DE3829888A1

DE3829888A1 - Vakuum-schaltkammer

Info

Publication number: DE3829888A1
Application number: DE19883829888
Authority: DE
Inventors: Guenter Pilsinger; Joseph H F G Dipl Ing Lipperts
Original assignee: Calor Emag AG
Current assignee: Calor Emag AG
Priority date: 1988-09-02
Filing date: 1988-09-02
Publication date: 1990-03-15
Also published as: DE3829888C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vakuum-Schaltkammer mit ei ner hohlzylindrischen Isolierkeramik, die stirnseitig mit metallischen Deckeln verschlossen ist, durch die relativ zueinander bewegliche, Schaltkontaktstücke tra gende Leiterstengel hindurchgeführt sind, mit einer, die Schaltkontaktstücke umgebenden, von der Isolierkeramik gehalterten metallischen Zentralabschirmung, sowie einem, in der Schaltkammer befindlichen Gettermaterial.

Die Zentralabschirmung hat insbesondere die Aufgabe, die innere Isolierkeramik, vorwiegend Al₂O₃, gegen Ablage rungen von leitendem Material abzuschirmen, das von den Schaltkontakten während einer Schalthandlung verdampft wird. Vielfach wird die Zentralabschirmung durch den Lichtbogen selbst angeschmolzen und dessen Material teilweise verdampft. Als Abschirmungsmaterialien werden überwiegend Edelstähle eingesetzt. Dieses Material hat jedoch die Eigenschaft, viele und große Metallflitter zu bilden, die z.B. zwischen den Schirmen oder zwischen der Zentralabschirmung und dem Kontaktsystem angesiedelt, die innere Spannungsfestigkeit der Schaltkammer erheb lich herabsetzen.

Aus der DE-AS 10 63 247 ist es bekannt, mindestens einem der Schaltkontaktstücke Gettermaterial, insbesondere Titan beizugeben. Bei Lichtbogeneinwirkung wird der Get terwerkstoff verdampft und schlägt sich an den kalten Metall- insbesondere Schirmoberflächen nieder, die dann wiederum als Getter wirken und in der Lage sind, che misch aktive Gase zu binden. Bei der Anbringung des hochschmelzenden Getterwerkstoffes Titan in die Kontakt stücke ist man jedoch gewissen Zwängen unterworfen. Ins besondere weisen Titan-Schaltkontaktstücke oder mit die sem Material auflegierte bzw. gesinterte kein optimales Lichtbogenlöschverhalten auf.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, das Gettermate rial so zu plazieren, daß es optimal wirkt und Rücksich ten auf aktive Elemente, wie Schaltkontaktstücke, nicht notwendig werden.

Dies gelingt erfindungsgemäß dadurch, daß die Zentralab schirmung ein Gettermaterial enthält, bzw. von diesem gebildet ist.

Es wurde gefunden, daß bei nahezu jeder Leistungsschal tung der Schaltkammer Gettermaterial aus der die Schalt kontaktstücke umgebenden Zentralabschirmung verdampft und somit über die gesamte Lebensdauer der Schaltkammer eine ausreichende Getterkapazität zur Verfügung steht.

Die Zentralabschirmung kann vollständig aus Gettermate rial z.B. Titan, bestehen. Letzteres kann aber auch durch Sintern, Tränken, Legieren oder ähnliche Maßnahmen dem Abschirmmaterial in ausreichender Menge beigefügt werden.

Die Verwendung des Getterwerkstoffes Titan ist besonders anzuraten, da er u.a. in der Lage ist Metangas (CH₄) zu binden, so daß weitere teure Getter entbehrlich sind.

CH₄ ist eine spezifische Restgaskomponente bei "kalten" Kammern, die bekanntlich schwer zu gettern ist.

Aufgrund der hohen Schmelztemperatur im Vergleich zu Edelstahl, entstehen bei Titan beim Anschmelzen nur mi nimale, die Spannungsfestigkeit beeinträchtigende Me tallflitter (Fäden).

Zugunsten von Titan spricht weiterhin, daß dessen linea rer Ausdehnungskoeffizent dem der Isolierkeramik (Al₂O₃) sehr nahe kommt; d.h. die Titan-Zentralabschirmung kann unmittelbar, also ohne Zwischenfügung von Kompensations schichten in Aussparungen der Isolierkeramik befestigt oder vollständig dort eingefügt sein.

Bei Verwendung von zwei aufeinander stehenden, durch Lö tung miteinander verbundenen Keramikzylindern, kann die zylindrische Zentralabschirmung in Ausnehmungen der Ke ramikzylinder eingefügt werden. Dabei dient die Zentral abschirmung gleichzeitig als Zentrierelement für die Keramikzylinder, was besondere Lötvorrichtungen ein spart.

Zweckmäßigerweise wird über die Zentralabschirmung eine Spannungskonditionierung der Schaltkammer durchgeführt. Hierzu ist es notwendig, einen elektrischen Anschluß der Zentralabschirmung nach außen zu führen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnun gen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Vakuum-Schalt kammer,

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittdarstellung aus dem Bereich der Zentralabschirmung.

Das aus isolierender Keramik (Al₂O₃) gebildete Mantelge häuse der Schaltkammer 1, wird von zwei Keramikzylinder 2, 3 dargestellt, die an den Stirnseiten miteinander über die Lötnaht 4 verbunden sind. Verschlossen ist der Keramikzylinder 2, 3 mittels der metallischen Abschluß deckel 5, 6. Letztere werden dicht von Schaltkontakt stücke 9, 10 tragenden Leiterstengeln 7, 8 durchgriffen. Eine Zentralabschirmung in Form eines Abschirmzylinders 11 umgibt die Schaltkontaktstücke und ist in inneren Ausnehmungen 12 a, 12 b der Keramikzylinder 2, 3 bündig eingesetzt.

Die Enden des Abschirmzylinders 11 tragen weitere, in die Schaltkammer ragende zylindrische Schirmabsätze 11 a, 11 b. Sie können unmittelbar am Abschirmzylinder 11 angeformt oder zwischen dessen Enden und dem radialen Absatz des jeweiligen Keramikzylinders 2, 3 eingesetzt sein.

Weitere zylindrische Schirmteile 13 a, 13 b decken die jeweilige innere Kante des Keramikzylinders 2, 3 ab. Die Schirmabsätze 11 a, 11 b können - ebenso wie die Zentral abschirmung - aus Titan oder aber aus einem weichen Ma terial, z.B. Kupfer, gebildet sein.

Ein Wellenrohr 14 übernimmt die Abdichtung zwischen dem beweglichen Leiterstengel 8 sowie dem Abschlußdeckel 6. Es wird im Bereich des Keramikzylinders 3 von einem zy lindrischen Schirm 15 abgedeckt, der am Leiterstengel 8 festgemacht ist.

Der Abschirmzylinder 11 besteht aus einem Getterwerk stoff, insbesondere Titan. Dieser ist, um eine Span nungskonditionierung der Schaltkammer vornehmen zu kön nen, mit der Außenseite der Schaltkammer elektrisch ver bunden. Die Verbindung ist entlang der Lötnaht 4 oder über diese selbst vorgenommen. Zu diesem Zweck sind an der Innenseite der Lötnaht besondere Kontaktanschlußele mente 16 in Form von Laschen angeordnet, die mit dem Ab schirmzylinder zumindest beim Montieren in Kontakt bringbar sind. Bei Löttemperatur gehen diese Teile zu sätzlich eine Lötverbindung miteinander ein, so daß eine sichere elektrische Verbindung vom Abschirmzylinder 11 zur Außenseite der Schaltkammer hergestellt ist.

Bei der Konditionierung wird eine hohe Spannung an der Lötnaht 4 von außen angelegt und die geschlossenen Schaltkontaktstücke geerdet. Die nun stattfindenden en ergiereichen Entladungen zwischen der Zentralabschirmung 11 und den Schaltkontaktstücken 9, 10 bewirken eine Oberflächenreinigung der beteiligten Metallflächen. Gleichzeitig wird durch das sogenannte Konditionieren Getterwerkstoff freigesetzt. Dieses hat zur Folge, daß freigesetzte Gase nach Beendigung des Konditioniervor gangs sofort gebunden werden und der Innendruck der Kammer sinkt.

Claims

1. Vakuum-Schaltkammer mit einer hohlzylindrischen Isolierkeramik, die stirnseitig mit metallischen Deckeln verschlossen ist, durch die relativ zueinander bewegli che, Schaltkontaktstücke tragende Leiterstengel hin durchgeführt sind, mit einer, die Schaltkontaktstücke umgebenden, von der Isolierkeramik gehalterten metalli schen Zentralabschirmung, sowie einem, in der Schaltkam mer befindlichen Gettermaterial, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentralabschirmung ein Gettermaterial enthält bzw. von diesem gebildet ist.

2. Vakuum-Schaltkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Gettermaterial Titan gewählt ist.

3. Vakuum-Schaltkammer nach Anspruch 1 oder 2, da durch gekennzeichnet, daß die Zentralabschirmung als Zylinder (11) ausgeführt und in einer Ausnehmung der Isolierkeramik befestigt ist.

4. Vakuum-Schaltkammer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierkeramik aus zwei Keramik zylindern (2, 3) gebildet ist, in deren Ausnehmungen (12 a, 12 b) der Abschirmzylinder (11) eingesetzt ist.

5. Vakuum-Schaltkammer nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Lötnaht (4) zwischen den Keramikzylindern (2, 3) elektrisch mit der Zentralabschirmung verbunden ist.

6. Vakuum-Schaltkammer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß die Lötnaht (4) ein oder mehrere ins Schaltkammergehäuse weisende Kontaktanschlußelemente (16) aufweist.

7. Vakuum-Schaltkammer nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrische Verbindung von der Zentralabschirmung zur Außenseite der Isolierkeramik über bzw. entlang der Lötnaht (4) herge stellt ist und an der Außenseite Anschlußstellen vorhan den sind.