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Schaltstück für eine Vakuumschaltröhre
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Die Erfindung betrifft ein Schaltstück für eine Vakuumschaltröhre
mit einem ringförmigen Kontaktmantel, der mittels eines radialen Steges mit einem
koaxial zum Kontaktmantel angeordneten Stromzuführungsbolzen und mittels eines in
Achsrichtung und winklig gegenüber dem Steg versetzten zweiten Steges mit einem
rotationssymmetrischen Kontaktkörper verbunden ist. Ein derartiges Schaltstück ist
durch die deutsche Patentanmeldung P 32 35 298 als zum Stand der Technik gehörend
anzusehen. Bei diesem Schaltstück verbindet der eine Steg diametrale Bereiche des
Kontaktmantels mit dem Stromzuführungsbolzen, während zwei weitere dem gegenüberliegenden
Schaltstück zugewandte und um 90" gegenüber den diametralen Bereichen versetzte
weitere diametrale Bereiche des Kontaktmantels durch jeweils einen sich nicht bis
in den mittleren Bereich des Kontaktmantels erstreckenden Steg mit einer kreisförmigen
Kontaktplatte verbunden sind. Die Stromverteilung ist derart, daß in den zwischen
zwei benachbarten Ansatzorten für einen der Stege gelegenen Kontaktmantelbereichen
jeweils nur ein Viertel des Gesamtstroms fließt. Die in dem Kontaktmantel vorherrschende
zirkulare Stromkomponente führt zur Ausbildung eines axial gerichteten Magnetfeldes,
das die gesamte Kontaktplatte durchsetzt.
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Es ist bekannt, daß axiale Magnetfelder das Ausschaltvermögen von
Vakuumschaltern dadurch steigern, daß der Entstehung eines kontrahierten Lichtbogens
entgegengewirkt wird. Durch die Förderung eines diffusen Lichtbogens wird einer
lokalen Überhitzung von Oberflächenbereichen der
Kontaktkörper entgegengewirkt.
Es ist abch bekannt, daß bei weiter ansteigenden Stromstärken bzw. bei zu geringer
axialer Magnetfeldstärke ein diffuser Lichtbogen in einen koncrahierten Lichtbogen
übergehen kann. Weiterhin ist bekannt, daß durch die zusätzliche Erzeugung einer
radialen Magnetfeldkomponente und einer entsprechend bemessenen Relation der Feldstärke
der radialen und der axialen Feldkomponente erreicht werden kann, daß bei Übergang
von einem diffusen zu einem kontrahierten Lichtbogen dieser entlang einer Spiral-
oder Kreisbahn angetrieben werden kann, um einer durch einen kontrahierten Lichtbogen
erzeugten lokalen Überhitzung von bestimmten Oberflächenbereichen der Kontaktkörper
entgegenzuwirken.
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Ein Schaltstück, mit dem eine derartige Überlagerung einer axialen
mit einer radialen Feldkomponente möglich ist, ist durch die DE-31 51 907 A1 bekannt.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, das eingangs
definierte Schaltstück für eine Vakuumschaltröhre, das als konstruktiv und fertigungstechnisch
besonders günstig anzusehen ist, derart zu modifizieren, daß zusätzlich zu dem mit
diesem Schalt stück erzeugten axialen Magnetfeld auch eine radiale Magnetfeldkomponente
erzeugbar ist. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Kontaktkörper
als flacher Hohlkörper ausgebildet ist, dessen Boden auf den Armen aufliegt, dessen
ringförmiger Mantel mit gegenüber der Achse geneigten Schlitzen versehen ist und
dessen einem gegenüberliegenden Schaltstück zugewandte Stirnfläche größer als der
auf den Armen aufliegende Bodenbereich bemessen und zumindest teilweise von einer
flachen Kontaktelektrode bedeckt ist.
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Das erfindungsgemäße Schaltstück gestattet es, die im wesentlichen
durch die Stromaufteilung innerhalb des
ringförmigen Kontaktmantels
hervorgerufene verhältnismäßig geringe Verlustwärme beizubehalten, zu der lediglich
eine durch entsprechende Querschnittsbemessung des flachen Hohlkörpers ebenfalls
verhältnismäßig gering zu haltende Zusatzverlustwärme hinzutritt. Als fertigungstechnisch
besonders günstig ist anzusehen, daß die Verbindung zwischen dem flachen Hohlkörper
und den vom Kontaktmantel in das Innere desselben ragenden Armen auf einer ebenen
Fläche erfolgt. Der Kontaktkörper kann also unabhängig von den restlichen Bestandteilen
des Schaltstücks hergestellt werden und leicht damit verbunden werden. Insbesondere
ist auch der Einsatz von in anderen Typen von Vakuumschaltröhren eingesetzten sogenannten
Topfkontakten möglich, wobei die Anpassung besonders einfach durch ein auf Form
und Abmaße der Arme bzw. des Bodens des Topfkontaktes angepaßtes Verbindungsstück
erfolgen kann.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung betrifft die leichte
Verbindbarkeit des Kontaktkörpers mit dem restlichen Bestandteilen und sieht in
diesem Zusammenhang vor, daß die zwei Arme durch einen bis in den Bereich der Stirnfläche
des Stromzuführungsbolzens ragenden zweiten Steg ersetzt sind. Wird nur ein einziger
derartiger Steg eingesetzt, so fließt in jedem Querschnittsbereich des Kontaktmantels
die Hälfte des Gesamtstromes. Sofern die damit verbundene Erhöhung - Verdoppelung
- der Verlustwärme nicht akzeptabel ist, kann eine weitere Aufspaltung des Gesamtstroms
in Teilströme dadurch vorgenommen werden, dQß der zweite Steg diametrale Bereiche
des Kontaktmantels miteinander verbindet. Der zweite Steg kreuzt damit die Stirnfläche
des Stromzuführungsbolzens bzw. den radialen Stegl der den Stromzuführungsbolzen
mit dem Kontaktmantel verbindet.
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Für die Ausbildung, Dimensionierung und Materialzusammensetzung des
Kontaktkörpers kann weitestgehend auf bereits bekannte Verkörperungen solcher Kontaktkörper
zurückgegriffen werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, daß die Schlitze des
ringförmigen Mantels in den Boden hinein fortgesetzt'sind. Diese Maßnahme dient
der Verringerung von Wirbelströmen genauso wie eine weitere als vorteilhaft zu betrachtende
Maßnahme, gemäß der in der Kontaktelektrode Ausnehmungen örtlich verteilt angeordnet
sind. Diese Ausnehmungen können in bekannter Weise dadurch realisiert werden, daß
in-der Kontaktelektrode zumindest annähernd radia-l gerichtete Schlitze vorgesehen
sind.
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Bezüglich der Dimensionierung des Kontaktkörpers ist insbesondere
vorzuziehen, daß der Außendurchmesser der Kontaktelektrode zumindest annähernd dem
Innendurchmesser des Kontaktmantels entspricht. Damit ist einerseits eine verhältnismäßig
große Elektrodenoberfläche gewährleistet und andererseits die völlige Durchsetzung
der Kontaktelektrodenoberfläche mit dem axialen Magnetfeld gewährleistet.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in zwei Figuren dargestellten
schematischen Ausführungsbeispiels erläutert. Die Figur 1 zeigt dabei in einer perspektivischen
Ansicht einen ein Viertel eines ganzen Schaltstückes darstellenden Körper, während
in der Fig. 2 in einer Aufsicht auf das ganze Schaltstück der Verlauf der Teilströme
innerhalb der einzelnen Bestandteile des Schaltstücks eingetragen ist.
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Ein Stromzuführungsbolzen 1 geht in seinem oberen Bereich in einen
Steg 2 über, der diametrale Bereiche eines Kontaktmantels 3 miteinander verbindet.
Sowohl axial
als, auch um einen Winkel von 900 versetzt verbindet
ein zweiter Steg 4 zwei weitere diametrale Bereiche des Kontakmantels 3 miteinander.
Auf den mittleren Bereich des Steges 4 ist ein Bodenbereich 5a eines flachen Kontaktkörpers
5 aufgesetzt, in dessen Mantel Schlitze 5b eingearbeitet sind, die sich in die Bodenfläche
des Kontaktkörpers 5 hineinerstrecken. Der Kontaktkörper 5 ist nach außen durch
eine Kontaktplatte 6 abgeschlossen, in die an mehreren Stellen radial gerichtete
Bohrungen 6b zur Verringerung von Wirbelströmen eingearbeitet sind.
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Der Figur 2 ist zu entnehmen, daß der im Stromzuführungsbolzen 1 fließende
Strom durch den Steg 2 aufgeteilt wird, wobei die dadurch gebildeten Teilströme
nochmals im Kontaktmantel 3 aufgeteilt und über den Steg 4 wieder zusammengeführt
werden. Durch diesen Stromfluß wird ein axial gerichtetes Magnetfeld mit in den
durch die Stege 2 und 4 voneinander getrennten Quadranten unterschiedlicher Richtung
erzeugt.
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2 Figuren 7 Ansprüche
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