DE4121685C2 - Vakuumschaltkammer - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vakuumschaltkammer nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Vakuumschaltkammern mit Kontaktträgern, die aufgrund der Anordnung der schräg verlaufenden Schlitze bei Stromdurchgang ein axiales Magnetfeld erzeugen, sind z. B. aus DE 39 15 287 A1, DE 36 10 241 A1, EP 203 367 und WO 87/06052 A1 bekannt. Das axiale Magnetfeld bewirkt, dass beim Öffnen des Kontaktes sich der unvermeidliche Schalt- Lichtbogen großflächig und diffus ausbildet, wodurch örtlichen Kontaktüberlastungen entgegengewirkt wird.

Aus EP 381 843 A2 ist es bekannt, bei Kontaktanordnungen mit entgegengesetzt geneigten Schlitzen beider Schaltkontakte (Radialfeldanordnung) Kontaktringe zu verwenden, deren Breite in etwa mit der Breite der Stirnfläche der Wandung des Kontaktkörpers übereinstimmt.

Die bekannten Kontakte sehen dabei auf den Kontaktkörpern aufgelötete Kontaktplatten vor, die die Höhlung der topfförmigen Kontaktkörper weitgehend überdecken. Man will damit eine möglichst große Kontaktfläche schaffen um hö­ here Ströme schalten zu können.

Die Erfindung geht dabei von der überraschenden Erkenntnis aus, daß bei Vakuumschaltkontakten mit axialer Magnet­ felderzeugung ein Weglassen des freitragenden Teils der Kontaktplatten, also letztlich bei einer Verringerung der eigentlichen Kontaktfläche der Kontaktplatten eine höhere Strombelastung der Kontakte möglich ist. Offensichtlich findet in dem zentralen Bereich, in dem die Kontaktplatten die Höhlung des Kontaktträgers freitragend überdecken, trotz der verteilenden Wirkung des axialen Magnetfeldes eine Konzentrierung des Lichtbogens zur Mitte hin statt, was zu einer starken thermischen Überbeanspruchung der Kontaktplatte im zentralen, nicht auf dem Kontaktstück aufliegenden Bereich führt und zu Durchzündungen aufgrund thermischer Emission führen kann.

Läßt man nun den zentralen Bereich der Kontaktplatte weit­ gehend weg, d. h. macht man aus der Platte eine Ring­ scheibe, deren eine Ringfläche weitgehend auf der Stirn­ fläche des Kontaktstückes aufliegt und mit dieser z. B. verlötet ist, so lassen sich bei gleichen Abmessungen der Kontaktträger höhere Ströme schalten obwohl die eigentli­ che Kontaktfläche verringert ist. Offenbar findet bei ei­ ner solchen erfindungsgemäßen Kontaktform durch das axiale Magnetfeld eine optimale Verteilung des Lichtbogens über die Ringfläche der Ringscheibe statt was zu einer geringe­ ren, spezifischen, thermischen Belastung als bei einer Konzentration der Teillichtbögen im Zentrum der Kontakt­ platte führt.

Anhand des in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiels wird die Erfindung nachfolgend näher erläu­ tert.

Die Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht zweier sich gegen­ überliegender Kontaktkörpern 1 einer Vakuumschaltkammer, die an Halterungsbolzen 3 befestigt sind. Die Fig. 2 zeigt schematisch einen Querschnitt durch einen Kontakt­ körper 1, wobei der besseren Übersicht wegen die Schlitze 2 nicht eingezeichnet sind. Die Kontaktkörper sind topf­ förmig ausgebildet, so daß sie eine zentrale Höhlung 6 aufweisen. In die zylindrischen Wandungsteile der topfför­ migen Kontaktstücke 1 sind über den Umfang verteilt meh­ rere, z. B. vier, schräg verlaufende Schlitze eingefräst, so daß die zwischen den Schlitzen 2 liegenden Wandungs­ teile 8 spulenförmig angeordnete Stromleiter bilden. We­ sentlich ist, daß die Schlitze 2 in den sich gegenüberste­ henden Kontaktkörpern 1 gleichförmig geneigt verlaufen, so daß die Wirkung einer einzigen Spule entsteht. Dies läßt sich einfach z. B. dadurch bewerkstelligen, daß beide Kon­ taktkörper 1 weitgehend identisch ausgebildet sind. Im ge­ schlossenen Zustand des Schalters wird durch den, die Kon­ taktkörper durchfließenden Strom infolge der durch die schrägen Schlitze 2 erzeugten Spulenform ein axiales Ma­ gnetfeld erzeugt, das im Zeitpunkt des Öffnens des Schal­ ters auf die Form und die Verteilung des entstehenden Lichtbogens einwirkt.

Auf die Stirnfläche 7 der Wandung eines jeden Kontaktkör­ pers 1 ist ein Kontaktmaterial 5 aufgebracht, das erfin­ dungsgemäß die Form einer Ringscheibe aufweist und die zumindest zu 80% mit ihrer einen Ringfläche auf der Stirn­ fläche 7 des Kontaktkörpers aufliegt und auf dieser z. B. durch Löten befestigt ist. Diese Ringscheibe 5 besteht aus einem möglichst abbrandresistenten Kontaktmaterial während der topfförmige Kontaktkörper 1 bevorzugt aus Kupfer be­ steht.

Gemäß der Erfindung beträgt Breite b der Ringscheibe 5 höchstens das 1,25 fache der Breite a der Stirnfläche 7 des zylindrischen Wandungsteils des topfförmigen Kontaktt­ körpers 1. Die Breite b soll möglichst nicht kleiner sein als die Breite a. Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Breite b nur geringförmig größer ist, z. B. etwa nur 10% größer ist als die Breite a der Stirnfläche 7.

In bekannter Weise ist an der Innenwandung des zylindri­ schen Wandungsteils des Kontaktkörpers 1 noch ein zylin­ drischer Rohrabschnitt 4 vorgesehen, der der mechanischen Stützung des durch die Schlitze 2 gegen axiale Schalt­ kräfte geschwächten Wandungsteils des Kontaktkörpers 1 dient. Dieser stützende Rohrabschnitt besteht zweckmäßig an einem Metall geringerer Leitfähigkeit als Kupfer. Die Stirnfläche dieses Stützrohres 4 wird zweckmäßig durch den überstehenden Teil der Kontaktringscheibe 5 überdeckt.

Die Kontaktringscheibe 5 kann weiterhin zweckmäßig in be­ kannter Weise mit radial verlaufenden Schlitzen oder Ril­ len versehen sein um der Bildung von Wirbelströmen in die­ ser Ringscheibe 5 entgegenzuwirken.

Claims (3)

1. Vakuumschaltkammer mit zwei relativ zueinander bewegbaren topfförmigen Kontaktkörpern (1), deren Wandungen durch gleichsinnig schräg verlaufende Schlitze (2) als Spule zur Erzeugung eines axialen Magnetfeldes ausgebildet sind, und auf deren einander zugewandten Stirnflächen (7) scheibenförmiges kontaktflächenbildendes Kontaktmaterial (5) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktmaterial (5) als Ringscheibe ausgebildet ist, und dass die Breite der Ringscheibe in radialer Richtung das 0,95 fache bis 1,25 fache der Breite a der Stirnfläche (7) der Wandung des Kontaktkörpers (1), auf dem sie befestigt ist, beträgt.

2. Vakuumschaltkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das die Ringscheibe im Wesentlichen radial verlaufende Querschnittsverengungen, wie Schlitze, Kerben aufweist.

3. Vakuumschaltkammer nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringscheibe mit wenigstens 80% ihrer Ringscheibenfläche auf dem Kontaktkörper (1) aufliegt, insbesondere mit diesem verlötet ist.