DE506448C - Verfahren zum Entgasen von in einem hoch evakuierten Gehaeuse eingeschlossenen Kontakten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Entgasung der Kontakte elektrischer Schalter, deren Kontakte in einem luftleeren Gehäuse untergebracht sind und elektromagnetisch, magnetisch oder in irgendeiner anderen geeigneten Weise gesteuert werden.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, Schalterkontakte in einem luftleeren oder mit

ίο einem inerten Gas gefüllten Gehäuse unterzubringen. Zur Verringerung der Lichtbogenbildung an den Schalterkontakten und der schädlichen, hierauf zurückzuführenden Wirkungen ist dabei für gewöhnlich ein inertes Gas scheinbar als Äquivalent eines Vakuums betrachtet worden.

Die Erfahrung hat gelehrt, daß, wenn das Vakuum in einem die Schalterkontakte aufnehmenden Gehäuse sehr kräftig ist, ein Schalter von verhältnismäßig kleinen Abmessungen zum Öffnen und Schließen eines eine verhältnismäßig große Leistung führenden Stromkreises verwendet werden kann und daß dabei keine oder nur eine geringe Funkenbildung an den Schalterkontakten auftritt. Hierdurch wird die Verwendung kleiner und einfacher Schalter an Stelle größerer Schalter mit Blaswirkung ermöglicht und die Lebensdauer der Schalterkontakte erheblich verlängert. Derartige Vakuumschalter sind insbesondere in Bergwerken und an anderen Stellen sehr zweckmäßig, an denen die Vermeidung der Funkenbildung der Explosionsgefahr wegen von großer Bedeutung ist.

Es ist jedoch notwendig, die erforderliche Stärke oder Höhe des Vakuums während der Benutzung der Schalter aufrechtzuerhalten, weil sich bei Xichtaufreehterhaltung dieses Vakuums an den Schalterkontakten Gasentladungen und Lichtbogenbildung ergeben.

Eine Verringerung des Vakuums ergibt sich, wenn Metallteile des Schalters, welche absorbierte Gase enthalten, übermäßig heiß werden, was leicht durch örtliche Erhitzung der Schalterkontakte erfolgt. Durch diese Erhitzung wird das absorbierte Gas frei und setzt das Vakuum herab. Bei den schon früher versuchten Schaltern, deren Kontakte in einer evakuierten oder mit einem inerten Gas gefüllten Umhüllung liegen, ist, um eine Beschädigung durch Lichtbogenbildung zu verhindern, schon vorgeschlagen worden, Phosphor oder ähnliche Stoffe in die Umhüllung einzuführen, um Entladungen und Zerstörungen des Schalters, welche bei der Stromunterbrechung entstehen, zu unterdrücken bzw. freie Elektronen abzufangen. Ferner ist vorgeschlagen worden, die Umhüllung des Schalters während der Evakuierung zu erhitzen und dadurch die innerhalb der Umhüllung liegenden Kontakte einer

Temperatursteigerung auszusetzen. Ein anderer Vorschlag erstreckt sich auf die Entgasung von Metallteilen elektrischer Entladungsgefäße, wobei das Gefäß mit einem inerten Gas guter Leitfähigkeit gefüllt ist und die zu entgasende Elektrode als Kathode einer Glimmentladung ausgesetzt wird.

Es hat sich gezeigt, daß eine viel weitergehende Entgasung der Schalterkontakte

ίο wünschenswert ist, um eine örtliche, oberflächliche Zersetzung der Schalterkontakte zu erzielen, durch welche die Entgasung so vollständig wird, daß kein Lichtbogen zwischen den Kontakten entstehen kann, wenn der Strom unterbrochen wird.

Das Verfahren zur Entgasung der Kontakte elektrischer Schalter der beschriebenen Art ist dadurch gekennzeichnet, daß während der Evakuierung der Umhüllung ein elektrischer, wiederholt unterbrochener Strom über die Schalterkontakte geschickt wird, und zwar in der Weise, daß eine unterbrochene Lichtbogenbildung zwischen den Kontakten auftritt. Die Verwendung eines unterbrochenen Lichtbogens ist, vom technischen Standpunkt aus betrachtet, von großer Wichtigkeit, da hierdurch erhebliche Herstellungsschwierigkeiten ausgeschaltet werden, die sich durch die Verwendung eines ununterbrochenen Lichtbogens ergeben, indem die Wirkung eines derartigen Lichtbogens gewöhnlich so heftig ist, daß die Umhüllung des Schalters zerstört wird, die Schalterkontakte schmelzen und der Schalter vollständig der Zerstörung anheimfällt.

Die Entgasung der Kontakte erfolgt dadurch, daß durch die Wirkung des unterbrochenen Stromdurchtrittes bzw. der unterbrochenen Lichtbogenbildung die gegeneinanderliegenden Flächen der Schalterkontakte eine örtliche Oberflächenreinigung infolge der teilweisen Oberflächenauflösung der Kontakte erfahren.

Die Erfindung soll nunmehr an Hand eines Beispiels bei der Herstellung eines Schalters mit einem Glasgehäuse beschrieben werden, in welchem ein Magnet und ein Anker aus weichem Eisen angeordnet sind, der Kontakte aus Wolfram trägt. Der Anker ist an einer Molybdänfeder angeordnet, während die Feder und der Magnet an dem Glasstift durch eine Nickelbrücke befestigt sind, wie eine solche in der britischen Patentschrift ²7^{X 2}35 beschrieben worden ist.

Nachdem die verschiedenen Metallteile des Schalters hergestellt und für den Zusammen-' bau bearbeitet worden sind, werden sie in einem Vakuumofen behandelt, um, soweit dies möglich ist, eingeschlossene Gase zu entfernen. Die zur Ausführung dieser Behandlung erforderlichen Temperaturen und Zeitdauer können den Umständen entsprechend sich ändern, doch hat es sich als genügend herausgestellt, die Stahl- und Weicheisenteile, welche die Wolframkontakte tragen, auf etwa 1 050° C, die Nickelteile auf etwa ι ooo° C und die Molybdänfeder auf etwa 750° C zu erhitzen. Diese Behandlung wird etwa i¹/« Stunden durchgeführt, bis das Vakuum etwa 0,004^mm Quecksilber erreicht.

Der Schalter wird dann zusammengebaut und für ^a/₄ Stunden auf etwa 400⁰ C erhitzt. Während dieser Zeit wird das Glasgehäuse oder das Rohr des Schalters mit einer durch ein Vakuum unterstützten Diffusionspumpe verbunden. Während dieser Zeit wird der Stromkreis an den Kontakten des Schalters wiederholt unterbrochen; die schematische Zeichnung läßt ein geeignetes Verfahren zur Steuerung der Schalter für diesen Zweck erkennen.

Der Schalter 1, der evakuiert werden soll, wird in Reihe mit einem Hauptschalter 2, einem Amperemeter 3, einem einstellbaren Widerstand 4 und einem Umkehrschalter 5 an ein Gleichstromnetz 6, beispielsweise von 240 Volt, gelegt. Die Kontakte des Schalters i, des Hauptschalters 2 und des Hilfsschalters 7 werden für gewöhnlich offen ge- go halten, jedoch durch einen durch die Schalterspulen 8, 9 bzw. 10 fließenden Strom geschlossen. Der Hilfsschalter 7 liegt in Reihe mit der Schalterspule 8 und dient zur Kontrolle des Stromflusses durch diese Spule. Eine Lampe 11 deutet an, wenn die Schalterspule 10 erregt wird. Die drei Schalterspulen sind durch einen gemeinsamen Widerstand 12 mit den Netzleitungen 6 verbunden. Ein kleiner Motor 13 treibt einen mit einer der Netzleitungen verbundenen Schleifring 14 und zwei Segmente 15 und 16 an, von denen das Segment 15 kürzer als das Segment 16 ist. Die beiden Segmente sind elektrisch mit dem Schleifring 14 verbunden. Die Schalterspulen 9 und 10 sind über die Segmente 16 bzw. 15 mit den Netzleitungen 6 verbunden, so daß, wenn der Motor 13 sich dreht, der Stromkreis der Spule 9 unmittelbar nach dem der Spule 10 unterbrochen no wird. Ein Umdrehungszähler 17 wie auch Schmelzsicherungen 18 und 19 sind zusammen mit irgendwelchen anderen geeigneten und wünschenswerten Schutz- und Anzeigevorrichtungen vorgesehen.

Wenn die Segmente 15 und 16 die Stromkreise der Spulen 9 und 10 schließen, sind alle drei Schalter 1, 2 und 7 geschlossen. Da der Motor 13 umläuft, wird durch das Segment 15 der Stromkreis der Spule 10 unterbrachen, so daß der Hilfsschalter 7 sich öffnet und den Stromkreis der Spule 8 unter-

bricht, mit dem Ergebnis, daß für gewöhnlich der Schalter ι ebenfalls geöffnet wird. Unmittelbar hierauf wird durch das Segment 16 der Stromkreis der Spule 9 unterbrochen, so daß der Schalter 2 geöffnet wird. Wenn daher durch den Schalter 1 der Stromkreis nicht unterbrochen wird, wird er durch den Schalter 2 geöffnet. Mithin kann eine starke Überlastung des Schalters ohne Gefahr einer Beschädigung erfolgen. Die Richtung des Stromflusses durch den Schalter 1 kann durch den Schalter 5 umgekehrt werden, während der Stromfluß durch diesen mit Hilfe eines einstellbaren Widerstandes 4 geregelt werden kann.

Es hat sich herausgestellt, daß es für gewöhnlich genügt, einen Strom von etwa 100 °/₀ Überlastung durch die Schalterkontakte zu senden, und in einem Falle wurden durch einen 10-Ampere-Schalter nacheinander Ströme von 10, 15 und 20 Ampere geleitet. Für jeden Stromwert wurden die Kontakte 4omal geschlossen und geöffnet, und nach je zehn Unterbrechungen wurde die Strömungsrichtung durch den Schalter umgekehrt. Zu Beginn und bei jeder Stromerhöhung ergaben sich elektrische Gasentladungen in der Röhre, als jedoch der Strom wiederholt unterbrochen wurde, verschwand allmählich die Entladung.

Ebenso lag das Bestreben der Entladung nach der Stromumkehr durch die Schalterkontakte vor. Zweckmäßig wird daher bei der Entgasung der Kontakte gemäß der Erfindung die Trennung und Schließung der Kontakte so lange wiederholt, bis bei Hindurchtreten eines größeren Stromes als dem bei normaler Überlastung durch den Schalter abzuschaltenden Strom keine elektrische Entladung oder Bogenbildung beim Trennen der Kontakte auftritt. Weiter müssen die Schalter 4a mit Spannungen behandelt werden, die wenigstens so' groß sind wie die, für welche der Schalter benutzt werden soll, zweckmäßig jedoch sind die Spannungen höher als die für den Schalter später bestimmten Spannungen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Entgasung von in einem hoch evakuierten Gehäuse eingeschlossenen Kontakten elektrischer Schalter, dadurch gekennzeichnet, daß die Entgasung der Kontakte während der Evakuierung des Gehäuses durch einen wiederholt unterbrochenen Lichtbogen zwischen den Schalterkontakten erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom zur Erzeugung des Lichtbogens während einer Anzahl Unterbrechungen in der einen und dann in der anderen Richtung durch den Schalter geleitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromstärke bis zu einem die normal zulässige Überlastung des Schalters übersteigenden Betrag schrittweise vergrößert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen