DE2350489C3 - Vakuumschalter mit einer Gettervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Vakuumschalter nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs.

Für ein ordnungsgemäßes Arbeiten eines Vakuumschalters ist es von ausschlaggebender Bedeutung, daß das Vakuum im Unterbrechungsraum aufrechterhalten wird. Dieses Vakuum soll so hoch sein, daß die mittlere freie Weglänge der Elektronen wesentlich größer ist als der Abstand der Kontaktstücke bei geöffnetem Schalter. Bei der Unterbrechung hoher Ströme steigen jedoch die Temperaturen der Kontaktstücke, der Wand des Unterbrechungsraumes und anderer Teile des Schalters rasch an, und dabei kann vgh diesen Teilen etwa Gas freigegeben werden. Nach einer Anzahl von Unterbrechungsvorgängen kann der Druck im Unterbrechungsraum dadurch so groß werden, daß die mittlere freie Weglänge der Elektronen gleich oder kleiner als der maximale Kontaktstückabstand ist. Der Vakuumschalter ist dann nicht mehr in der Lage, einen elektrischen Strom zu unterbrechen, da der Zwischenraum zwischen den Kontaktstücken elektrisch leitend geworden ist.

Damit sie die Gase aufnehmen können, die von ihren verschiedenen Teilen freigesetzt und gegebenenfalls 5<> durch Undichtigkeiten in den Vakuumraum eingedrungen sind, müssen Vakuumschalter eine Gettervorrichtung haben. Man ordnet zu diesem Zweck im Vakuumraum ein Gettermaterial an, wie Zirkon-Aluminium oder Zirkon-Titan, das Gasmoleküle absorbieren kann. Das Gettermaterial kann z. B. die Form einer Schicht haben, die auf einen Träger- oder Leiterstab eines der Kontaktstücke aufgebracht ist. Die Fähigkeit des Gettermaterials, Gasmoleküle zu absorbieren, nimmt im allgemeinen mit der Temperatur des Gettermaterials zu. Das Gettermaterial hat bei Raumtemperatur normalerweise ein Aufnahmevermögen von nur etwa 10% und muß gewöhnlich auf eine Temperatur von etwa 400° C erhitzt werden. Die Gasmoleküle werden vom Gettermaterial absorbiert und diffundieren dann von der Oberfläche in das Gettermaterial hinein. Die Diffusionsgeschwindigkeit der Gasmoleküle im Gettermaterial nimmt mit dessen Temperatur zu.

Bei einem bekannten Vakuumschalter der eingangs genannten Art besteht die Gettervorrichtung aus einem bandförmigen Drahtstück aus einer z. B. Zirkon und Titan enthaltenden Legierung, das an eine um einen magnetischen Ringkern angeordnete Sekundärwicklung angeschlossen ist, so daß das Gettermaterial durch einen Strom erhitzt wird, der durch den im Schalter fließenden Strom induziert wird. Die Getterwirkung des Drahtstücks ist aber wegen seiner relativ kleinen ODerfläche nicht befriedigend.

Aufgabe der Erfindung ist demgemäß, einen Vakuumschalter anzugeben, dessen in der gewünschten Weise erhitzbares Gettermaterial ein höheres Absorptionsvermögen für Gasmoleküle hat als bisher.

Diese Aufgabe wird bei einem Vakuumschalter nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 durch die im kennzeichnenden Teil dieses Anspruchs angegebenen Maßnahmen gelöst

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Vakuumschalter gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei der Schalter in der linken Hälfte geöffnet und in der rechten Hälfte geschlossen dargestellt ist, und

Fig.2 einen Querschnitt in einer Ebene 11-11 der

F i g.

Der als Ausführungsbeispiel der Erfindung in der Zeichnung dargestellte Vakuumschalter enthält ein üblicherwe^;se zylindrisches Gehäuse 1 aus Metall, an dem zwei Isolatoren 2 und 3 vakuumdicht befestigt sind. Durch den Isolator 3 erstreckt sich ein als Zuleitung dienender Kontakt- oder Trägerstab 4 für ein unbewegliches Kontaktstück 5, der am Isolator 3 durch Ringe 6 vakuumdicht befestigt ist. Der bewegliche Kontakt, der in der linken Seite der F i g. 1 im geöffneten und in der rechten Seite im geschlossenen Zustand dargestellt ist, besteht aus einem Kontaktstück 7 und einem Trägerstab 8, der am einen Ende eines Metallbalgens 9 befestigt ist, dessen anderes Ende durch Ringe 20 vakuumdicht mit dem anderen isolator 2 verbunden ist. Das bewegliche Kontaktstück 7 kann also unter Dehnen bzw. Zusammendrücken des Metallbalgens 9 in die Schließstellung bzw. Öffnungsstellung des Schalters gebracht werden, ohne daß das Vakuum in einem Unterbrechungsraum 10 beeinträchtigt wird. Der Trägerstab 8 für das bewegliche Kontaktstück 7 ist bei U mit einem nicht dargestellten Betätigungsstab verschraubt. Im Unterbrechungsraum 10 sind Abschirmringe 12 und 13 angeordnet, die verhindern sollen, daß Kupferdämpfe, die während eines Unterbrechungsvorgangs an den aus Kupfer bestehenden Kontaktstücken 5 und 7 entstehen, sich auf der zylindrischen Innenfläche der Isolatoren 2 und 3 niederschlagen und die Isolatoren überbrücken, wodurch dann der Schalter kurzgeschlossen würde.

An dem in F i g. 1 unteren Ende ist der Vakuumschalter mit einem Pumpstutzen 14 versehen, der bei der Herstellung zur Evakuierung des Unterbrechungsraumes dient und beim fertigen Schalter vakuumdicht verschlossen ist.

Ein Teil 15 des Trägerstabes 4 für das unbewegliche Kontaktstück 5 ist mit einer Gettervorrichtung gemäß der Erfindung umgeben. Die Gettervorrichtung enthält bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen ringförmigen Weicheisenkern 16, um den eine größere Anzahl von Metallblechen 17 angeordnet sind, auf die eine Schicht aus einem Gettermaterial aufgebracht ist. Der Kranz aus den Metallblechen 17 ruht auf einem am

Trägerstab 4 angebrachten Kragen 18, und die anderen Enden der Bleche 17 liegen an einem Ring 19 an, der mit dem Trägerstab 4 verbunden ist. Die Gettervorrichtung kann sich also in axialer Richtung bezüglich des Trägerstabes 4 nicht bewegen. Wenn der Vakuumschalter geschlossen ist, wie es die rechte Hälfte von F i g. 1 zeigt, und ein Strom durch den Schalter fließt, wirkt der stromführende Trägeistab 4 des ruhenden Kontaktstücks 5 als Primärwicklung eines Transformators, während die Metallbleche 17 als Sekundärwicklungen und gleichzeitig als Sekundärbelastung arbeiten und der ringförmige Weicheisenkern 16 den Magnet kreis bildet. Die Metallbleche 17 werden durch den in ihnen induzierten Strom genügend erhitzt, um das auf sie aufgebrachte Gettermaierial auf Betriebstemperatur zu bringen. Wie oben erwähnt, sollte diese Betriebstemperatur etwa 400° C betragen. Bei dieser Temperatur reicht die Geschwindigkeit, mit der die Gasmoleküle in das Gettermaterial hineindiffundieren, aus, um die Aufrechterhaltung eines Hochvakuums zu gewährleisten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vakuumschalter mit einem evakuierten Gehäuse, in dem sich ein unbewegliches und ein bewegliches Kontaktstück sowie eine Gettervorrichtung befinden, welche die Aufrechterhaltung eines vorgegebenen Vakuums durch Aufnahme von Gas gewährleistet, das von Teilen des Schalters freigegeben worden oder gegebenenfalls durch ein Leck eingedrungen ist, und welche ein Gettermaterial enthält, das durch einen Strom erhitzbar ist, welcher durch den den Schalter durchfließenden Strom induziert wird, sowie einen die Zuleitung zum unbeweglichen Kontaktstück umgebenden ringförmigen Magnetkern, auf dem zum elektrischen Heizen des Gettermaterials eine Sekundärwicklung eines Transformators angeordnet ist, dessen Primärwicklung durch die Zuleitung gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gettermaterial in Form einer Schicht auf mehrere Metallbleche (17) aufgebracht ist, die um den Magnetkern (16) angeordnet sind und die Sekundärwicklung bilden.