EP1022758A2 - Vakuumschaltröhre - Google Patents

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EP1022758A2
EP1022758A2 EP00100945A EP00100945A EP1022758A2 EP 1022758 A2 EP1022758 A2 EP 1022758A2 EP 00100945 A EP00100945 A EP 00100945A EP 00100945 A EP00100945 A EP 00100945A EP 1022758 A2 EP1022758 A2 EP 1022758A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vacuum interrupter
contact
contact carrier
heat
collar
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP00100945A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1022758A3 (de
Inventor
Johannes Meissner
Gerhard Rossmann
Jerrie Lipperts
Alfredo Lietz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eaton Industries GmbH
Original Assignee
Moeller GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Moeller GmbH filed Critical Moeller GmbH
Publication of EP1022758A2 publication Critical patent/EP1022758A2/de
Publication of EP1022758A3 publication Critical patent/EP1022758A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H01H1/62—Heating or cooling of contacts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/6606—Terminal arrangements
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
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Definitions

  • the invention relates to a vacuum interrupter with a in a vacuum interrupter arranged lifting ladder, comprising a contact carrier and a Contact piece, and a fixed conductor, comprising a contact carrier and a Contact piece and optionally a cylindrical spaced the contact pieces surrounding shield, the vacuum interrupter from two metallic cover parts connected by an insulator ring is in which one of the contact carriers is attached and from the vacuum interrupter is brought out.
  • the contact carriers designed as round copper stamps or copper bolts, the Diameter always smaller or at most equal to the diameter of the contact pieces is, see for example DE 44 47 391 C1.
  • the invention has for its object an improved and faster To allow heat dissipation of the heat from the surface of the contact pieces and the heat from the surface of the contact pieces as quickly as possible spread over as large a surface as possible from which they are discharged or from which it can be radiated into the open air.
  • This task is achieved with a vacuum switch of the generic type solved that to improve the nominal current carrying capacity and dissipation of heat from the surface of the contact pieces the surface at least a contact carrier by forming an axial to from the vacuum interrupter led out end of the contact carrier extending bore, which is adjacent to atmospheric pressure is enlarged.
  • the inventive enlargement of the surface of the contact carrier, the adjacent to atmospheric pressure, allows the heat from the contact pieces dissipate faster over the enlarged surface and then into the to emit free air. This faster dissipation of heat from the The switching capacity is improved on the surface of the contact piece.
  • the heat dissipation from the contact surfaces can also by Use of a heat sink in the axial bore of the contact carrier improved become.
  • heat radiation or conversion can take place via the heat sink of the energy dissipated in heat of vaporization.
  • P refers a heat exchanger, for example, is used as a heat sink a heat pipe provided.
  • the liquid works in such a heat pipe or gaseous cooling medium in a circuit and transports the heat, so that it can be discharged to the outside.
  • Improved heat dissipation from the surface of the contacts allows higher performance of the vacuum interrupter and / or a smaller design of the same. Reduction of Space requirements are always an economic requirement for the switchgear version.
  • Another embodiment of the enlargement of the surface according to the invention and improved heat dissipation from the area of the contact pieces in that at least one contact carrier the adjacent contact piece laterally flange-like with corresponding enlargement of its surface.
  • This flange-like collar improves heat dissipation the contact piece and enables a direct large-scale introduction into the adjoining cover part of the vacuum interrupter, over its large area an optimal radiation of heat into the adjacent free air atmosphere - is possible.
  • the height H1 preferably corresponds to approximately half the difference of the maximum outer diameter of the contact carrier in the region of the frustoconical Flange to the outer diameter of the contact piece.
  • the frustoconical formation allows a good quick distribution of the the contact piece transferred to the fixed contact carrier heat, the short height of the collar the quick discharge into the adjacent cover part the vacuum interrupter.
  • the contact carrier of the lift conductor is particularly large due to its size if it is made of a good heat-conducting material, such as copper, relative can absorb and dissipate a lot of heat
  • this hole can be equipped with a heat exchanger, such as a heat sink, be equipped. In this way, larger amounts of heat be derived more quickly.
  • the formation of the contact carrier with a flange-like side of the contact piece protruding frustoconical collar is preferred for the Fixed ladder provided.
  • the way from the collar to the adjacent one Housing of the vacuum interrupter in the form of the cover part short and so that rapid heat dissipation is possible.
  • the lifting conductor and the fixed conductor are arranged in this way in the vacuum interrupter are that their contact pieces with respect to the longitudinal extent (longitudinal direction) the vacuum interrupter in extreme asymmetry close to that Fixed conductor adjacent cover part are arranged. This way, a shortest possible route for heat transport by heat conduction from the Contact piece of the fixed contact to the housing of the vacuum interrupter allows and thus the structural strength of the cover part in this area improved.
  • the heat department is also further developed by the vacuum interrupter improved according to the invention in that the contact carrier on his side facing away from the flange-like collar as a cylindrical shaft with a Outside diameter smaller than the collar, in particular the same or is formed smaller than the outer diameter of the contact piece.
  • Prefers is an arrangement of the fixed contact carrier of the fixed conductor of a vacuum interrupter with a flange-like collar, which the contact piece laterally cantilevered, and a subsequent shaft.
  • the heat dissipation will also improved in that according to the proposal of the innovation of the contact carrier of the fixed conductor with its flange-like collar on the metallic Cover part of the vacuum interrupter lies on the inside. Is preferred here the cover part is made of good heat-conducting copper.
  • this shield surrounding the contact pieces spaced to manufacture from copper, this shield as close as possible to the contact pieces is brought up and at their base with the fixed contact carrier or the cover part receiving this is connected by soldering. On in this way the radiant heat collected by the screen can be applied immediately can be derived very quickly in the cover part. This allows the shield in addition to dissipating radiant heat from the contact pieces runs out, be used.
  • the measures according to the invention of improved and faster heat dissipation of the contact surfaces of the contact pieces improve the Nominal current carrying capacity of the vacuum interrupter and the switching capacity of the same, because the heating of the contact surface can be reduced quickly.
  • Fig. 1 shows the structure of a vacuum interrupter 1 with one of the metallic pot-like cover parts 5, 6 with an insulator ring arranged between them 7 trained housing, the switch room (vacuum interrupter) 100 surrounds.
  • the conductors are coaxial with the longitudinal axis X of the vacuum interrupter 1 arranged, the fixed conductor 3 with the contact carrier 30 made of copper attached contact piece 31 and the contact carrier 30 through an opening the cover part 5 for connection to the power line from the vacuum interrupter is brought out.
  • the movable ladder or lifting ladder 2 comprises the contact carrier 20 made of copper with the contact piece 21, the Contact carrier 20 with its long shaft through an opening of the second Cover part 6 is brought out and the movement of the lifting conductor 2 by means a bellows 9 which is arranged within the vacuum interrupter, and which is soldered on the inside of the cover part 6 in the area 15 and is firmly connected at its other end in the area 13 to the lifting ladder 2, for example by soldering.
  • the stroke movement of the stroke guide 2 is through Arrow P indicated.
  • the stroke conductor is guided through the guide bushing 91.
  • the cover part 6 is like the cover part 5 with the insulator 7 via solder connections 14, 11 connected, the cover part 5 is also connected to the fixed conductor 3 connected via a solder joint 10, which causes the tightness of the vacuum interrupter 100 (control room) is guaranteed.
  • the contact surface heats up and it must be guaranteed be that this contact surface when the rated current in the Continuous operation not overheated. So it is sufficient for one and sufficiently rapid heat dissipation from the contact surface to wear.
  • the heat can only be obtained by conduction via the contact carrier 20 or 30 and to a small extent by heat radiation directly from the Contact surface are dissipated.
  • To enlarge the surface for the Heat dissipation is the contact carrier 20 of the lifting conductor 2 with one of its axial outgoing end leading out of the vacuum interrupter Provide bore 201 that comes close to the contact pieces. On in this way the surface of the contact carrier 20 over which the in the contact carrier heat can be dissipated, significantly increased.
  • FIG. 3 it is proposed, as in FIG. 3 can be seen and shown schematically, in this bore 201 an additional Use heat sink 23 which is led out of the bore.
  • a heat sink For example, a heat pipe known per se comes into question which, for example, converts the dissipated heat energy into heat of vaporization is made. 5 is the principle of operation of such a known heat pipe is shown schematically, see book “Effects of Physics and their Application" by M. v. Ardenne, Harry Deutsch Verlag, p. 760.
  • the heat pipe 23 has a heating zone, a transport zone and a cooling zone and includes inside adjacent to the Tube housing on a capillary layer, such that in the area of the heating zone Heat is introduced into the inside of the pipe and the circulating inside Medium warmed up and this due to the warming in the central area of the heat pipe is heated, for example in the form of steam and is cooled and condensed again in the area of the cooling zone and then runs back into the heating zone in the liquid phase, the heat in the cooling zone is discharged to the outside again. Variants of such Different versions of the heat pipe are possible.
  • the fixed contact 3 can also have such a central axial bore 303 be provided for the surface enlargement and thus faster Heat dissipation leads.
  • the central bore 303 of the fixed conductor 3 is designed as a screw thread and is used for screwing the power connection.
  • the improved and faster heat dissipation from the contact surface 31 of the fixed conductor 3 is achieved according to the invention in that that the contact carrier 30 in the adjacent to the contact piece 31 Area is widened so that it projects laterally with a collar 301, this collar also runs frusto-conical, as well Fig. 2 can be seen. Now there is a much improved and faster heat dissipation from the contact piece 31 into the adjacent contact carrier 30 of the fixed conductor 3.
  • the arrangement is such that the fixed conductor has a shaft 302, the outer diameter A3 of which in turn significantly smaller than the maximum outer diameter A1 of the above frustum-like collar 301.
  • the fixed contact 3 with the flange-like collar 301 both over the shaft 302 of the contact carrier and over the Contact piece 31 protrudes laterally, on the metallic cover part 5 of the housing rests on the inside. In this way there is one in this support area given a large surface for heat dissipation to the outside. That's the area designated by 10 according to FIGS. 1 and 2.
  • the dimensions of the contact carrier and the contact piece depend on the performance of the vacuum interrupter and their construction.
  • the conical Waste can have an angle ⁇ in the range of approximately 25 to 40 °.
  • a further improvement in heat dissipation is experienced by the invention designed vacuum interrupter according to FIG. 1 in that the contact pieces 21, 31 in extreme asymmetry with respect to the longitudinal extension of the Vacuum interrupter 1 are arranged within which, if possible near the attachment point and the passage of the fixed conductor 3 on the cover part 5.
  • the length H2 is the vacuum interrupter 1 in relation to the contact point of the contact pieces 21, 31, which of the same reference point of the cover side 5, in which the fixed conductor 3 is arranged, which is designated H3, is set.
  • the asymmetry is characterized by a ratio of H3 to H2 in the range of 1 to 5 to 1 to 7. This short way of heat dissipation in the area of the fixed conductor for the contact surfaces 21, 31 also increases the nominal current carrying capacity the vacuum interrupter and also improves the structural strength cover 5.
  • the heat dissipation by heat radiation from the contact surface of the contact pieces 21, 31 can furthermore be arranged by the arrangement of a shield 4 in the form of a cylindrical pipe section made of copper, with as much as possible close proximity to the contact pieces 21, 31 in the vacuum interrupter 100 is arranged can be achieved.
  • the cylindrical shield, see 1 is immediately adjacent to the collar 301 of the fixed contact carrier 30 attached to the lid part 5, also by soldering, so that the shield 4 recorded heat radiation also in the lid 5 and so that can be derived to the outside.
  • FIG. 4 schematically shows the measures with which in the case of a vacuum interrupter 1 with a lifting conductor 2 and a fixed conductor 3 according to Fig. 1 additional heat dissipation is made possible.
  • An essential one improved heat dissipation is in the area of the fixed contact 3 by the Formation of the fixed contact with a substantially T-shaped cross section reached over the contact piece projecting flange, which at the same time on the Cover part rests and allows improved heat dissipation to the outside.
  • heat is also radiated through the shielding and drained the metallic lid to the outside.

Landscapes

  • High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Thermally Actuated Switches (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vakuumschaltröhre mit einem in einer Vakuumschaltkammer angeordneten Hubleiter, umfassend einen Kontaktträger und ein Kontaktstück, sowie einen Festleiter, umfassend einen Kontaktträger und ein Kontaktstück und eine gegebenenfalls zylinderförmige die Kontaktstücke beabstandet umgebende Abschirmung, wobei die Vakuumschaltkammer von zwei über einen Isolatorring verbundenen metallischen Deckelteilen gebildet ist, in denen jeweils einer der Kontaktträger befestigt und aus der Vakuumschaltkammer herausgeführt ist, wobei zur Verbesserung der Nennstromtragfähigkeit und Ableitung von Wärme von der Oberfläche der Kontaktstücke die Oberfläche mindestens eines Kontaktträgers durch Ausbildung einer axialen zum aus der Vakuumschaltkammer herausgeführten Ende des Kontaktträgers verlaufenden Bohrung, die an Atmosphärendruck angrenzt, vergrößert ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vakuumschaltröhre mit einem in einer Vakuumschaltkammer angeordneten Hubleiter, umfassend einen Kontaktträger und ein Kontaktstück, sowie einen Festleiter, umfassend einen Kontaktträger und ein Kontaktstück und gegebenenfalls eine zylinderförmige die Kontaktstücke beabstandet umgebende Abschirmung, wobei die Vakuumschaltkammer von zwei über einen Isolatorring verbundenen metallischen Deckelteilen gebildet ist, in denen jeweils einer der Kontaktträger befestigt und aus der Vakuumschaltkammer herausgeführt ist.
Bei der Konstruktion von Vakuumschaltröhren ist darauf zu achten, daß diese eine möglichst hohe Nennstromtragfähigkeit aufweisen, wozu gewährleistet werden muß, daß die Kontaktoberflächen der Kontaktstücke sich bei der Führung des Nennstroms im Dauerbetrieb nicht unzulässig hoch erhitzen. Hierfür ist eine gute Wärmeabfuhr erforderlich. Die Wärme kann in einer Vakuumschaltröhre nur durch Wärmeleitung über den Kontaktträger und in einem geringen Maße durch Wärmestrahlung von der Oberfläche der Kontaktstücke abgeführt werden.
Bei bekannten Konstruktionen der Hubleiter und Festleiter werden die Kontaktträger als runde Kupferstempel oder Kupferbolzen ausgeführt, deren Durchmesser stets kleiner oder maximal gleich dem Durchmesser der Kontaktstücke ist, siehe beispielsweise DE 44 47 391 C1.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte und schnellere Wärmeabfuhr der Wärme von der Oberfläche der Kontaktstücke zu ermöglichen und die Wärme von der Oberfläche der Kontaktstücke möglichst schnell auf eine möglichst große Oberfläche zu verteilen, von der sie abgeführt oder von der aus sie in die freie Luft abgestrahlt werden kann.
Diese Aufgabe wird bei einem Vakuumschalter der gattungsgemäßen Art dadurch gelöst, daß zur Verbesserung der Nennstromtragfähigkeit und Ableitung von Wärme von der Oberfläche der Kontaktstücke die Oberfläche mindestens eines Kontaktträgers durch Ausbildung einer axialen zum aus der Vakuumschaltkammer herausgeführten Ende des Kontaktträgers verlaufenden Bohrung, die an Atmosphärendruck angrenzt, vergrößert ist.
Die erfindungsgemäße Vergrößerung der Oberfläche des Kontaktträgers, die an den Atmosphärendruck angrenzt, ermöglicht, die Wärme von den Kontaktstücken schneller über die vergrößerte Oberfläche abzuführen und dann in die freie Luft abzustrahlen. Durch diese schnellere Ableitung der Wärme von der Oberfläche des Kontaktstückes wird das Schaltvermögen verbessert.
Die Wärmeableitung von den Kontaktoberflächen kann des weiteren durch Einsatz eines Kühlkörpers in die axiale Bohrung des Kontaktträgers verbessert werden.
Hierbei kann über den Kühlkörper eine Wärmeabstrahlung oder auch Umwandlung der abgeführten Energie in Verdampfungswärme erfolgen. Bevorzugt wird beispielsweise als Kühlkörper ein Wärmeüberträger, beispielsweise ein Wärmerohr, vorgesehen. In einem solchen Wärmerohr arbeitet das flüssige oder gasförmige Kühlmedium in einem Kreislauf und transportiert die Wärme, so daß sie nach außen abgeführt werden kann. Eine verbesserte Wärmeabfuhr von der Oberfläche der Kontakte gestattet eine höhere Leistung der Vakuumschaltröhre und/oder eine kleinere Bauform derselben. Verringerung des Platzbedarfes ist stets eine wirtschaftliche Forderung für die Schaltgeräteausführung.
Eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung der Vergrößerung der Oberfläche und verbesserten Wärmeabfuhr aus dem Bereich der Kontaktstücke besteht darin, daß mindestens ein Kontaktträger das angrenzende Kontaktstück seitlich flanschartig mit entsprechender Vergrößerung seiner Oberfläche überkragt. Dieser flanschartige Kragen verbessert die Abführung der Wärme aus dem Kontaktstück und ermöglicht eine direkte großflächige Einleitung in den angrenzenden Deckelteil der Vakuumschaltröhre, über dessen große Fläche eine optimale Abstrahlung der Wärme in die angrenzende freie Luft - Atmosphäre - ermöglicht ist. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des flanschartigen Kragens des Kontaktträgers, der das angrenzende Kontaktstück seitlich überragt, sieht die Ausbildung als flacher Kegelstumpf mit einer kurzen Höhe H1 und möglichst großer Differenz der Außendurchmesser A2 des Kontaktstückes zu dem maximalen Außendurchmesser A1 des Kragens - Kegelstumpfes - vor. Bevorzugt entspricht die Höhe H1 etwa der Hälfte der Differenz des maximalen Außendurchmessers des Kontaktträgers im Bereich des kegelstumpfartigen Flansches zu dem Außendurchmesser des Kontaktstückes. Die kegelstumpfartige Ausbildung ermöglicht eine gute schnelle Verteilung der von dem Kontaktstück auf den Festkontaktträger übergeleiteten Wärme, wobei die kurze Höhe des Kragens die schnelle Abführung in den angrenzenden Deckelteil der Vakuumschaltröhre ermöglicht. Je größer die Differenz zwischen dem Außendurchmesser des Kontaktstückes und dem Außendurchmesser des flanschartigen Kragens ist, desto schneller und mehr Wärme kann abgeführt werden. Dies ist jedoch auch abhängig von den übrigen Konstruktionsmerkmalen der Vakuumschaltröhre.
Obgleich der Kontaktträger des Hubleiters auf Grund seiner Größe, insbesondere wenn er aus gut wärmeleitendem Material, wie Kupfer, hergestellt ist, relativ viel Wärme aufnehmen kann und auch ableiten kann, ist es bevorzugt, den Hubleiter mit einer axialen Bohrung zu versehen, die die Oberfläche für die Ableitung der Wärme aus dem Kontaktträger an die Luft erheblich vergrößert. Zusätzlich kann diese Bohrung mit einem Wärmeüberträger, wie Kühlkörper, ausgerüstet werden. Auf diese Weise können größere Wärmemengen schneller abgeleitet werden.
Die Ausbildung des Kontaktträgers mit einem flanschartigen seitlich das Kontaktstück überragenden kegelstumpfförmigen Kragen wird bevorzugt für den Festleiter vorgesehen. Hier ist der Weg von dem Kragen zu dem angrenzenden Gehäuse der Vakuumschaltröhre in Gestalt des Deckelteiles kurz und damit eine schnelle Wärmeableitung ermöglicht.
Um die schnelle Wärmeableitung zumindest im Bereich des Festkontaktes, der mit einem flanschartigen Kragen ausgerüstet ist, weiter zu verbessern und die Wege kurz zu halten, wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, daß der Hubleiter und der Festleiter derartig in der Vakuumschaltkammer angeordnet sind, daß ihre Kontaktstücke in bezug auf die Längserstreckung (Längsrichtung) der Vakuumschaltröhre in extremer Asymmetrie nahe dem dem Festleiter benachbarten Deckelteil angeordnet sind. Auf diese Weise wird ein kürzestmöglicher Weg für den Wärmetransport durch Wärmeleitung von dem Kontaktstück des Festkontaktes zu dem Gehäuse der Vakuumschaltröhre ermöglicht und damit die Gestaltfestigkeit des Deckelteiles in diesem Bereich verbessert.
Die Wärmeabteilung wird auch durch Weiterbildung der Vakuumschaltröhre gemäß der Erfindung dadurch verbessert, daß der Kontaktträger an seiner dem flanschartigen Kragen abgewandten Seite als zylindrischer Schaft mit einem Außendurchmesser kleiner als der Kragen, insbesondere gleich oder kleiner als der Außendurchmesser des Kontaktstückes ausgebildet ist. Bevorzugt ist eine Anordnung der Festkontaktträger des Festleiters einer Vakuumschaltröhre mit einem flanschartigen Kragen, der das Kontaktstück seitlich überkragt, und einem sich anschließenden Schaft. Die Wärmeableitung wird auch dadurch verbessert, daß gemäß dem Vorschlag der Neuerung der Kontaktträger des Festleiters mit seinem flanschartigen Kragen auf dem metallischen Deckelteil der Vakuumschaltröhre innenseitig aufliegt. Bevorzugt ist hierbei das Deckelteil aus gut Wärme leitendem Kupfer ausgebildet.
Zur Verbesserung der Ableitung von Strahlungswärme der Kontaktstücke wird vorgeschlagen, die die Kontaktstücke beabstandet umgebende Abschirmung aus Kupfer zu fertigen, wobei diese Abschirmung möglichst nahe an die Kontaktstücke herangeführt ist und an ihrem Fußpunkt mit dem Festkontaktträger bzw. dem diesen aufnehmenden Deckelteil durch Lötung verbunden ist. Auf diese Weise kann die von dem Schirm aufgefangene Strahlungswärme unmittelbar in den Deckelteil sehr schnell abgeleitet werden. Damit kann die Abschirmung zusätzlich zur Ableitung von Strahlungswärme, die von den Kontaktstücken ausgeht, genutzt werden.
Die erfindungsgemäßen Maßnahmen der verbesserten und schnelleren Wärmeableitung von den Kontaktoberflächen der Kontaktstücke verbessern die Nennstromtragfähigkeit der Vakuumschaltröhre und das Schaltvermögen derselben, da die Aufheizung der Kontaktoberfläche schnell reduzierbar ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen
Fig. 1:
den Querschnitt durch eine Vakuumschaltröhre mit Hubleiter und Festleiter
Fig. 2:
auszugsweise den Querschnitt eines Festkontaktes mit angrenzenden Bauteilen der Vakuumschaltröhre
Fig. 3:
einen Hubleiter im Querschnitt
Fig. 4:
die Vakuumschaltröhre gemäß Fig. 1 im Querschnitt mit Angaben zum Wärmefluß
Fig. 5:
schematische Darstellung eines Wärmerohres.
Fig. 1 zeigt den Aufbau einer Vakuumschaltröhre 1 mit einem aus den metallischen topfartigen Deckelteilen 5, 6 mit dazwischen angeordnetem Isolatorring 7 ausgebildeten Gehäuse, das den Schaltraum (Vakuumschaltkammer) 100 umgibt. Die Leiter sind koaxial zur Längsachse X der Vakuumschaltröhre 1 angeordnet, wobei der Festleiter 3 den Kontaktträger 30 aus Kupfer mit darauf befestigtem Kontaktstück 31 umfaßt und der Kontaktträger 30 durch eine Öffnung des Deckelteiles 5 für den Anschluß an die Stromleitung aus der Vakuumschaltkammer herausgeführt ist. Der bewegliche Leiter oder Hubleiter 2 umfaßt den Kontaktträger 20 aus Kupfer mit dem Kontaktstück 21, wobei der Kontaktträger 20 mit seinem langen Schaft durch eine Öffnung des zweiten Deckelteiles 6 herausgeführt ist und die Bewegung des Hubleiters 2 mittels eines Faltenbalges 9, der innerhalb der Vakuumschaltkammer angeordnet ist, und der auf der Innenseite des Deckelteiles 6 im Bereich 15 angelötet ist und an seinem anderen Ende im Bereich 13 mit dem Hubleiter 2 fest verbunden ist, beispielsweise durch Lötung. Die Hubbewegung des Hubleiters 2 ist durch Pfeil P angedeutet. Der Hubleiter wird durch die Führungsbuchse 91 geführt. Das Deckelteil 6 ist ebenso wie das Deckelteil 5 mit dem Isolator 7 über Lötverbindungen 14, 11 verbunden, ebenso ist das Deckelteil 5 mit dem Festleiter 3 über eine Lötverbindung 10 verbunden, wodurch die Dichtigkeit der Vakuumschaltkammer 100 (Schaltraum) gewährleistet ist.
Im Dauerbetrieb bei der Führung des Nennstroms, d.h. geschlossenen Kontakten 21, 31, erwärmt sich die Kontaktoberfläche und es muß gewährleistet werden, daß diese Kontaktoberfläche sich bei der Führung des Nennstroms im Dauerbetrieb nicht unzulässig hoch erhitzt. Es ist also für eine ausreichende und ausreichend schnelle Wärmeableitung von der Kontaktoberfläche Sorge zu tragen. Die Wärme kann nur durch Wärmeleitung über die Kontaktträger 20 bzw. 30 und in einem geringen Maße durch Wärmestrahlung direkt von der Kontaktoberfläche abgeführt werden. Zur Vergrößerung der Oberfläche für die Wärmeableitung ist der Kontaktträger 20 des Hubleiters 2 mit einer von seinem aus der Vakuumschaltkammer herausgeführten Ende ausgehenden axialen Bohrung 201 versehen, die bis nahe an die Kontaktstücke heranreicht. Auf diese Weise wird die Oberfläche des Kontaktträgers 20, über welche die in dem Kontaktträger eingeleitete Wärme abgeleitet werden kann, erheblich vergrößert. In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, wie aus der Fig. 3 ersichtlich und schematisch dargestellt, in diese Bohrung 201 zusätzlich einen Kühlkörper 23 einzusetzen, der aus der Bohrung herausgeführt ist. Als Kühlkörper kommt beispielsweise ein an sich bekanntes Wärmerohr in Frage, bei dem beispielsweise die Umwandlung der abgeführten Wärmeenergie in Verdampfungswärme vorgenommen wird. In der Fig. 5 ist das Funktionsprinzip eines derartigen an sich bekannten Wärmerohres schematisch dargestellt, siehe Buch "Effekte der Physik und ihre Anwendung" von M. v. Ardenne, Harry Deutsch Verlag, S. 760. Das Wärmerohr 23 weist eine Heizzone, eine Transportzone und eine Kühlzone auf und umfaßt im Inneren angrenzend an das Rohrgehäuse eine Kapillarschicht auf, dergestalt, daß im Bereich der Heizzone Wärme in das Rohrinnere eingeleitet wird und das im Inneren zirkulierende Medium erwärmt und dieses auf Grund der Erwärmung im zentralen Bereich des Wärmerohres erwärmt, beispielsweise übergegangen in Dampfform aufsteigt und hier im Bereich der Kühlzone wieder abgekühlt wird und kondensiert und dann in der Flüssigphase in die Heizzone zurückläuft, wobei die Wärme in der Kühlzone nach außen wieder abgeführt wird. Varianten eines solchen Wärmerohres sind in verschiedenen Ausführungen möglich.
Mit der Ausbildung des Hubleiters mit einer großen axialen Bohrung, wodurch die Oberfläche des Leiters vergrößert wird und zu dem der Einsatz eines weiteren Kühlkörpers zur verbesserten Wärmeabfuhr ermöglicht wird, schafft eine Wärmeableitung mit einer Oberfläche, die nun außerhalb der Vakuumschaltkammer an den Atmosphärendruck angrenzt. Die mit dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Hubleiters bewirkte schnellere Ableitung der Wärme von der Oberfläche des beweglichen Kontaktes führt zur Verbesserung des Schaltvermögens und verbesserten Nennstromtragfähigkeit.
Auch der Festkontakt 3 kann mit einer solchen zentralen axialen Bohrung 303 versehen werden, die zur Oberflächenvergrößerung und damit schnelleren Wärmeableitung führt. Üblicherweise wird jedoch die zentrale Bohrung 303 des Festleiters 3 als Schraubgewinde ausgeführt und dient der Verschraubung des Stromanschlusses. Die verbesserte und schnellere Wärmeableitung von der Kontaktoberfläche 31 des Festleiters 3 wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß der Kontaktträger 30 in dem an das Kontaktstück 31 angrenzenden Bereich verbreitert ausgeführt ist, so daß er mit einem Kragen 301 seitlich vorsteht, wobei dieser Kragen zusätzlich kegelstumpfförmig verläuft, wie auch aus Fig. 2 ersichtlich. Nun ist eine wesentlich verbesserte und schnellere Wärmeableitung aus dem Kontaktstück 31 in den anliegenden Kontaktträger 30 des Festleiters 3 ermöglicht. Des weiteren ist die Anordnung so getroffen, daß der Festleiter einen Schaft 302 aufweist, dessen Außendurchmesser A3 wiederum erheblich kleiner als der maximale Außendurchmesser A1 des vorstehenden kegelstumpfartigen Kragens 301 ist. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Festkontakt 3 mit dem flanschartigen Kragen 301, der sowohl über den Schaft 302 des Kontaktträgers als auch über das Kontaktstück 31 seitlich vorsteht, auf dem metallischen Deckelteil 5 des Gehäuses innenseitig aufliegt. Auf diese Weise ist in diesem Auflagebereich eine große Oberfläche für die Wärmeableitung nach außen gegeben. Das ist der mit 10 bezeichnete Bereich gemäß Fig. 1 und 2. Die Abmessungen des Kontaktträgers sowie des Kontaktstückes richten sich nach der Leistung der Vakuumschaltröhre und deren Bauart. Es ist jedoch angestrebt, um eine möglichst schnelle Verteilung und Ableitung der Wärme aus dem Festkontaktleiter zu ermöglichen, den Festkontaktträger 30 in einer Art T-Form, im Querschnitt betrachtet, mit kegelförmigen Kragen mit seiner kurzer Höhe H1 bei möglichst großer Differenz der Durchmesser A1 und A2 auszubilden. Der kegelförmige Abfall kann einen Winkel α im Bereich von etwa 25 bis 40° aufweisen.
Eine weitere Verbesserung der Wärmeabfuhr erfährt die erfindungsgemäße ausgestaltete Vakuumschaltröhre gemäß Fig. 1 dadurch, daß die Kontaktstücke 21, 31 in extremer Asymmetrie in bezug auf die Längserstreckung der Vakuumschaltröhre 1 innerhalb derer angeordnet sind, und zwar möglichst nahe der Befestigungsstelle und dem Durchgang des Festleiters 3 am Deckelteil 5. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist die Länge H2 der Vakuumschaltröhre 1 ins Verhältnis zu setzen zu der Kontaktierungsstelle der Kontaktstücke 21, 31, welche von dem gleichen Bezugspunkt der Deckelseite 5, in der der Festleiter 3 angeordnet ist, welche mit H3 bezeichnet ist, gesetzt ist. Die Asymmetrie wird durch ein Verhältnis von H3 zu H2 im Bereich von 1 zu 5 bis 1 zu 7 gekennzeichnet. Dieser kurze Weg der Wärmeableitung im Bereich des Festleiters für die Kontaktoberflächen 21, 31 erhöht ebenfalls die Nennstromtragfähigkeit der Vakuumschaltröhre und verbessert darüber hinaus die Gestaltfestigkeit des Deckels 5.
Die Wärmeabfuhr durch Wärmestrahlung von der Kontaktoberfläche der Kontaktstücke 21, 31 kann des weiteren durch die Anordnung einer Abschirmung 4 in Gestalt eines zylindrischen Rohrabschnittes aus Kupfer, der mit möglichst großer Annäherung an die Kontaktstücke 21, 31 in der Vakuumschaltkammer 100 angeordnet ist, erreicht werden. Die zylinderförmige Abschirmung, siehe Fig. 1 ist unmittelbar neben dem Kragen 301 des Festkontaktträgers 30 auf dem Deckelteil 5 befestigt, ebenfalls durch Lötung, so daß die von der Abschirmung 4 aufgenommene Wärmestrahlung ebenfalls in den Deckel 5 und damit nach außen abgeleitet werden kann.
In der Fig. 4 ist zusammenfassend schematisch dargestellt, mit welchen Maßnahmen bei einer Vakuumschaltröhre 1 mit Hubleiter 2 und Festleiter 3 gemäß Fig. 1 zusätzliche Wärmeabfuhr ermöglicht wird. Eine zusätzliche Wärmeabfuhr im Bereich des Hubleiters 2 wird über die axiale Bohrung 201 gegebenenfalls unter zusätzlichem Einsatz eines Kühlkörpers erreicht. Eine wesentlich verbesserte Wärmeabfuhr wird im Bereich des Festkontaktes 3 durch die Ausbildung des Festkontaktes mit im wesentlichen T-förmigen Querschnitt mit über das Kontaktstück überkragendem Flansch erreicht, der zugleich auf dem Deckelteil aufliegt und hier eine verbesserte Wärmeableitung nach außen ermöglicht. Des weiteren wird auch Wärme über Wärmestrahlung über die Abschirmung und den metallischen Deckel nach außen abgeführt.

Claims (12)

  1. Vakuumschaltröhre mit einem in einer Vakuumschaltkammer angeordneten Hubleiter, umfassend einen Kontaktträger und ein Kontaktstück, sowie einen Festleiter, umfassend einen Kontaktträger und ein Kontaktstück und eine gegebenenfalls zylinderförmige die Kontaktstücke beabstandet umgebende Abschirmung, wobei die Vakuumschaltkammer von zwei über einen Isolatorring verbundenen metallischen Deckelteilen gebildet ist, in denen jeweils einer der Kontaktträger befestigt und aus der Vakuumschaltkammer herausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung der Nennstromtragfähigkeit und Ableitung von Wärme von der Oberfläche der Kontaktstücke die Oberfläche mindestens eines Kontaktträgers durch Ausbildung einer axialen zum aus der Vakuumschaltkammer herausgeführten Ende des Kontaktträgers verlaufenden Bohrung, die an Atmosphärendruck angrenzt, vergrößert ist.
  2. Vakuumschaltröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ableitung der Wärme ein Kühlkörper in die axiale Bohrung des Kontaktträgers eingesetzt ist.
  3. Vakuumschaltröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlkörper ein Wärmerohr vorgesehen ist.
  4. Vakuumschaltröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Kontaktträger das angrenzende Kontaktstück seitlich flanschartig mit entsprechender Vergrößerung seiner Oberfläche überkragt.
  5. Vakuumschaltröhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der flanschartige Kragen als flacher Kegelstumpf mit einer kurzen Höhe (H1) und möglichst großer Differenz der Außendurchmesser (A2) des Kontaktstückes zu dem maximalen Außendurchmesser (A1) des Kragens des Kontaktträgers ausgebildet ist.
  6. Vakuumschaltröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktträger (20) des Hubleiters (2) mit einer axialen aus der Vakuumschaltkammer herausführenden Bohrung (201) ausgebildet ist.
  7. Vakuumschaltröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktträger (30) des Festleiters (3) einen flanschartigen seitlich das Kontaktstück (31) überkragenden kegelstumpfförmigen Kragen (301) aufweist.
  8. Vakuumschaltröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubleiter und der Festleiter derartig in der Vakuumschaltkammer angeordnet sind, daß ihre Kontaktstücke (21, 31) in bezug auf die Längsachse (X) der Vakuumschaltkammer in extremer Asymmetrie nahe dem dem Festleiter (3) benachbarten Deckelteil (5) angeordnet sind.
  9. Vakuumschaltröhre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (H1) des flanschartigen Kragens (301) etwa der Hälfte der Differenz des Außendurchmessers (A1) des Kragens minus Außendurchmesser (A2) des Kontaktstückes beträgt.
  10. Vakuumschaltröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ableitung von Strahlungswärme der Kontaktstücke eine Abschirmung aus Kupfer die Kontaktstücke umgibt, wobei die Abschirmung an ihrem Fußpunkt mit dem Festkontaktträger (30) bzw. diesen aufnehmenden Deckelteil (5) durch Lötung verbunden ist.
  11. Vakuumschaltröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktträger an seiner dem flanschartigen Kragen abgewandten Seite als zylindrischer Schaft mit einem Außendurchmesser kleiner als der Kragen, insbesondere gleich oder kleiner als der Außendurchmesser des Kontaktstückes ausgebildet ist.
  12. Vakuumschaltröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktträger des Festleiters (3) mit seinem flanschartigen Kragen (301) auf dem metallischen Deckelteil (5) der Vakuumschaltröhre innenseitig aufliegt.
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