78, 79) herstellen, die eine Relativbewegung der einen Kontaktfläche (78a bzw. 79a) gegenüber der anderen Kontaktfläche (78b bzw. 79b) des ringförmigen Organs (78, 79) gestattet.

11. Hochspannungs-Vakuumsehalter nach den Patentansprüchen 1, 2 und 3* dadurch gekennzeichnet, dass die konzentrisch angeordneten ringförmigen Organe (40-43) im Querschnitt T-förmig ausgebildet sind und die T-förmig ausgebildeten ringförmigen Organe (4o, 4l) des feststehenden Schalterteils in umgekehrter Richtung zu den T-förmig ausgebildeten ringförmigen Organen (42, 43) des beweglichen Sdialterteils angeordnet sind, wobei der vertikale Schenkel des T¹S jedes der ringförmigen Organe (4o-4j5) den sich rechtwinklig zu den Kontaktflächen dieses ringförmigen Organs (40-43) erstreckenden Schenkel (47) darstellt.

12. Hochspannungs-Vakuumschalter nach den Patentansprüchen 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die koaxial übereinander angeordneten ringförmigen Organe (160, 161) des einen, feststehenden oder beweglichen sdialterteils im Querschnitt U-förmig ausgebildet und versetzt übereinander angeordnet sind, wobei der Boden der U's dieser im Querschnitt U-förmigen Organe (160, 161) je eine Kontaktfläche (172, 175) bildet, während die Schenkel (164, 165; 166, 167) der U's zwei Paar Ringflansche bilden, von denen das erste Paar die eine Kontaktfläche (172) und das andere Paar die andere Kontaktfläche (175) beiderseits begrenzt, und dass die koaxial übereinander angeordneten ringförmigen Organe (159) des anderen, feststehenden oder beweglichen Sdialterteils die Form eines umgekehrten U's mit ungleichen Schenkeln (l62, 163) aufweisen, deren Spitzen im Querschnitt die Kontaktflächen (173, 17²O dieser ringförmigen Organe (159) darstellen, wobei die Schenkel (l62, 163) des U's der letzteren koaxial übereinander angeordneten Organe (159) jeweils in die von den erstgenannten versetzt übereinander angeordneten ringförmigen Organen (160, 161) des ersten, fest-

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stehenden oder beweglichen Schalterteils gebildeten U's eindringen.

IJ. Hochspannungs-Vakuumschalter nach den Patentansprüchen 1, 2, 4, 10 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmigen Organe (ΐβθ, I61) des erstgenannten, feststehenden oder beweglichen Schalterteils in zwei Teile unterteilt sind, von denen der erste in Querschnitt das eine U und das zweite in'Querschnitt das andere U der beiden U-förmigen Organe (160, Ιοί) bildet und jedes dieser Teile am äusseren Rande eines tellerförmigen Elements (83-88) mit breitem Rand befestigt ist, wobei die tellerförmigen Elemente (83-88) mit ihrem Boden aneinander angeordnet sind und so eine zusammengesetzte Lagerung bilden.

14. Hochspannungs-Vakuumschalter nach den Patentansprüchen 1, 2, 4 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragelemente (105- 107) der ringförmigen Organe (159) des zweiten, beweglichen oder feststehenden Schalterteils alle die gleiche konische glockenförmige Ausbildung aufweisen und diese Glocken ineinander verschachtelt angeordnet und voneinander durch Isolierstücke (119-121) isoliert sind, die ihren Boden im gleichen Abstand voneinander halten, und jedes der ringförmigen Organe (159) des zweiten, beweglichen oder feststehenden Schalterteils mit einem sich in Umfangsrichtung des W ringförmigen Organs (159) nach aussen erstreckenden BefestigungsstEg (169-171) versehen ist, über den es an dem entsprechenden glockenförmigen Tragelement (105-107) befestigt ist.

15· Hochspannungs-Vakuumschalter nach den Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (l59-l6l) mit Kathodensperren (184-191) versehen sind, die derart angeordnet sid, dass sie deren Kontaktflächen (172-175) begrenzen.

16. Hochspannungs-Vakuumschalter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (159-161) mit Trennungslinien (195, 196)

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versehen sind, an denen dem Durchgang des elektrischen Stroms ein erhöhter Widerstand entgegengesetzt wird und die dazwischen Flächen (197* 198) begrenzen, in denen dem dort fliessenden elektrischen Strom'weniger Widerstand entgegengesetzt wird, wobei die Form der Trennungslinien (195* 196) so gewählt wird, dass die durch den elektrischen Strom ausgeübte elektromagnetische Wirkung den in den Unterbrechungräumen (l8l, 182) entstehenden elektrischen Entladungen eine kreisförmige Bewegung längs der Kontaktelemente (l59-l6l) verleiht.

17· Hochspannungs-Vakuumschalter nach den Patentansprüchen 1 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Strom einen erhöhten Widerstand entgegensetzenden Trennungslinien (195* 196) aus Nuten bestehen. i

18. Hochspannungs-Vakuumschalter nach den Patentansprüchen 1 und l6, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Strom einen erhöhten Widerstand entgegensetzenden Trennungslinien (195* 196) aus Einschnitten bestehen.

19. Hodispannungs-Vakuumschalter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (39-²H; 160, 161) des feststehenden Schalterteils aus einer Anzahl von Teilstücken (218-220; 270, 271) bestehen, die durch biegsame Elemente mit dem feststehenden Schalterteil so verbunden sind, dass die Teilstücke (218-220; 270, 271) in der Ebene der Verschiebeachse (21 j 97) untereinander bis zu * einem gewissen Grade beweglich sind, wobei die Masse der Teilstücke (2l8-220ö 270, 271) und die Biegsamkeit der biegsamen Elemente so gewählt werden, dass jedes der aus den Teilstücken (218-220; 270, 271) gebildeten Kontaktelemente des feststehenden Schalterteils an wenigstens einem Punkt desselben in der geschlossenen Stellung des Schalters jede der entsprechenden Kontaktflächen (38, 42, 43; 173, 17²O des beweglichen Schalterteils berührt und so dass das Trägheitsmoment der Teils'tücke (218-220; 270, 271) diese beim Oeffnen des Schalters daran hindert, der RUckzugsbewegung der Kontaktelemente (38, 42, 43; .

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173, 174) des beweglichen Schalterteils zu folgen.

20. Hochspannungs-Vakuumschalter nach den Patentansprüchen und 19, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der zum gleichen Kontakt element (39-4l; l6o,l6l) des feststehenden Schalterteils gehörenden Teilstücke (218-220] 270, 271) die Form eines Kreissektors aufweist, der sich am Ende eines radialen Pingers befindet, der durch den zwischen zwei benachbarten Einschnitten einer Reihe von sich vom äusseren Rande eines als Tragelement ausgebildeten Umdrehungskörpers radial nach innen erstreckenden Einschnitten (2^9- 241) liegenden Teil des Umdrehungskörpers gebildet wird, wobei die Achse des Umdrehungskörpers die Verschiebeachse (21; 97) ist und die radialen Pinger die vorgenannten biegsamen Elemente darstellen, deren Biegsamkeit durch die radiale Tiefe der Einschnitte bestimmt wird.

21. Hochspannungs-Vakuumschalter nach den Patentansprüchen 1, 19 und 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse der Teilstüche (218-220; 270, 271) und die Tiefe der radialen Einschnitte (239-241) so gewählt werden, dass die Biegevibrationsperiode jedes der radialen Pinger in der axialen Richtung länger ist als die Zeit, die die Kontaktelemente (38, 42, 43; 173, 174) des beweglichen Schalterteils benötigen, um sich von den aus diesen Teilstücken (218-220; 270, 271) bestehenden Kontaktelementen des feststehenden Sohalterteils zu entfernen.

22. Hochspannungs-Vakuumschalter nach den Patentansprüchen 1 und 19, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine (280,281) der beiden Flächen, an denen sich zwei Kontaktelemente (160, 16I; 173, 174) in der geschlossenen Stellung des Schalters berühren, schräge zur Verschiebeachse (97) verläuft, um die Reibung dieser beiden Flächen aneinander zu erhöhen und dadurch das Zurückprallen der Kontaktelemente (160, 161; 173, 174) zu verhindern.

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