DE2618040A1

DE2618040A1 - Lastschalter des vakuumtyps mit zwei elektrisch parallel geschalteten kontaktsaetzen

Info

Publication number: DE2618040A1
Application number: DE19762618040
Authority: DE
Inventors: Donald Reah Kurtz; Joseph Anthony Rich; Joseph Carl Sofianek
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1975-05-19
Filing date: 1976-04-24
Publication date: 1976-12-02
Also published as: FR2312099A1; GB1544662A; BR7603182A; JPS51141371A

Description

Pr. Horst Schüler

Patont£«y.v3lt 23- April 1976

6 Frankfurt/Main 1 ^WK/hö

Kaiserstraße 41.

3896-I

GENERAL ELECTRIC COMPANY

1 River Road
SCHENECTADY, N.Y./U.S.A.

Lastschalter des Vakuumtyps mit zwei elektrisch parallel geschalteten Kontaktsätzen

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Lastschalter des Vakuumtyps und insbesondere einen Lastschalter dieses Typs, der zwei Sätze von relativ beweglichen Kontakten umfaßt, die zur Leitung eines Dauerstroms durch den Lastschalter parallel geschaltet sind.

Bei den meisten Vakuum-Lastschaltern ändert sich die Kraft, die benötigt wird, um ein Paar von trennbaren Kontakten während des Durchgangs einer hohen Stromstärke in Eingriff miteinander zu halten, direkt mit dem Quadrat der Stromstärke. Es wurde erkannt, daß diese Kraft dadurch verringert werden kann, daß eine Vielzahl von Sätzen von Kontakten vorgesehen wird, die zur Aufteilung der Gesamtstromstärke durch den Schalter elektrisch parallel geschaltet

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sind. Eine Methode zum Aufbau eines solchen Schalters besteht darin, daß der bewegliche Kontakt jedes Paars auf der üblichen langen, schlanken beweglichen Kontaktstange befestigt wird und diese beweglichen Kontaktstangen eng benachbart nebeneinander angeordnet werden. Bei einer solchen Anordnung besteht das Problem, daß die hohen Magnetkräfte, welche zwischen den beweglichen Kontaktstangen beim Durchfluß von hohen Stromstärken erzeugt werden, die Stangen gegeneinander drücken und. es hierdurch schwierig ist, die Kontaktstangen richtig zu führen und zu betätigen.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung werden ineinander geschachtelte Stabelektroden verwendet, wie sie in der U.S.-Patentschrift 3 679 474 gezeigt werden, um den Bogenstrom zu übernehmen, nachdem ein Bogen an den trennbaren Kontakten entstanden ist.

In einer Ausführungsform der Erfindung wird ein evakuierter Kolben vorgesehen, der erste und zweite Metallendkappen an seinen entgegengesetzten Enden besitzt. In dem Kolben befinden sich zwei Sätze von Stabelektroden. Ein erstes leitendes Rohr dient zur Befestigung der ersten Vielzahl von Stabelektroden an der ersten Endkappe und zur elektrischen Verbindung dieser ersten Endkappe mit der ersten Vielzahl von Elektroden. Die zweite Vielzahl von Elektroden ist durch ein zweites leitendes Rohr an der zweiten Endkappe befestigt. Das zweite leitende Rohr dient auch noch zur elektrischen Verbindung der zweiten Vielzahl von Elektroden mit der zweiten Endkappe. Die erste und zweite Vielzahl von Stabelektroden sind so angeordnet, daß sie einen Ring von Elektroden bilden, in dem die Elektroden der ersten Vielzahl zwischen den Elektroden der zweiten Vielzahl angeordnet sind und entlang des Umfangs des Ringes von den unmittelbar benachbarten Elektroden der zweiten Vielzahl beabstandet sind. Erste bzw. zweite

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stationäre Kontakte sind an den körperfernen Enden einer Stabelektrode der zweiten Vielzahl und einer Stabelektrode der ersten Vielzahl befestigt. Die stationären Kontakte sind an solchen Stellen angeordnet, daß sie longitudinal zum Ring einen Abstand auf einer vom Ring umschlossenen Bezugslinie besitzen. Ein erster beweglicher Kontaktstab erstreckt sich durch die erste Endkappe und durch das erste Rohr und trägt einen beweglichen Kontakt, der zum Eingriff mit dem ersten stationären Kontakt angeordnet ist. Ein zweiter beweglicher Kontaktstab erstreckt sich durch die zweite Endkappe und durch das zweite Rohr und trägt einen beweglichen Kontakt, der zum Eingriff mit dem zweiten stationären Kontakt angeordnet ist.. Wenn der Schalter geschlossen ist, sind die zum Eingriff fähigen Kontakte elektrisch parallel zueinander geschaltet.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung besitzt der Vakuum—Lastschalter einen Kolben mit Hochvakuum, der Metallendkappen an seinen gegenüberliegenden Enden besitzt. Eine erste Vielzahl von Stabelektroden in dem Kolben ist an der ersten Endkappe befestigt und diese Elektroden sind elektrisch mit der Endkappe verbunden, wenn der Schalter geöffnet oder unterbrochen ist. Eine zweite Vielzahl von Stabelektroden in dem Kolben sind an der zweiten Endkappe befestigt und sind elektrisch mit der zweiten Endkappe verbunden, wenn der Schalter geöffnet ist. Die erste und zweite Vielzahl von Elektroden sind so angeordnet, daß sie einen Ring von Elektroden in dem Kolben bilden. Die Elektroden der ersten Vielzahl greifen zwischen die Elektroden der zweiten Vielzahl und sind am Umfang des Rings von den unmittelbar benachbarten Elektroden der zweiten Vielzahl beabstandet, wodurch Elektrodenzwischenräume zwischen gegenüberstehenden ineinandergreifenden Elektroden des Rings gebildet sind. Eine erste leitfähige Tragstruktur

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verläuft quer zu den Stabelektroden und ist an den körperfernen Enden bestimmter Stabelektroden der zweiten Vielzahl befestigt. Diese erste leitfähige Tragstruktur trägt einen ersten allgemein stationären Kontakt an einer Stelle zwischen den Stellen, an denen diese erste Tragstruktur an den vorbestimmten Stabelektroden der zweiten Vielzahl befestigt ist. Eine zweite leitfähige Tragstruktur verläuft quer zu den Stabelektroden und ist an den körperfernen Enden vorbestimmter Stabelektroden der ersten Vielzahl befestigt. Diese zweite leitfähige Tragstruktur trägt einen zweiten allgemein stationären Kontakt an einer Stelle zwischen den Stellen, an denen diese zweite Tragstruktur an den vorbestimmten Stabelektroden der ersten Vielzahl von Elektroden befestigt ist. Die ersten und zweiten stationären Kontakte sind an solchen Stellen angeordnet, daß sie einen Abstand in der Längsrichtung der Längsachse des Rings besitzen. Erste und zweite bewegliche Kontakte sind in dem Kolben vorgesehen zum Eingriff mit den ersten bzw. zweiten allgemein stationären Kontakten. Der erste Kontaktstab ist an einem ersten beweglichen Kontaktstab befestigt, der durch die erste Metallendkappe hindurchragt und dort abgedichtet ist. Der zweite Kontakt ist an einem zweiten beweglichen Kontaktstab befestigt, der durch die zweite Metallendkappe hindurchragt und dort abgedichtet ist. Wenn der Schalter geschlossen ist, sind die beiden Paare von zum Eingriff kommenden Kontakten elektrisch parallel zueinander geschaltet.

Ein besseres Verständnis der Erfindung ergibt sich aus der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsformen im Zusammenhang mit den Abbildungen.

Die Figur i zeigt eine Seitenansicht, größtenteils in Schnittdarstellung, für einen Vakuumschalter als Ausführungsform der Erfindung, wobei die Linie i-i der Figur 2 die Schnittlinie darstellt.

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Die Figur 2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2 der Figur i.

Die Figur 3 zeigt eine Schnittansicht eines Teils eines Vakuum-Lastschalters als weitere Ausführungsform der Erfindung.

Die Figur k zeigt eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Die Figur 5 ist eine Seitenansicht, hauptsächlich in einer Schnittdarstellung, und zeigt einen Vakuum-Lastschalter als Ausführungsform der Erfindung.

Die Figur 6 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2 der Figur 5.

Die Figur 7 ist eine Schnittansicht eines Teils eines Schalters in einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung.

Der in Figur 1 dargestellte Vakuumschalter umfaßt einen Kolben 1Ό mit Hochvakuum, der aus einem rohrförmigen Gehäuse 11 aus isolierendem Material und einem Paar von Metallendkappen 12 und 13 besteht, die an gegenüberliegenden Enden des Gehäuses angeordnet und an demselben durch konventionelle Dichtungen 14- abgedichtet sind.

Der Schalter umfaßt zwei Paare 2Q_ und 2j2 von trennbaren Kontakten, welche in der nachstehend beschriebenen Weise parallel miteinander geschaltet sind. Das Kontaktpaar 2jO ist in der Nähe der oberen Endkappe 12 und das Kontaktpaar 22_ in der Nähe der unteren Endkappe 13 angeordnet. Jedes Kontaktpaar umfaßt einen allgemein stationären Kontakt 25, der gemäß der nachstehenden Beschreibung gehaltert

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ist, und einen beweglichen Kontakt 26, der vertikal verschiebbar ist, so daß er in Eingriff und außer Eingriff mit dem stationären Kontakt 25 gebracht werden kann. Der bewegliche Kontakt 26 jedes Paars ist an dem inneren Ende eines vertikal beweglichen leitfähigen Kontaktstabes 28 durch Hartlöten befestigt, der durch die benachbarte Endkappe hindurchragt.

Zur Schaffung einer Abdichtung zwischen jedem Kontaktstab und dem Kolben ist ein länglicher Metallbalg 30 für jeden Kontaktstab vorgesehen. Jeder dieser Metallbälge ist an einem Ende durch eine geeignete vakuumdichte Verbindung mit dem Kontaktstab verbunden und ist am entgegengesetzten Ende mit der benachbarten Endkappe durch eine weitere geeignete vakuumdichte Verbindung verbunden. Der Balg gestattet jeweils eine vertikale Bewegung des Kontaktstabes ohne Beeinträchtigung des Vakuums in dem Kolben.

Zur Unterstützung der Führung jedes .Kontaktstabes 28 bei einer praktisch geradlinigen Bewegung entlang seiner Längsachse ist um jeden Kontaktstab herum eine rohrförmige Führung 32 vorgesehen, die vorzugsweise aus nicht magnetischem Material besteht. Diese Führung 32 besitzt einen radial verlaufenden Flansch, der an der benachbarten Endkappe befestigt ist. An dem inneren Ende der Führung 32 ist ein Hülsenlager "bk vorgesehen, das vorzugsweise aus Teflon besteht, und diese Lagerhülse ist an der Führung befestigt und nimmt den Kontaktstab 28 gleitend auf.

Jeder bewegliche Kontaktstab 28 ist durch eine geeignete flexible leitfähige Litze elektrisch mit der Endkappe verbunden, durch die er hindurchragt. Diese Litze ist bei und bei 37 schematisch dargestellt. Der Zweck dieser Litze wird noch nachstehend näher erläutert.

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Der Schalter enthält auch eine Anordnung von ineinandergreifenden Stabelektroden des allgemeinen Typs, wie er in der vorgenannten U.S.-Patentschrift 3 679 474 beschrieben wird. Diese Anordnung umfaßt eine erste Vielzahl von Stabelektroden 40, welche auf der unteren Endkappe i3 befestigt und mit derselben elektrisch verbunden sind, sowie eine zweite Vielzahl von Stabelektroden 42, die auf der oberen Endkappe 12 befestigt und mit ihr elektrisch verbunden sind. Die Stabelektroden 40 und 42 sind so angeordnet, daß sie einen allgemein kreisförmigen Ring von Elektroden konzentrisch zur mittleren Längsachse 45 des Schalters bilden. Die nach oben ragenden Elektroden 40 greifen zwischen die nach unten ragenden Elektroden 42, wobei sie diese nach unten ragenden Elektroden überlappen, und sind am Umfang des Rings von den unmittelbar benachbarten Elektroden 42 beabstandet. Da abwechselnde Elektroden mit entgegengesetzten Endkappen verbunden sind, können bei geöffnetem Schalter die gegenüberstehenden Elektroden als Elektroden mit abwechselnder Polarität betrachtet werden.

Zur elektrischen Verbindung der nach oben ragenden Stabelektroden 40 mit der unteren Endkappe 13 und zur Halterung der Elektroden an derselben ist benachbart zur unteren Endkappe 13 ein leitfähiges Rohr 45 vorgesehen und ist an seinem unteren Ende durch Hartlöten mit der Endkappe verbunden. Am oberen Ende des Rohrs 45 ist eine leitfähige Scheibe 47 durch Hartlöten befestigt, und die unteren Enden der Stabelektroden 40 sind auf geeignete Weise mit dieser leitfähigen Scheibe 47 verbunden. Benachbart zur oberen Endkappe 12 sind ein entsprechendes leitfähiges Rohr 50 und eine Scheibe 52 vorgesehen, um die nach unten ragenden Stabelektroden 42 elektrisch mit der oberen Endkappe 12 zu verbinden und diese Elektroden an der oberen Endkappe zu befestigen.

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An dem unteren oder körperfernen Ende einer der nach unten ragenden Stabelektroden 42 ist ein radial verlaufender leitfähiger Stab oder Stange 56 vorgesehen, welche den stationären Kontakt 25 des unteren Paars 22 der Kontakte trägt. Das äußere Ende der Stange 56 ist an dein körperfernen Ende dieser Stabelektrode 42 angelötet,und das innere Ende der Stange 56 ist an einem Ansatz 51 des stationären Kontaktes angelötet. Eine entsprechende leitfähige Stange trägt den stationären Kontakt 25 des oberen Satzes 2_O an dem oberen oder körperfernen Ende einer der nach oben ragenden Stabelektroden 40. Das äußere Ende dieser Stange 66 ist durch Hartlöten am körperfernen Ende dieser Elektrode befestigt, und das innere Ende der Stange 66 ist durch Hartlöten an einem Ansatz 67 des oberen stationären Kontaktes 25 befestigt.

Die äußeren Enden 28a der beiden Kontaktstäbe 28 können als die Anschlüsse des Schalters betrachtet werden. Wenn der Schalter geschlossen ist, fließt der am unteren Anschluß 28a eintretende Strom nach oben durch den Schalter über einen der beiden elektrisch parallelen Leitungswege. Ein Leitungsweg führt durch die Reihenschaltung des unteren Kontaktstabs 28, des unteren Kontaktpaars 22 und der Teile 57, 56, 42, 52, 50, 12 und 37. Der andere Leitungsweg verläuft durch die Reihenschaltung der Teile 36, 13, 45, 46, 40,66, 67, das obere Kontaktpaar 20 und den oberen Kontaktstab Diese beiden Leitungswege bestehen aus praktisch identischen Teilen und infolgedessen sind ihre Impedanzen praktisch gleich,und hierdurch wird eine praktisch gleichmäßige Aufteilung der Gesamtstromstärke auf die beiden Leitungswege erzwungen. Auf diese Weise fließt nur etwa die Hälfte der Gesamtstromstärke durch jedes der Kontaktpaare im Vergleich mit einem Schalter, bei dem nur ein einziges Kontaktpaar vorhanden ist. Daher ist die Kraft, welche benötigt wird, um jeden der Kontaktsätze gegen die von einem

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gegebenen Gesamtstroin durch den Schalter erzeugten Magnetkräfte geschlossen zu halten, nur etwa ein Viertel der Kraft, welche im Falle eines Schalters mit einem einzigen Kontaktpaar erforderlich ist. Dies bedeutet, daß die auf den beiden Kontaktsätzen benötigte Kraft nur etwa die Hälfte der Kraft beträgt, welche bei einem Schalter mit einem einzigen Satz von Kontakten benötigt wird. Diese beträchtliche Verringerung der benötigten Kraft ist ein ausgeprägter Vorteil, da sie eine beträchtliche Verringerung der Abmessungen des benötigten Schließmechanismus gestattet.

Um das Öffnen des Schalters zu bewirken, werden die beiden beweglichen Kontaktstäbe 28 aus ihren abgebildeten geschlossenen Stellungen nach außen aus dem Schalter herausgefahren, und hierdurch wird eine praktisch gleichzeitige Kontakttrennung an den beiden Kontaktsätzen 20 und 22 bewirkt. Nach einem solchen Öffnungsvorgang wird das Schließen dadurch vorgenommen, daß die beweglichen Kontaktstäbe 28 gleichzeitig in ihre abgebildete Stellung zurüokgeführt werden, wodurch ein praktisch gleichzeitiger Kontakteingriff an den beiden Kontaktpaaren 20 und 22 herbeigeführt wird. Das Gestänge zur Ausführung dieser Bewegung der Kontaktstäbe ist nicht abgebildet, da hierzu jede geeignete konventionelle Konstruktion eingesetzt werden kann, beispielsweise ein solches Gestänge gemäß der Abbildung in Figur 2 der deutschen Offenlegungsschrift P 25 36 024.1.

Während einer Schaltungsunterbrechung führt die an den beiden Kontaktpaaren 20 und 22 praktisch gleichzeitig auftretende Kontakttrennung dazu, daß zwischen den Kontakten 25,26 jedes Paars ein Bogen erzeugt wird. Die ionisierten Produkte von diesen Bogenentladungen werden schnell in die Zwischenräume zwischen den benachbarten Stabelektroden und 42 weitergeleitet und bewirken einen elektrischen Zusammenbruch in diesen Zwischenelektrodenstrecken, so daß

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diffuse Bogenentladungen zwischen gegenüberstehenden Paaren von Stabelektroden gebildet werden. Diese diffusen Bogenentladungen verlaufen am Umfang des Kolbens und sind in der Lage, ohne Bildung von Anodenflecken relativ hohe Stromstärken zu führen, wie dies in der vorgenannten TJ.S.-Patentschrift 3 679 ^7^ erläutert ist. Obwohl manchmal nach der Ausbildung der Bogenentladungen zwischen den Stabelektroden weiterhin Strom durch die Zwischenkontaktstrecken fließen kann, ist die Stromstärke für diesen Strom zwischen den Kontakten nur ein geringer Bruchteil der Gesamtstromstärke und verhindert nicht die Schaltungsunterbrechung beim Strom-Nulldurchgang. Es ist zu beachten, daß in der Ausführungsform nach Figur 1 das Rohr 45 unterhalb der Zwischenkontaktstrecke am Kontaktpaar 22 angeordnet ist und daher dieses Rohr den erwünschten freien Austausch zwischen der Zwischenkontaktstrecke und den Zwischenelektrodenstrecken nicht stört. Das obere Rohr 50 befindet sich in gleicher Weise in einer nicht störenden Stellung bezüglich des freien Austausche zwischen der oberen Zwischenkontaktstrecke bei 20 und den Zwischenelektrodenstrecken.

Zum Schutz des isolierenden Gehäuses il vor einer Überzugsbildung durch die in der Bogenentladung erzeugten metallischen Teilchen sind eine Vielzahl von rohrförmigen Metallabschirmungen 70,71 und 72 vorgesehen. Die mittlere Abschirmung 70 ist von den Endkappen 12 und 13 elektrisch isoliert und die Abschirmungen 71 und 72 sind Endabschirmungen, die elektrisch mit den Endkappen verbunden sind. Diese Abschirmungen wirken in bekannter Weise, indem sie die von der Bogenentladung erzeugten metallischen Dämpfe abfangen und kondensieren, bevor sie das isolierende Gehäuse il erreichen können.

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Vie bereits zuvor ausgeführt, besteht eine der Aufgaben der Erfindung darin, die in Querrichtung wirkenden magnetischen Kräfte auf die beweglichen Kontaktstäbe des Schalters zu verringern im Vergleich zu den Kräften, welche in einer Vorrichtung mit Seite an Seite angeordneten Kontaktstäben vorhanden sind. Diese Aufgabenstellung wird bei dem Schalter gemäß der Abbildung nach Figur i dadurch erreicht, daß die beiden Kontaktpaare 20 und 22 mit Abstand in der Längsrichtung angeordnet werden und nicht seitlich nebeneinander, sowie durch die Anordnung der beweglichen Kontaktstäbe 28 an gegenüberliegenden Enden des Schalters anstelle einer Anordnung seitlich nebeneinander und weiterhin dadurch, daß der Strom zu einem Kontäktpaar durch ein leitendes Hohr 45 oder 50 an dem anderen Kontaktpaar vorbeigeführt wird. Der durch das Rohr 45 oder 50 fließende Strom kann sich über den Umfang des Rohrs verteilen und hierdurch werden die Magnetkräfte zwischen den Stromleitungswegen durch den Kontaktstab 28 und den benachbarten Leiter verringert.

Es wird anerkannt, daß sich die Rohre 45 und 50 nur über einen Teil der Länge der beiden parallelen Leitungswege erstrecken und daher die in Querrichtung verlaufenden Magnetkräfte nicht an allen Punkten auf diesen parallelen Leitungswegen beeinflussen. Über einen großen Teil der nicht eingeschlossenen Länge der Stromleitungswege besteht jedoch keine große Notwendigkeit für eine solche Verringerung der Kräfte, insbesondere über den größten Teil der Länge der Stabelektroden 40 und 42. Der Grund hierfür besteht darin, daß die bestimmten Stabelektroden 40 und 42, die bei geschlossenem Schalter Strom führen, einen relativ großen Abstand in Querrichtung besitzen und dieser große Abstand die Kraft zwischen diesen Stabelektroden begrenzt. Diese beiden Stabelektroden sind in Figur 2 mit X und Y bezeichnet und dort ist ersichtlich, daß die Elektroden X

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und Y einen Winkelabstand von etwa 135 Grad an dem Ring der Stabelektroden besitzen und daher relativ weit voneinander entfernt sind. Da weiterhin die Elektroden 40 und stationäre Teile sind, ist es möglich, sie relativ dick und stark auszuführen, so daß sie den vorhandenen Ouerkräften widerstehen können. Wenn jedoch das Teil, auf welches die Querkräfte ausgeübt werden, ein beweglicher Kontaktstab 28 ist, dann sind die praktischen Grenzen für die Dicke des Teils enger, da seine Masse relativ klein gehalten werden muß. Weiterhin kann nur eine geringere Querbiegung des beweglichen Kontaktstabes zugelassen werden, da sich dieser Stab zügig in seiner Führung 32,34 bewegen soll und bei merklicher Durchbiegung diese Bewegung nicht ausführen kann. Ein weiterer Faktor, der zu einer verringerten Masse für jeden Kontaktstab 28 beiträgt, besteht darin, daß der Kontaktstab relativ kurz sein kann, da das zugeordnete Kontaktpaar relativ nah zu der Endkappe angeordnet ist, durch welche der Stab in den Schalter hineinragt. Dies gestattet eine verringerte. Eindringstrecke des Stabs in den Schalter.

Es ist ersichtlich, daß in der erfindungsgemäßen Anordnung die zwei Paare von parallelen Kontakten in einem Kolben mit relativ geringem Durchmesser untergebracht werden können, da sie in der Längsrichtung des Kolbens beabstandet sind und nicht seitlich nebeneinander und da die Kontaktstäbe in den Kolben von gegenüberliegenden Enden aus und nicht an den gleichen Enden eintreten und damit ein erforderlicher seitlicher Abstand zwischen den Kontaktstäben beseitigt wird.

Die Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. In einer Hinsicht unterscheidet sich diese Ausführungsform von der Ausführungsform nach Figur 1 darin, daß sie ein Rohr 45 verwendet, das nach oben über das Kontaktpaar 22 hinausragt, und daher das Kontaktpaar 22 im Innern

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des Rohrs 45 untergebracht ist. Obwohl dies in Figur 3 nicht gezeigt ist, ist das obere Rohr des Schalters, das dem Rohr 50 nach Figur 1 entspricht, im Vergleich zu dem Rohr nach Figur 1 verlängert, und das obere Kontaktpaar 20 ist im Innern dieses Rohrs 50 angeordnet. In der Ausführungsform nach Figur 3 bestehen das untere Rohr 45 und das obere Rohr (nicht gezeigt) aus einem gut leitenden Metall, beispielsweise aus Kupfer oder Aluminium. Für die Zwecke dieser Beschreibung wird ein Metall mit einer wesentlich geringeren Leitfähigkeit als Aluminium nicht als ein Material mit guter Leitfähigkeit betrachtet.

Durch die Unterbringung jedes Kontaktpaars im Innern seines entsprechenden Rohrs wird die in Querrichtung wirkende Magnetkraft auf den beweglichen Kontaktstab 28 verringert, da sich das Rohr über die gesamte Länge des beweglichen Kontaktstabes 28 erstreckt, der im Innern des Schalters angeordnet ist. Kein innerer Teil des beweglichen Kontaktstabes ragt über das innere Ende des Bohr hinaus, wie dies in der Anordnung nach Figur 1 der Fall ist. Besonders wichtig ist, daß sich der gesamte oberhalb des Führung si ag er s 3** befindliche Teil des beweglichen Kontaktstabes innerhalb des Rohrs 45 befindet. In Figur 3 verläuft das Rohr 45 um einen Teil des stationären Kontaktträgers 57 und dient daher auch noch zu einer Begrenzung der in Querrichtung wirkenden Magnetkraft auf den stationären Kontaktträger.

Die größere Länge des Rohrs 45 gemäß Figur 3 ist auch noch dadurch vorteilhaft, daß sie zu einer gleichmäßigeren Verteilung der Stromstärke über den Umfang des Rohrs beiträgt, besonders in dem Bereich, welcher den beweglichen Kontaktstab 28 und den beweglichen Kontakt 26 umschließt. Diese größere Gleichförmigkeit der Verteilung trägt zu einer geringeren Querkraft auf den beweglichen Kontaktstab bei.

Die Anordnung der trennbaren Kontakte 25,26 im Innern des

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Rohrs 45 beschränkt zu einem gewissen Grade den freien Austausch zwischen den Zwischenelektrodenstrecken und den Zwxschenkontaktstrecken zwischen den Kontakten 25 und 26, wenn diese Kontakte voneinander getrennt sind. Es ist jedoch noch ein ausreichender Austausch vorhanden, um eine rasche Bildung von Bogenentladungen in den Zwischenelektrodenstrecken nach der Kontakttrennung zu erzwingen. Das Rohr 45 dient noch dem weiteren erwünschten Ziel des Abfangens des größten Teils der relativ großen geschmolzenen Teilchen, die durch Bogenentladung an den Kontakten erzeugt werden, und schützt dadurch den übrigen Teil des Schalters vor solchen Teilchen. Trotzdem tritt noch ein ausreichender Teil des Dampfes aus dem Rohr 45 durch sein relativ großes offenes oberes Ende 80 aus, um eine rasche Bildung von Bogenentladungen über den Zwischenelektrodenstrecken zu erzwingen.

Die Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der zur Bezeichnung entsprechender Teile des Sehalters die gleichen Bezugsziffern wie in den Figuren i und 3 verwendet werden. In dieser Ausführungsform ist um die Kontakte 25,26 ein Rohr 90 vorgesehen, das als Abschirmung gegen Wirbelströme dient. Dieses Rohr ist aus einem Metall hoher Leitfähigkeit hergestellt, beispielsweise aus Kupfer. Die Stabelektroden 40 sind nicht auf diesem Rohr wie in den Figuren 1 und 3 befestigt, sondern ragen über dieses Rohr hinaus und sind unmittelbar auf der Endkappe 13 befestigt. Das Rohr 90 ist im Innern des Bezugsrings angebracht, auf dem die Stabelektroden 40 angeordnet sind. Obwohl dies nicht dargestellt ist, ist an dem oberen Ende des Schalters eine praktisch identische Konstruktion mit Rohr und Stabelektroden vorgesehen.

In der Ausführungsform nach Figur 4 erzeugt der durch den Stromfluß durch einen der Stäbe 40 benachbart zum Rohr 90

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erzeugte Magnetfluß Wirbelströme in dem Rohr 90, und diese erzeugen einen entgegengesetzten Fluß zur Begrenzung des Flusses von dem Stab 40 in das Innere des Rohrs. Dieser Effekt der Flußaufhebung unterstützt die Begrenzung der in Querrichtung wirkenden Magnetkräfte, welche zu einer Anziehung zwischen dem Kontaktstab 28 und der Stabelektrode 40 führen, und hierdurch wird die Wahrscheinlichkeit dafür verringert, daß der bewegliche Kontaktstab durch die Magnetkräfte infolge sehr hoher Stromstärken durch den Schalter verbogen wird. Die Ausführungsform nach Figur 4 1st sehr einfach; sie ist jedoch etwas weniger wirksam bezüglich der Verringerung der Kräfte auf den beweglichen Kontaktstab als die anderen abgebildeten Ausführungsformen.

Während eines unterbrechungsvorgangs werden die vom Zwischenkontaktbogen erzeugten ionisierten Produkte in die Zwischenelektrodenstrecken weitergeleitet, wodurch diese Strecken gezündet werden und die Bildung von diffusen Bogenentladungen über diesen Strecken bewirkt wird. Dieser Vorgang verläuft in der gleichen Weise wie in den anderen Ausführungsformen.

Es wird nunmehr Bezug genommen auf die Figur 5. Der dort abgebildete Vakuumschalter besitzt einen Kolben 10 mit Hochvakuum mit einem rohrförmigen Gehäuse 11 aus isolierendem Material und einem Paar von Metallendkappen 12 und 13, die an entgegengesetzten Enden des Gehäuses angeordnet sind und an demselben durch konventionelle Dichtungen 14 abgedichtet sind.

Der Schalter umfaßt zwei Paare 2() und 22_ von trennbaren Kontakten, die in der nachstehend beschriebenen Weise elektrisch parallel zueinander geschaltet sind. Das Kontaktpaar 20_ befindet sich in der Nähe der oberen Endkappe 12, und das Kontaktpaar 2_2 befindet sich in der Nähe der unteren

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Endkappe 13. Jedes Kontaktpaar umfaßt einen allgemein stationären Kontakt 25, der in einer noch nachstehend beschriebenen Weise gehaltert ist, und einen beweglichen Kontakt 26, der vertikal in Eingriff und außer Eingriff mit dem stationären Kontakt 25 bewegbar ist. Der bewegliche Kontakt 26 jedes Paars ist an dem inneren Ende eines vertikal beweglichen leitenden Kontaktstabes 28 durch Hartlöten befestigt, der durch die benachbarte Endkappe ragt.

Zur Herstellung einer Abdichtung zwischen jedem Kontaktstab 28 und dem Kolben ist für jeden Kontaktstab ein länglicher Metallbalg 30 vorgesehen. Jeder dieser Metallbälge ist an einem Ende durch eine geeignete vakuumdichte Verbindung mit dem Kontaktstab verbunden, und sein entgegengesetztes Ende ist durch eine weitere geeignete vakuumdichte Verbindung mit der benachbarten Endkappe verbunden. Der Balg gestattet eine vertikale Bewegung des Kontaktstabes ohne Beeinträchtigung des Vakuums im Kolben.

Um jeden Kontaktstab herum ist eine rohrförmige Führung vorgesehen, die vorzugsweise aus nicht-magnetischem Material besteht und die Führung jedes Kontaktstabes 28 in einer praktisch gradlinigen Bewegung entlang seiner Längsachse unterstützt. Diese Führung 32 besitzt einen radial verlaufenden Flansch 16, der an der benachbarten Endkappe befestigt ist. An dem inneren Ende der Führung 32 ist ein Hülsenlager 34 vorgesehen, das vorzugsweise aus Polytetrafluorathylen besteht, an der Führung befestigt ist und den Kontaktstab 28 gleitend aufnimmt.

Jeder bewegliche Kontaktstab 28 ist durch eine geeignete flexible leitende Litze mit der Endkappe elektrisch verbunden, durch die er hindurchragt. Die Litze ist bei 36 und bei 37 schematisch dargestellt.

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Der Schalter enthält auch noch eine ineinandergreifende Elektrodenanordnung des allgemeinen Typs, wie er in der U.S.-Patentschrift 3 679 474 beschrieben wird. Diese Anordnung umfaßt eine erste Vielzahl von Stabelektroden 40, die an der unteren Endkappe 13 befestigt und mit ihr elektrisch verbunden sind, und eine zweite Vielzahl von Stabelektroden 42, die an der oberen Endkappe 12 befestigt und mit ihr elektrisch verbunden sind. Die Stabelektroden und 42 sind so angeordnet, daß sie einen allgemein kreisförmigen Ring von Elektroden bilden, welcher die mittlere Längsachse 45 des Schalters konzentrisch umschließt. Die nach oben ragenden Elektroden 40 greifen zwischen die nach unten ragenden Elektroden 42 und überlappen diese in Längsrichtung und sind am Umfang des Rings von den unmittelbar benachbarten Elektroden 42 beabstandet. Da abwechselnde Elektroden mit entgegengesetzten Endkappen verbunden sind, können bei geöffnetem Schalter die gegenüberstehenden Elektroden als Elektroden wechselnder Polarität aufgefaßt werden.

An den unteren oder körperfernen Enden der nach unten ragenden Stabelektroden 42 ist eine Spinne 56 aus gut leitendem Metall vorgesehen zur Halterung des stationären Kontaktes 25 des unteren Kontaktpaars 22. Wie in Figur 6 gezeigt, umfaßt diese Spinne einen mittleren Teil 47 und vier von diesem aus nach außen ragende Arme 58. Der Kontakt 25 ist zweckmäßigerweise durch Hartlöten mit dem mittleren Teil 57 der Spinne verbunden und die äußeren Enden der Arme 58 sind zweckmäßigerweise durch Hartlöten mit den unteren Enden der nach unten ragenden Stabelektroden 42 verbunden. Der stationäre Kontakt 25 ist ein ringförmiges Teil mit einer Bohrung in der Mitte, und der mittlere Teil 57 der Spinne besitzt eine Bohrung, die mit der Bohrung in dem ringförmigen Kontakt ausgerichtet ist, so daß die beiden Bohrungen einen mittleren Kanal 60 bilden, dessen Zweck noch nachstehend ersichtlich ist.

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Der stationäre Kontakt 25 des oberen Kontaktpaars 20 wird von den oberen Enden der nach oben ragenden Stabelektroden 40 in praktisch der gleichen Weise getragen, wie der untere stationäre Kontakt von den nach unten ragenden Stabelektroden 42 getragen wird. Die Spinne 66 dieser oberen Halterung besitzt die gleiche Gestalt wie die untere Spinne 56. Ein Kanal 70 entsprechend dem Kanal 60 in der unteren Spinne verläuft durch die obere Spinne und den darauf befestigten stationären Kontakt 25.

Es ist zu beachten, daß die nach oben ragenden Stabelektroden 40 sich über die untere Spinne 56 hinaus durch große Einbuchtungen 59 im Rand der Spinne erstrecken und einen ausreichenden Abstand von der Spinne gemäß der Darstellung in Figur 6 besitzen, um einen ausreichenden elektrischen Abstand zwischen diesen Teilen zu erhalten, die bei geöffnetem Schalter eine entgegengesetzte Polarität besitzen. In ähnlicher Weise erstrecken sich die nach unten ragenden Stabelektroden 42 über die obere Spinne 66 mit genügendem elektrischen Abstand für die zwischen diesen Teilen vorhandene Spannung.

Die äußeren Enden 28a der beiden beweglichen Kontaktstäbe können als Anschlüsse des Schalters aufgefaßt werden. Wenn der Schalter geschlossen ist, fließt der durch den unteren Anschluß 28a eintretende Strom über einen von zwei elektrisch parallelen Leitungswegen durch den Schalter. Ein Leitungsweg verläuft durch die Reihenschaltung des unteren Kontaktstabes 28, des unteren Kontaktpaars 22, der Spinne 56, der vier parallelen Stabelektroden 42 und der Teile 12 und 37. Der andere Leitungsweg verläuft durch die Reihenschaltung der Teile 36 und 13, der vier parallelen Stabelektroden 40, der Spinne 66, des oberen Kontaktpaars 20 und des oberen Kontaktstabes 28. Diese beiden parallelen Leitungswege werden durch praktisch identische Teile gebildet,

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und daher sind ihre Impedanzen praktisch gleich, so daß eine praktisch gleichmäßige Aufteilung des Gesamtstroms auf die beiden Leitungswege erzwungen wird. Da durch jedes Kontaktpaar im Vergleich mit einem Schalter mit einem einzigen Paar von Kontakten nur die Hälfte des Gesamtstroms fließt, ist die Kraft, welche benötigt wird, um die Sätze von Kontakten gegen die Magnetkraft geschlossen zu halten, welche von einem gegebenen Gesamtstrom durch den Schalter erzeugt wird, nur ein Viertel der Kraft, die im Falle eines Schalters mit einem einzigen Paar von Kontakten erforderlich ist. Das bedeutet, daß die an den beiden Sätzen von Kontakten erforderliche Gesamtkraft nur halb so groß ist wie die Kraft, die bei einem Schalter mit einem einzigen Satz .von Kontakten benötigt wird. Diese beträchtliche Verminderung der erforderlichen Kraft ist ein ausgeprägter Vorteil, da sie eine beträchtliche Verringerung der Abmessung des erforderlichen Schließmechanismus gestattet.

Zur Öffnung des Schalters werden die beiden beweglichen Kontaktstäbe 28 praktisch gleichzeitig aus dem Schalter aus ihrer abgebildeten geschlossenen Stellung nach außen getrieben, um eine praktisch gleichzeitige Kontakttrennung an den beiden Kontaktsätzen 20 und 22 zu erreichen. Das Schließen wird nach einem solchen Öffnungsvorgang dadurch bewirkt, daß die beweglichen Kontaktstäbe 28 gleichzeitig in ihre abgebildeten Stellungen zurückgeführt werden, um einen praktisch gleichzeitigen Kontakteingriff an den beiden Kontaktpaaren 20 und 22 zu erzeugen. Das Gestänge für diese Kontaktbewegung ist nicht abgebildet, da hierfür irgendein geeignetes konventionelles Gestänge verwendet werden kann, beispielsweise das Gestänge,wie es in der Figur 6 der deutschen Offenlegungsschrift P 25 36 024.1 beschrieben ist.

Während einer Schaltungsunterbrechung führt die an den beiden Kontaktpaaren 20 und 22 auftretende praktisch

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gleichzeitige Kontakttrennung normalerweise dazu, daß zwischen den Kontakten 25,26 jedes Paars eine Bogenentladung gebildet wird. Die ionisierten Produkte dieser Bogenentladungen werden schnell in die Zwischenräume zwischen benachbarten Stabelektroden 40 und 42 weitergeleitet und bewirken einen elektrischen Zusammenbruch dieser Zwischenelektrodenstreeken, so daß diffuse Bogenentladungen zwischen gegenüberstehenden Paaren der Stabelektroden gebildet werden. Diese diffusen Bogenentladungen verlaufen am Umfang des Kolbens und sind in der Lage, relativ hohe Stromstärken ohne Bildung von Anodenflecken zu übernehmen, wie dies in der vorgenannten U.S.-Patentschrift 3 679 474 erläutert ist. Obwohl nach der Ausbildung von Bogenentladungen zwischen den Stabelektroden noch weiterhin Ströme durch die Zwischenkontaktstrecken fließen können, beträgt dieser Zwischenkontaktstrom nur einen geringen Anteil des Gesamtstroms und verhindert daher nicht eine Unterbrechung bei einem bald eintretenden Strom-Nulldurchgang.

Um einen sicheren Durchbruch an den Zwischenelektrodenstrecken nach der Sogenbiidung an den Kontaktpaaren 20 und zu gewährleisten, ist es -wichtig, daß eine gute Austauschmögliehkeit zwischen den Zwischenkontaktstrecken und den Zwischenelektrodenstrecken vorhanden ist, so «laß die ionisierten Bogenentladungsprcdukte von den Zwisehsnkontaktbögen schnell in die Zwischenelektrodenstrecken weitergeleitet werden können. Die Kanäle 60 und 69 durch die stationären Kontaktstrukturen im mittleren Bereich des Schalters tragen zu einem solchen guten Austausch bei. Die Produkte der Bogenentladungen zwischen den Kontakten 25 und 26 können durch"diese Kanäle nach inn&n strömen und radial nach außen in die Zwischenelektrodenstrecken diffundieren. Aus der Figur 6 ist auch ersichtlich,,daß die großen Vertiefungen in den Rändern der Spinnen56 und 66 relativ unbehinderte Durchlässe bilden, durch -welche die Bogeneatladungsprodukte

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zwischen der Zwischenkontaktstrecke und den Zwischenelektrodenstrecken strömen können, um den erwünschten raschen Durchbruch der Zwischenelektrodenstrecken zu begünstigen.

Zum Schutz des isolierenden Gehäuses 11 vor einem Überzug mit den im Bogen erzeugten metallischen Teilchen sind eine Vielzahl von rohrförmigen Metallabschirmungen 70, 71 und vorgesehen. Die mittlere Abschirmung 70 ist elektrisch von den Endkappen 12 und 13 isoliert,.und die Abschirmungen 71 und 72 sind Endabschirmungen und sind elektrisch mit den Endkappen verbunden. Diese Abschirmungen wirken in bekannter Weise und fangen die im Bogen erzeugten metallischen Dämpfe ab und kondensieren sie, bevor sie das isolierende Gehäuse 11 erreichen können.

Jeder der Stäbe 40 und h2 ist vorzugsweise ein zusammengesetztes Teil und umfaßt eine rohrförmige Hülse aus im Vakuum erschmolzenem Stahl und einen Kupferkern, welcher die Hülse ausfüllt. Die Stahlhülse ergibt dabei eine hohe mechanische Festigkeit, und eine hohe Dielektrizität und der Kupferkern besitzt eine hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit und dient hauptsächlich zur Leitung von Dauerströmen durch den Stab und zur Wärmeableitung. Eine geeignete Stahlsorte ist beispielsweise in der U.S.-Patentschrift 3 769 538 offenbart. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfaßt jede Stabelektrode eine Hülse aus Kupfer und einen Kern aus Stahl. In beiden Ausführungsformen sollte das Material der Hülse relativ frei von Gasen sein, so daß die Entwicklung von Gasen aus der Hülse praktisch verhindert wird, wenn diese einer Bogenentladung ausgesetzt ist.

Wie bereits zuvor ausgeführt, ist bei einem Schalter mit seitlich nebeneinander angeordneten parallel geschalteten beweglichen Kontaktstäben das Problem vorhanden, daß bei Verhältnissen mit hoher Stromstärke hohe magnetische Kräfte

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zwischen den benachbarten beweglichen Kontaktstäben erzeugt werden und dazu neigen, die Stäbe aufeinander zu zu drücken und zu deformieren, wodurch es schwierig wird, die beweglichen Kontaktstäbe richtig zu führen und zu betätigen. Es ist möglich, dieses Problem dadurch zu überwinden, daß die beiden Kontaktpaare an gegenüberliegenden Enden des Schalters angeordnet werden und der Strom zu einem Kontaktpaar an dem anderen Kontaktpaar vorbeigeleitet wird über ein leitendes Rohr, das den beweglichen Kontaktstab umgibt. In der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung kann ein Rohr dieser Art weggelassen werden, da der Strom an jedem Kontaktpaar über eine Vielzahl von Stabelektroden vorbeigeleitet wird, die allgemein symmetrisch um den beweglichen Kontaktstab herum verteilt angeordnet sind. Beispielsweise fließt der an· demiunteren Kontaktpaar 22 vorbeifiießende Strom durch die vier Stabelektroden 4o im Bereich des beweglichen Kontaktstabes 28. Da diese Stabelektroden 4o allgemein symmetrisch um den Umfang des Kontaktstabes angeordnet sind, wie dies besonders aus der Figur 6 ersichtlich ist, und die Kontaktstäbe praktisch gleiche Ströme führen, wird normalerweise nur eine geringe in Querrichtung wirkende resultierende Kraft auf den beweglichen Kontaktstab vorhanden sein. Die magnetische Anziehung zwischen dem beweglichen Kontaktstab 28 und jeder Stabelektrode 4o wird aufgehoben durch eine praktisch gleich große entgegengesetzte magnetische Anziehung zwischen dem Kontaktstab und einer Stabelektrode an einer Stelle, welche der ersten Stabelektrode diametral gegenüber liegt. Die vorhandene in Querrichtung wirkende resultierende Magnetkraft auf den oberen beweglichen Kontaktstab 28 ist dementsprechend auf einen geringen Wert begrenzt, da Stabelektroden 42 symmetrisch diesen oberen beweglichen Kontaktstab umschließen, welche praktisch gleiche Ströme führen.

In dem Bereich der Überlappung der Stabelektroden 4o und sind die Stromwege durch benachbarte Stabelektroden eng

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benachbart zueinander. Die magnetische Anziehungskraft zwischen benachbarten Stäben ist jedoch nicht sehr groß, da jeder dieser Stromwege nur ein Achtel der GesamtStromstärke führt. Es ist jedoch ein azimutales Magnetfeld vorhanden, das die gesamte Stabanordnung umschließt und in Wechselwirkung mit dem Stromfluß in den Stäben steht und eine radial nach innen gerichtete Kraft auf die Stäbe erzeugt. Diese radial nach innen gerichtete Kraft kann auch als magnetische Umschlingungskraft bezeichnet werden und kann bei hohen Stromstärken beträchtlich sein. Die Stabelektroden k2 und kO können diesen Magnetkräften wirksam widerstehen, da die Spinnen 56 und 66 an ihren körperfernen Enden als Versteifung wirken und einer Verschiebung der Stabelektroden durch diese Anziehungskräfte entgegenwirken. Weiterhin enthält noch jeder der Stäbe eine Hülse oder einen Kern aus Stahl hoher Festigkeit, der eine hohe Beständigkeit gegen Deformation besitzt.

Wenn sich der Schalter in seiner gezeigten geschlossenen Stellung befindet, dann müssen relativ laolie Kräfte auf die beiden beweglichen Kontakte 26 ausgeübt werden, um die Kontakte gegen hohe Stromstärken g©Eehiosseji zu halten^ beispielsweise gegen momentane Sti^sSa©₀ Dies© Söhließkräfte werden selbstverständlich auf die stationären Kontakte und ihre Tragstruktur übertragen. Das Vorhandensein der Spinnen 56 und 66 ergibt ein erwünschtes hohes Maß von Steifigkeit für diese Tragstruktur. Diese Spinnen verbinden die Stabelektroden miteinander, beseitigen den in der vorgenannten Anmeldung enthaltenen Aufbau in Form eines Winkelhebels und ergeben in der Endauswirkung einen kastenähnlichen Rahmen. Da jede Spinne auch an ihren vier diametral gegenüberliegenden Enden auf den Stäben gehalten wird, ist sie ebenfalls versteift im Vergleich zu Kontakthalterungen des Winkelhebeltyps.

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Obwohl ein leitendes Rohr um den beweglichen Kontaktstab zwecks Verringerung der Kräfte in der erfindungsgemäßen Anordnung nicht benötigt wird, ist es manchmal erwünscht, ein solches Rohr für einen anderen Zweck vorzusehen. Insbesondere kann ein solches die Kontakte umschließendes Rohr vorteilhafterweise benutzt werden zum Abfangen der relativ großen geschmolzenen Teilchen, welche durch die Bogenentladung an den Kontakten erzeugt werden, so daß der übrige Teil des Schalters vor solchen Teilchen geschützt wird.

Die Figur 7 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, die ein solches Rohr um jeden Satz von Kontakten enthält. Das untere Rohr ist mit der Bezugsziffer 75 und das obere Rohr mit der Ziffer 80 bezeichnet. Die nach oben ragenden Stabelektroden 40 sind anstelle der unmittelbaren Befestigung an der unteren Endkappe an dem unteren Rohr 75 über einen ringförmigen Flansch 76 am Oberteil des Rohrs befestigt. Die nach unten ragenden Elektroden 42 sind in ähnlicher Weise an dem oberen Rohr 80 durch einen Flansch 81 befestigt.

Zur Unterstützung der Anordnung der Kontaktpaare in ihren jeweiligen Rohren 75 und 80 ist der stationäre Kontakt 25 jedes Paars an einem kurzen leitenden Stab 100 befestigt, welcher eich zwischen dem stationären Kontakt und der Spinne 56 oder 66 erstreckt, an der er befestigt ist. Dieser Stab iOO ragt von der Spinne aus in das zugeordnete Rohr oder 80 und ist an einem Ende mit der Spinne und am andern Ende mit dem stationären Kontakt durch Hartlöten befestigt.

Das innere Snde jedes Rohrs 75 und 80 ist offen, so daß ein ausreichender Austausch zwischen jeder Zwischenkontaktstrecke und den Zwischenelektrodenstrecken vorhanden ist, um eine rasche Bildung von Bogenentladungen über den Zwischenelektrodenstrecken nach einer Kontakttrennung zu

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erzwingen. Zur Unterstützung dieses Austausche sind in den stationären Stäben 100 und 102 Kanäle 60 bzw. 70 vorgesehen.

Die unteren Enden der Stabelektroden h2 sind durch eine leitende Spinne 56 untereinander verbunden, welche der Spinne 56 der Figur 5 entspricht. Die unteren Enden der Stabelektroden hO sind durch eine leitende Spinne 66 miteinander verbunden, welche der Spinne 66 der Figur 5 entspricht. Diese Spinnen gemäß Figur 7 ergeben eine Steifigkeit für die zugeordneten Stabstrukturen in der gleichen Weise wie ihre entsprechenden Gegenstücke in Figur 5.

Die Gesamtarbeitsweise des Schalters nach Figur 7 ist im allgemeinen die gleiche wie bei dem Schalter nach Figur 5_t und eine weitere Beschreibung der Arbeitsweise ist daher nicht erforderlich.

Ein bemerkenswerter Punkt bezüglich des Schalters nach Figur 7 besteht darin, daß alle Stäbe 42 Strom führen und daher der Strom im oberen Rohr 80 gleichmäßiger über den Umfang des Rohrs verteilt wird mit einer niedrigeren Ungleichförmigkeit an ihren Enden, als dies der Fall ist, wenn nur eine Stabelektrode normalerweise Strom führt. Diese größere Gleichförmigkeit der Stromverteilung verringert weiterhin jegliche in Querrichtung wirkende Magnetkräfte auf den eingeschlossenen beweglichen Kontaktstab 28. Die gleichen Verhältnisse, wie sie vorstehend bezüglich des oberen Rohrs 80 beschrieben werden, bestehen auch bezüglich des unteren Rohrs 75, da alle Stabelektroden h0 Strom führen und damit zu einer gleichförmigeren Verteilung des Stroms in dem unteren Rohr 75 beitragen.

Vorstehend wurden bestimmte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Für den Fachmann ist jedoch ersichtlich,

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daß die verschiedensten Abänderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen.

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Claims

Patentansprüche;

i.) Lastschalter des Vakuumtyps, dadurch gekennzeichnet, daß er umfaßt:

(a) einen Kolben (10) mit Hochvakuum mit einem isolierenden Gehäuse (il) und ersten und zweiten Metallendkappen (13,12) an entgegengesetzten Enden des Gehäuses,

(b) eine erste Vielzahl von Stabelektroden (40) in dem Kolben (1O), die bei geöffnetem und geschlossenem Schalter mit der ersten Endkappe (12) elektrisch verbunden sind,

(c) eine zweite Vielzahl von Stabelektroden (42) in dem Kolben (lO), die bei geöffnetem und geschlossenem Schalter mit der zweiten Endkappe (i3) verbunden sind,

(d) wobei die erste und zweite Vielzahl von Elektroden (40,42) so angeordnet sind, daß sie einen Ring von Elektroden in dem Kolben (iO) bilden, wobei die Elektroden (40) der ersten Vielzahl zwischen die Elektroden (42) der zweiten Vielzahl eingreifen und diese in Längsrichtung überlappen und am Umfang des Rings von den unmittelbar benachbarten Elektroden der zweiten Vielzahl bei geöffnetem und geschlossenem Schalter beabstandet sind, wobei die Elektroden am Ring eine abwechselnde Polarität bei geöffnetem Schalter besitzen und Zwischenelektrodenstrecken zwischen den gegenüberstehenden ineinandergreifenden Elektroden der ersten und zweiten Vielzahl gebildet sind,

. (e) ein erster allgemein stationärer Kontakt (25} der auf dem körperfernen-Ende einer Stabelektrode (42) der zweiten Vielzahl in einer ersten Stellung auf einer Achse befestigt ist, welche in Längsrichtung des Rings verläuft, und von dem Ring umschlossen wird,

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(f) ein zweit.er allgemein stationärer Kontakt (25), der am körperfernen Ende einer Stabelektrode (kO) der ersten Vielzahl von Elektroden in einer zweiten Stellung auf einer Achse befestigt ist, die in Längsrichtung des Rings verläuft und von dem Ring umschlossen ist,

(g) wobei diese erste und zweite Stellung einen Abstand voneinander in Längsrichtung des Rings besitzen,

(h) ein erster und zweiter beweglicher Kontakt (26) zum jeweiligen Eingriff mit dem ersten bzw. zweiten allgemein stationären Kontakt (25),

(i) ein erster beweglicher Kontaktstab (28), auf dem der erste bewegliche Kontakt (26) befestigt ist und der abgedichtet durch die erste Metallendkappe (12) herausragt,

(j) ein zweiter beweglicher Kontaktstab (28), auf dem der zweite bewegliche Kontakt (26) befestigt ist und der abgedichtet durch die zweite Metallendkappe (13) herausragt,

(k) wobei die beiden Paare (20,22) der Kontakte bei geschlossenem Schalter elektrisch parallel zueinander geschaltet sind,

(l) Einrichtungen zur Aufteilung des Stromflusses durch den ersten Satz von Kontakten um den Umfang des zweiten beweglichen Kontaktstabes (28) bei geschlossenem Schalter in dem Bereich, in dem der Strom durch den ersten Satz von Kontakten an dem zweiten beweglichen Kontaktstab vorbeifließt und

(n) Einrichtungen zur Verteilung des Stromflusses durch den zweiten Satz von Kontakten um den Umfang des zweiten beweglichen Kontaktstabes (28) bei geschlossenem Schalter in dem Bereich, in dem der Strom an dem ersten beweglichen Kontaktstab vorbeifließt.

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2.) Lastschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden beweglichen Kontaktstäbe (28) gleichzeitig während eines Öffnungsvorgangs betätigbar sind zur praktisch gleichzeitigen Kontakttrennung an den beiden Kontaktpaaren (20,22).

3.) Lastschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß:

(a) die Paare (20,22) der Kontakte praktisch gleichzeitig trennbar sind zur Erzeugung von Bogenentladungen zwischen denselben während einer Auftrennung der Schaltung , und

(b) die Bogenentladungsprodukte von diesen Bogenentladungen in die Zwischenelektrodenstrecken eintreten können und durch diese ein elektrischer Durchbruch an den Zwischenelektrodenstrecken induzierbar ist.

4t.) Lastschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei geschlossenem Schalter zwei elektrisch parallele Stromleitungswege durch den Schalter vorhanden sind, die durch die beiden Paare (20,22) der zum Eingriff fähigen Kontakte verlaufen, wobei diese parallelen Leitungswege eine allgemein gleiche Impedanz zur allgemein gleichmäßigen Aufteilung des Gesamtstroms durch den Schalter auf diese beiden parallelen Leitungswege besitzen.

5.) Lastschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung in Form eines ersten leitenden Rohrs (4-5) vorgesehen ist zur Halterung der ersten Vielzahl von Stabelektroden (40) auf der ersten Endkappe (13) und eine Einrichtung mit einem zweiten leitenden Rohr (50) zur Halterung der zweiten Vielzahl von Stabelektroden (k2) auf der zweiten Endkappe . (12), wobei das erste leitende Rohr (k5) den ersten Kontaktstab (28) und das zweite leitende Rohr (50) den zweiten Kontaktstab (28) umsehließt

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und die beiden Paare (20,22) von zum Eingriff fähigen Kontakten bei geschlossenem Sehalter elektrisch parallel zueinander geschaltet sind.

6.) Lastschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß:

(a) zwischen den zum Eingriff fähigen Kontakten bei Trennung derselben beim Öffnen Bogenentladungen ausgebildet sind, und

(b) die Produkte dieser Bogenentladungen in die Zwischenelektrodenstrecken eintreten und einen elektrischen Durchbruch dieser Zwischenelektrodenstrecken induzieren.

7.) Lastschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste stationäre und der erste bewegliche Kontakt (25,26) außerhalb des ersten leitenden Rohrs (45) angeordnet sind, wenn diese ersten Kontakte in Eingriff sind.

8.) Lastschalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten stationären und beweglichen Kontakte (25, 26) außerhalb des zweiten leitenden Rohrs (50) angeordnet sind, wenn diese zweiten Kontakte in Eingriff sind.

9.) Lastschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste stationäre und bewegliche Kontakt (25,26) im Innern des ersten leitenden Rohrs (45) angeordnet sind, wenn diese ersten Kontakte in Eingriff sind, jedoch noch ein ausreichender Austausch zwischen der bei der Trennung dieser ersten Kontakte gebildeten Zwischenkontaktstrecke und den ^wischenelektroden vorhanden ist zur Erzeugung eines raschen elektrischen Durchbruchs der Zwischenelektrodenstrecken nach der Ausbildung eines Bogens an der ersten Zwischenkontaktstrecke.

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10.) Lastschalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite stationäre und bewegliche Kontakt (25,26) im Innern des zweiten leitenden Rohrs (50) angeordnet sind, wenn sich diese zweiten Kontakte in Eingriff befinden.

11.) Lastschalter des Vakuumtyps, dadurch gekennzeichnet, daß er umfaßt:

(a) einen Kolben (lO) mit Hochvakuum mit einem isolierenden Gehäuse (ll) und ersten und zweiten Metallendkappen (13,12) an gegenüberliegenden Enden des Gehäuses,

(b) eine erste Vielzahl von Stabelektroden (40) in dem Kolben, die auf der ersten Endkappe (13) befestigt sind und bei geöffnetem Schalter mit dieser ersten Endkappe elektrisch verbunden sind,

(c) eine zweite Vielzahl von Stabelektroden (42) in dem Kolben (lO), die an der zweiten Endkappe (12) befestigt sind und bei geöffnetem Schalter elektrisch mit dieser zweiten Endkappe verbunden sind,

(d) wobei die erste und zweite Vielzahl von Elektroden (4.0-,.42) so angeordnet sind, daß sie einen Ring von. Elektroden in dem Kolben (10) bilden und die Elektroden (40) der ersten Vielzahl ineinandergreifend mit den Elektroden (42) der zweiten Vielzahl sind und am Umkreis des Rings mit Abstand zu den unmittelbar benachbarten Elektroden (42) der zweiten Vielzahl angeordnet sind, wobei die Elektroden um den Ring herum bei geöffnetem Schalter eine abwechselnde Polarität besitzen, wodurch Zwischenelektrodenstrecken zwischen den gegenüberstehenden ineinandergreifenden Elektroden der ersten und zweiten Vielzahl gebildet sind,

(e) einen ersten allgemein stationären Kontakt (25), der am körperfernen Ende einer Stabelektrode (42) der

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zweiten Vielzahl in einer ersten Stellung auf einer Achse befestigt ist, welche sich in Längsrichtung des Rings erstreckt und von dem Hing umschlossen ist,

(f) einen zweiten allgemein stationären Kontakt (25), der am körperfernen Ende einer Stabelektrode (40) der ersten Vielzahl in einer zweiten Stellung auf einer Achse befestigt ist, die in Längsrichtung des Rings verläuft und vom Ring umschlossen ist,

(g) wobei die erste und zweite Stellung einen Abstand voneinander in Längsrichtung des Rings besitzen,

(h) erste und zweite bewegliche Kontakte (26) zum jeweiligen Eingriff mit den ersten und zweiten allgemein stationären Kontakten (25),

(i) einen ersten beweglichen Kontaktstab, auf dem der erste bewegliche Kontakt (26) befestigt ist, wobei der Stab abgedichtet durch die erste Metallendkappe (13) herausragt,

(j) einen zweiten beweglichen Kontaktstab, auf dem der zweite bewegliche Kontakt (26) befestigt ist, wobei der Stab durch die zweite Metallendkappe (12) herausragt,

(k) ein erstes Rohr (45) zur Flußabschirmung aus einem gut leitenden Metall, das an der ersten Endkappe (±3) befestigt ist und den ersten beweglichen Kontaktstab (28) im Bereich benachbart zum ersten beweglichen Kontakt (26) umschließt und zwischen dem ersten beweglichen Kontaktstab (28) und den Stabelektroden (40) der ersten Vielzahl von Elektroden angeordnet ist, und

(l) ein zweites Rohr (50) zur Flußabschirmung aus gut leitendem Metall, das an der zweiten Endkappe (12) befestigt ist und den zweiten beweglichen Kontaktstab (28) im Bereich benachbart zum zweiten beweglichen Kontakt (26) umschließt und zwischen dem zweiten beweglichen Kontaktstab (28) und den Stabelektroden(42) der zweiten Vielzahl von Elektroden angeordnet ist,

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(m) wobei die beiden Paare (20,22) der zum Eingriff fähigen Kontakte bei geschlossenem Schalter elektrisch parallel zueinander geschaltet sind.

12.) Lastschalter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der erste stationäre und bewegliche Kontakt (25,26) im Innern des ersten Rohrs (45) zur Flußabschirmung angeordnet sind, wenn diese ersten Kontakte in Eingriff sind, wobei noch eine ausreichende Verbindung zwischen der beim Trennen der ersten Kontakte gebildeten Zwischenkontaktstrecke und den Zwischenelektrodenstrecken vorhanden ist zur Erzeugung eines raschen elektrischen Durchbruchs an den Zwischenelektrodenstrecken nach Ausbildung eines Bogens an der Zwischenkontaktstrecke.

13.) Lastschalter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten stationären und beweglichen Kontakte (25,26) in dem zweiten leitenden Rohr (50) angeordnet sind, wenn die zweiten Kontakte in Eingriff sind.

14.) Lastschalter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei.geschlossenem Schalter zwei elektrisch parallele Stromleitungswege durch den Schalter vorhanden sind, die jeweils durch die beiden Paare (20,22) der zum Eingriff fähigen Kontakte verlaufen, wobei diese parallelen Leitungswege allgemein gleiche Impedanzen besitzen zur gleichmäßigen Aufteilung der Gesamtetromstärke durch den Schalter auf die beiden parallelen Leitungswege.

15.) Lastschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Vielzahl von Stabelektroden (40) in dem Kolben (l0) an der ersten Endkappe (13) und die zweite Vielzahl von Stabelektroden (42) in dem Kolben an der zweiten Endkappe (12) befestigt sind und eine erste leitende Tragstruktur (56) quer zu den Stabelektroden (42) verläuft

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und an den körperfernen Enden vorbestimmter Stabelektroden dieser zweiten Vielzahl befestigt ist, und noch Einrichtungen zur Halterung des ersten allgemein stationären Kontaktes (25) auf dieser ersten Tragstruktur (56) an einer Stelle vorgesehen sind, welche zwischen den Stellen liegt, an denen diese erste Tragstruktur (56) an den vorbestimmten Stabelektroden der zweiten Vielzahl befestigt ist, und weiterhin eine zweite leitende Tragstruktur (66) quer zu den Stabelektroden verläuft und an den körperfernen Enden vorgegebener Stabelektroden (40) der ersten Vielzahl befestigt ist, wobei noch Einrichtungen zur Halterung des zweiten allgemein stationären Kontaktes (25) an dieser zweiten Tragstruktur (66) an einer Stelle vorgesehen sind, welche zwischen den Stellen liegt, an denen diese zweite Tragstruktur (66) an den vorgegebenen Stabelektroden (40) der ersten Vielzahl befestigt ist.

l6.) Lastschalter nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch:

(a) Die erste leitende Tragstruktur (56) umfaßt eine erste Spinne mit einem mittleren Teil (47) und daraus radial nach außen abstehenden Armen (58\ wobei die äußeren Enden dieser Arme (58) an vorbestimmten Stabelektroden (42) der zweiten Vielzahl befestigt sind, wobei der erste stationäre Kontakt (25) an dem mittleren Teil (57) der ersten Spinne (56) befestigt ist, und

(b) die zweite leitende Tragstruktur (66) umfaßt eine zweite Spinne mit einem mittleren Teil und von diesem mittleren Teil nach außen radial abstehenden Armej wobei die äußeren Enden der Arme dieser zweiten Spinne (66) an vorgegebenen Stabelektroden (40) der ersten Vielzahl befestigt sind und der zweite stationäre Kontakt (25) an dem mittleren Teil dieser zweiten Spinne befestigt ist.

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17.) Lastschalter nach Anspruch l6, gekennzeichnet durch:

(a) Die erste Spinne (56) besitzt Einbuchtungen (59) an ihrem Rand, durch welche: die Stabelektroden der ersten Vielzahl von Stabelektroden (40) jeweils mit Zwischenraum hindurchragen, und

(b) die zweite Spinne (66) besitzt Einbuchtungen an ihrem Rand, durch welche, die Stabelektroden der zweiten Vielzahl von Stabelektroden (42) mit Spielraum hindurchragen.

18.) Lastschalter nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch:

(a) Alle vorbestimmten Stabelektroden (42) der zweiten Vielzahl sind allgemein symmetrisch um den Umfang des zweiten beweglichen Kontaktstabes (28) angeordnet, und

(b) die vorgegebenen Stabelektroden (40) der ersten Vielzahl von Elektroden sind allgemein symmetrisch um den Umfang des ersten beweglichen Kontaktstabes (28) angeordnet.

19.) Lastschalter nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch;

(a) Ein. erstes leitendes Rohr (45) umschließt den ersten Kontaktstab (28) und ist zwischen der ersten Vielzahl von Stabelektroden (40) und der ersten Endkappe (13) angeordnet und liegt elektrisch in Reihe mit vorgegebenen Stabelektroden (40) der ersten Vielzahl von Stabelektroden, wenn der Schalter geschlossen ist, und

(b) ein zweites leitendes Rohr (50) umschließt den zweiten Kontaktstab (28), ist zwischen der zweiten Vielzahl von Stabelektroden (42) und der zweiten Endkappe (12) angeordnet und liegt elektrisch in Reihe mit den vorbestimmten Stabelektroden (42) der zweiten Vielzahl, wenn der Schalter geschlossen ist.

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20.) Lastschalter nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch:

(a) Das erste leitende Rohr (45) umschließt den ersten stationären und beweglichen Kontakt (25,26) und fängt die relativ großen geschmolzenen Teilchen auf, welche durch die Bogenentladung an diesem ersten Kontaktpaar entstehen, und

(b) das zweite leitende Rohr (50) umschließt den zweiten stationären und beweglichen Kontakt (25,26) und fängt die relativ großen geschmolzenen Teilchen auf, die bei der Bogenentladung an diesem zweiten Kontaktpaar entstehen.

21.) Lastschalter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein leitendes Rohr (45) den ersten Kontaktstab (28) umschließt und zwischen der ersten Vielzahl von Stabelektroden (40) und der ersten Endkappe (15) angeordnet ist und elektrisch in Reihe mit den vorbestimmten Stabelektroden (40) der ersten Vielzahl von Stabelektroden verbunden ist, wenn der Schalter geschlossen ist.

22.) Lastschalter nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das leitende Rohr (45) den ersten stationären und beweglichen Kontakt (25,26) umschließt und die relativ großen geschmolzenen Teilchen einfängt, welche bei der Bogenentladung an diesem ersten Kontaktpaar entstehen.

23.) Lastschalter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein leitendes Rohr mit der ersten Endkappe elektrisch verbunden ist und das erste Paar von Kontakten (25,26) umschließt zum Einfangen der relativ großen geschmolzenen Teilchen, die bei der Bogenentladung an dem ersten Paar von Kontakten entstehen.

24.) Lastschalter nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß ein leitendes Rohr elektrisch mit der zweiten Endkappe

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verbunden ist und das zweite Paar von Kontakten (25,26) umschließt zum Auffangen der relativ großen geschmolzenen Teilchen, die bei der Bogenentladung an dem zweiten Paar von Kontakten entstehen.

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