EP4205154B1

EP4205154B1 - Ein kontakt für eine vakuumschaltröhre und ein herstellungsverfahren für einen solchen

Info

Publication number: EP4205154B1
Application number: EP21782460.6A
Authority: EP
Inventors: Thomas Brauner; Denis Donner; Frank Graskowski; Uwe Jahnke; Klaus Oberndörfer
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 2020-09-30
Filing date: 2021-09-17
Publication date: 2026-04-01
Anticipated expiration: 2041-09-17
Also published as: CN116195020A; US20230368986A1; WO2022069263A1; EP4205154A1

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft einen Kontakt für eine Vakuumschaltröhre einer Nieder-, Mittel- oder Hochspannungsschaltanlage und ein Herstellungsverfahren für einen solchen Kontakt.

Technischer Hintergrund

In Nieder-, Mittel- und Hochspannungsschaltanlagen werden Vakuumröhren eingesetzt, um das Auftreten von Lichtbögen beim Schalten von Strömen möglichst weitgehend zu unterdrücken oder die Lichtbögen möglichst schnell zu löschen. Beim Schalten wird ein Bewegtkontakt entweder von einem Gegenkontakt entfernt (Öffnen des Schalters) oder mit dem Gegenkontakt zusammengeführt (Schließen des Schalters). Jeder Kontakt besteht dabei aus einem Kontaktstück, das den physischen und damit auch elektrischen Kontakt zu einem entsprechenden Gegenstück des anderen Kontaktes herstellt, und einem Kontaktstab, der als elektrischer Zu- beziehungsweise Ableiter fungiert. Das Kontaktstück weist meist einen größeren Querschnitt als der Kontaktstab auf, an dessen Ende es befestigt ist, um die der Beanspruchung durch einen Lichtbogen ausgesetzte Kontaktfläche zu vergrößern und die Belastung entsprechend über eine größere Fläche zu verteilen. Wegen der dennoch hohen Beanspruchung durch die Lichtbögen werden für das Kontaktstück mechanisch und chemisch widerstandsfähige Materialien gewählt, die jedoch mit hohen Kosten verbunden sind. Für den Kontaktstab hingegen stehen der Preis und eine gute elektrische Leitfähigkeit im Vordergrund. Kontaktstück und Kontaktstab werden daher gesondert gefertigt und bei der Herstellung eines Kontaktes miteinander verbunden.
Die Verbindung von Kontaktstab und Kontaktstück ist jedoch im Betrieb der Vakuumschaltröhre hohen mechanischen Belastungen unterworfen, da das Schließen des Schalters mit möglichst großer Geschwindigkeit durchgeführt wird und die Kontakte somit mit großer Geschwindigkeit aufeinanderprallen, um die Zeit des Auftretens eines Lichtbogens möglichst kurz zu halten. Aus diesem Grund ist es erstrebenswert, Kontaktstab und Kontaktstück mit einer hohen Zuverlässigkeit möglichst fest miteinander zu verbinden.
Im Zuge der Herstellung einer Vakuumröhre werden häufig die Komponenten der Vakuumröhre zuerst lösbar miteinander verbunden oder auch ohne Verbindung aufeinander aufgesetzt in einem Vakuumlötofen platziert, der Vakuumlötofen evakuiert und die losen oder lösbaren Komponenten der Vakuumröhre durch Erhitzen fest miteinander verbunden, wobei ein Vakuum im Inneren der Vakuumröhre eingeschlossen wird. Dabei können entweder vorgefertigte Kontakte oder ebenfalls lösbar oder lose miteinander verbundene Kontaktstäbe und -stücke verbaut werden, wobei im letztgenannten Fall die notwendige feste Verbindung von Kontaktstäben und -stücken erst durch das Erhitzen im Vakuumlötofen bewirkt wird. In beiden Fällen kann die Qualität der Verbindung zwischen Kontaktstück und Kontaktstab nach Abschluss der Fertigung nicht inspiziert werden, da der Kontakt im Inneren der fertigen Vakuumröhre liegt.
Die Erfindung macht es sich zur Aufgabe, einen verbesserten Kontakt und ein Verfahren zu seiner Herstellung einzuführen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch einen Kontakt gemäß Anspruch 1 und einem Verfahren gemäß Anspruch 9. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung bilden die Gegenstände der Unteransprüche.
Die Patentdokumente EP 1 022 760 A2 , CN 205 282 375 U , WO 2017/036711 A1 und US 2016/141119 A1 betreffen den Hintergrund der vorliegenden Erfindung. Die Patentdokumente DE 199 21 475 A1 und DE 196 32 573 A1 zeigen Kontakte, bei denen eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Kontaktstück und Kontaktstab hergestellt wird, bevor Kontaktstück und Kontaktstab miteinander verlötet werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft einen Kontakt für eine Vakuumschaltröhre einer Nieder-, Mittel- oder Hochspannungsschaltanlage. Der Kontakt umfasst einen sich entlang einer Längsachse des Kontaktes erstreckenden Kontaktstab mit einem ersten elektrisch leitfähigen Material und ein an einer Stirnfläche des Kontaktstabes befestigtes Kontaktstück mit einem zweiten elektrisch leitfähigen Material und einer von dem Kontaktstab abgewandten Kontaktfläche. Kontaktstab und Kontaktstück sind an einer Verbindungsfläche stoffschlüssig miteinander verbunden. Erfindungsgemäß weist wenigstens einer von Kontaktstab und Kontaktstück einen die Verbindungsfläche begrenzenden Wall auf, welcher sich senkrecht zur Längsachse erhebt, und so angeordnet ist, dass das Kontaktstück und der Kontaktstab außerdem durch eine quer zur Längsachse zwischen Kontaktstück und Kontaktstab wirkende Kraft kraftschlüssig miteinander verbunden sind.
Die kraftschlüssige Verbindung von Kontaktstab und Kontaktstück bewirkt vorteilhaft, dass beide Komponenten korrekt zueinander positioniert werden können, bevor die stoffschlüssige Verbindung hergestellt wird, und die kraftschlüssige Verbindung die beiden Komponenten während des Herstellens der stoffschlüssigen Verbindung in der gewünschten Position hält. Hierdurch wird ein Verrutschen der Komponenten zueinander verhindert und eine stoffschlüssige Verbindung hoher Qualität erreicht.
Beispielsweise kann ein Wall auf einer Mantelfläche des Kontaktstabes angeordnet sein, so dass der Wall gegen eine Innenfläche einer zu dem in die Kontaktscheibe eingepressten Ende des Kontaktstabs wenigstens näherungsweise komplementär geformten Aussparung in dem Kontaktstück presst und so die kraftschlüssige Verbindung zwischen Kontaktstück und Kontaktstab bewirkt. Ebenso kann der Wall auch auf der der Mantelfläche des Kontaktstabs zugewandten Innenfläche des Kontaktstücks angeordnet sein, wobei der Kontaktstab in den von dem Wall umschlossenen Raum eingeführt wird, um die kraftschlüssige Verbindung herzustellen. Selbstredend können auch Wälle sowohl an Kontaktstab als auch Kontaktstück vorgesehen sein, um die Stabilität der kraftschlüssigen Verbindung zu erhöhen. Es können auch an dem Kontaktstab und/oder dem Kontaktstück mehrere Wälle vorgesehen sein.
Ein Wall verläuft vorzugsweise entlang einer geschlossenen Linie, insbesondere entlang einer Kreislinie. Dadurch wird jeder Abschnitt des Walls mit einer gleichen Kraft belastet.
Dabei sind der Kontaktstab und das Kontaktstück miteinander verlötet, das heißt, die stoffschlüssige Verbindung von Kontaktstab und Kontaktstück ist durch Löten, insbesondere Hartlöten, hergestellt. Hierzu wird Lot als Beschichtung von Kontaktstück und/oder Kontaktstab, als Lötfolie oder in sonstiger Form, in dem zwischen Kontaktstab und Kontaktstück eingefassten Raum platziert, bevor die kraftschlüssige und schließlich die stoffschlüssige Verbindung hergestellt werden. Der Wall oder die Wälle bewirken dabei den erfindungsgemäßen zusätzlichen Vorteil, dass sie eine Barriere für das sich während des Herstellens der stoffschlüssigen Verbindung verflüssigende Lot bilden und dieses an dem gewünschten Ort halten.
Besonders bevorzugt verläuft der Wall konzentrisch um die Längsachse. Dadurch ist die Kraftwirkung des Walls in alle Richtungen gleichmäßig, so dass der Kontaktstab relativ zu dem Kontaktstück beim Herstellen der kraftschlüssigen Verbindung zentriert wird.
Bei vorteilhaften Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Kontakts ist ein wenigstens näherungsweise parallel zu dem Wall verlaufender Graben vorgesehen, der auf einer von der Kontaktfläche des Kontaktstücks abgewandten Seite des Walls angeordnet ist. Bei mehreren Wällen kann ein entsprechender Graben neben jedem der Wälle vorgesehen sein. Der Graben hat den Vorteil, dass Material des benachbarten Walls beim Herstellen der kraftschlüssigen Verbindung durch Verformung in den Graben gelangen beziehungsweise von diesem aufgenommen werden kann. Aus diesem Grund ist der Graben auch auf der von der Kontaktfläche des Kontaktstücks abgewandten Seite des Walls angeordnet. Durch das Vorhandensein eines Grabens kann eine kraftschlüssige Verbindung von höherer Qualität hergestellt werden, ohne dabei eine übermäßig große Presskraft aufwenden zu müssen. Das Volumen eines Grabens entspricht vorzugsweise wenigstens der Hälfte des Volumens des benachbarten Walls. Beispielsweise kann es wenigstens näherungsweise gleich dem Volumen des benachbarten Walls oder aber auch größer sein.
Das Kontaktstück kann einen Durchgang aufweisen, der eine erste Öffnung und eine zweite Öffnung besitzt, wobei die erste Öffnung zu der Kontaktfläche des Kontaktstücks geöffnet ist und wobei die zweite Öffnung zu einer von der Kontaktfläche des Kontaktstücks abgewandten Seite des Kontaktstücks geöffnet ist. Der Durchgang besitzt den Vorteil, dass zwischen dem Kontaktstück und dem Kontaktstab eingeschlossene Luft beim Herstellen der kraftschlüssigen Verbindung und schließlich auch beim Evakuieren des Vakuumlötofens entweichen kann, was die für das Herstellen der kraftschlüssigen Verbindung erforderliche Presskraft reduziert und die Qualität der stoffschlüssigen Verbindung zwischen Kontaktstück und Kontaktstab erhöht. Der Kontaktstab kann beispielsweise eine in dem Durchgang des Kontaktstücks angeordnete Ausformung besitzen. Die Ausformung kann die für das Herstellen der kraftschlüssigen Verbindung zur Verfügung stehende Fläche erhöhen.
Alternativ oder zusätzlich zu dem Durchgang des Kontaktstücks kann auch der Wall wenigstens einen Durchgang aufweisen, der eine erste Öffnung in einen von dem Kontaktstück und der Stirnfläche des Kontaktstabes umschlossenen Raum und eine zweite Öffnung in eine Umgebung des Kontaktes aufweist. Der Durchgang bewirkt, dass zwischen Kontaktstück und Kontaktstab eingeschlossene Luft während des Evakuierens des Vakuumlötofens entweichen kann, so dass eine störende Druckwirkung dieser Luft während des Erhitzens des Vakuumlötofens vermieden werden kann. Der wenigstens eine Durchgang kann während des Herstellens der stoffschlüssigen Verbindung von Kontaktstück und Kontaktstab durch Lot verschlossen werden, bleibt aber aufgrund der verschiedenartigen Materialien von Wall und Lot im fertigen Produkt nachweisbar. Der Durchgang kann beispielsweise als Durchgangsloch oder als bis zur Mauerkrone des Walls reichender Schlitz ausgeführt sein.
Beispielsweise kann der Wall eine Mehrzahl solcher Durchgänge aufweisen, welche wenigstens näherungsweise äquidistant angeordnet sind. Dadurch werden entlang des Walls gleiche mechanische Eigenschaften wie Bieg- und Verformbarkeit des Walls erreicht.
Besonders bevorzugt ist ein erster Wärmeausdehnungskoeffizient des ersten Materials größer als ein zweiter Wärmeausdehnungskoeffizient des zweiten Materials. Dadurch wird erreicht, dass sich die Kraft, mit der die kraftschlüssige Verbindung bewirkt wird, während des Erhitzens vergrößert, so dass die kraftschlüssige Verbindung mit geringem Kraftaufwand hergestellt werden kann und während des Herstellens der stoffschlüssigen Verbindung umso zuverlässiger und kräftiger wird.
Das erste Material kann Kupfer, Edelstahl oder eine Kupfer- oder Edelstahllegierung sein. Das zweite Material kann ein Kupfer-Chrom-Verbundwerkstoff, eine Wolfram-Kupfer-Verbindung oder eine Wolframkarbid-Metall-Verbindung wie Wolframkarbid-Silber oder Wolframkarbid-Kupfer sein.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Kontaktes ein. Es weist wenigstens die folgenden Schritte auf:

-- Bereitstellen des Kontaktstabes;
-- Bereitstellen des Kontaktstücks;
-- Platzieren von Lot in einem zwischen Kontaktstab (2) und Kontaktstück (3) eingefassten Raum;
-- kraftschlüssiges Verbinden von Kontaktstab und Kontaktstück durch Aufbringen einer Presskraft entlang der Längsachse; und
-- stoffschlüssiges Verbinden von Kontaktstab und Kontaktstück, nämlich durch Verlöten von Kontaktstab und Kontaktstück, durch Erhitzen von Kontaktstab und Kontaktstück.

Die oben beschriebenen besonderen Ausführungsformen des Kontaktes können ohne weiteres in entsprechende Ausbildungsformen des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens überführt werden.

Kurzbeschreibung der Abbildungen

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Abbildungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1: ein Beispiel einer Vakuumschaltröhre, in der ein erfindungsgemäßer Kontakt zum Einsatz kommen kann, in einer Schnittzeichnung;
Figur 2: ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kontaktes in einer Schnittzeichnung;
Figur 3: ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kontaktes in einer Schnittzeichnung;
Figur 4: ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kontaktes in einer Schnittzeichnung;
Figur 5: ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kontaktes in einer Schnittzeichnung;
Figur 6: ein fünftes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kontaktes in einer Schnittzeichnung;
Figur 7: ein sechstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kontaktes in einer Schnittzeichnung; und
Figur 8: ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Kontaktes.

Ausführliche Abbildungsbeschreibung

Figur 1 zeigt ein Beispiel einer Vakuumschaltröhre 100, in der ein erfindungsgemäßer Kontakt 1 zum Einsatz kommen kann, in einer Schnittzeichnung. Die Vakuumschaltröhre 100 umfasst zwei in einem Keramikgehäuse 7 einander gegenüberliegend angeordnete Kontakte 1, von denen üblicherweise einer als Bewegtkontakt und der andere als Festkontakt ausgeführt ist. Der Bewegtkontakt ist dabei entlang einer Bewegungsrichtung 4 innerhalb der Vakuumschaltröhre 100 verschiebbar, so dass jeweilige Kontaktflächen 14 der beiden Kontakte 1 miteinander in Berührung gebracht oder voneinander getrennt werden können. Ein flexibler Balg 5 sorgt dabei dafür, dass das in der Vakuumschaltröhre 100 herrschende Vakuum trotz der Bewegung des Bewegtkontaktes aufrechterhalten wird.
Jeder Kontakt 1 umfasst einen Kontaktstab 2, der sich entlang einer Längsachse 13 erstreckt, und ein an einem Ende des Kontaktstabes 2 befestigtes Kontaktstück 3 mit den einander gegenüberliegenden Kontaktflächen 14. Ein Schirm 6 dient dazu, die dahinterliegende Keramik vor Bedampfung mit Kontaktmaterial aus Schaltlichtbögen zu schützen und gegebenenfalls ein zwischen den Potentialen der Kontakte 1 liegendes Potential einzunehmen, wodurch das in der Vakuumschaltröhre 100 herrschende elektrische Feld vorteilhaft beeinflusst werden kann.
Figur 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kontaktes 1 in einer Schnittzeichnung. Der Kontaktstab 2 des Kontaktes 1 besitzt eine Ausformung 10, die in einen entsprechend geformten Durchgang 11 des Kontaktstücks 3 eingeführt ist. Die Ausformung 10 kann insbesondere zylindrisch geformt sein. Der Durchgang 11 besitzt den zusätzlichen Vorteil, dass zwischen dem Kontaktstab 2 und dem Kontaktstück 3 befindliches Gas beim Evakuieren des Vakuumlötofens entweichen kann. Bleibt Gas im Vakuumlötofen, kann es zu unerwünschten chemischen Reaktionen an den Oberflächen des Kontakts 1 und im Inneren der Vakuumschaltröhre 100 kommen. Außerdem kann eingeschlossenes Gas das Ausbilden einer stoffschlüssigen Verbindung hinreichender Qualität verhindern.
Erfindungsgemäß ist ein Wall 8 vorgesehen, der in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel an dem Kontaktstab 2 und genauer auf der Ausformung 10 des Kontaktstabs 2 angeordnet ist. Der Wall 8 umläuft die Ausformung 10 und kann somit einen Ring um diese herum darstellen. Der Ring kann insbesondere konzentrisch um die Längsachse 13 des Kontaktes 1 herum angeordnet sein. Der Wall 8 dient dazu, eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Kontaktstab 2 und Kontaktstück 3 herzustellen, bevor anschließend eine stoffschlüssige Verbindung hergestellt wird. Die kraftschlüssige Verbindung hält Kontaktstück 3 und Kontaktstab 2 relativ zueinander in der gewünschten Position für das Herstellen der stoffschlüssigen Position. Für letztere kann Lot 9, beispielsweise eine Lötfolie, zwischen dem Kontaktstab 2 und dem Kontaktstück 3 dort platziert werden, wo die stoffschlüssige Verbindung an einer Verbindungsfläche der beiden Teile bewirkt werden soll. Der Wall 8 dient dabei als eine Begrenzung der Verbindungsfläche, da das beim Herstellen der stoffschlüssigen Verbindung erhitzte und verflüssigte Lot 9 den Wall 8 nicht passieren kann. Dadurch wird verhindert, dass das verflüssigte Lot 9 den Bereich der Verbindungsfläche verlässt, wodurch die Qualität der stoffschlüssigen Verbindung beeinträchtigt und die Kontaktfläche 14 des Kontaktstücks 3 mit Lot kontaminiert werden kann.
Figur 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kontaktes 1 in einer Schnittzeichnung. Beim zweiten Ausführungsbeispiel ist das mit dem Kontaktstück 3 verbundene Ende des Kontaktstabes gestuft ausgebildet. Der Wall 8 begrenzt beim zweiten Ausführungsbeispiel die Verbindungsfläche auf ihrer anderen Seite. Das erste und das zweite Ausführungsbeispiel können vorteilhaft in einer Vakuumschaltröhre 100 kombiniert werden, wenn der obere Kontakt gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und der untere Kontakt gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel verwirklicht werden, da bei einer senkrechten Platzierung der Vakuumschaltröhre 100 im Vakuumlötofen das Lot 9 bei beiden Kontakten gegen die Wirkung der Schwerkraft am vorgesehenen Ort gehalten werden kann.
Figur 4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kontaktes 1 in einer Schnittzeichnung, bei dem zwei Wälle 8 vorgesehen sind, wodurch die Stärke der kraftschlüssigen Verbindung erhöht wird. Die Anordnung der Wälle 8 des hier gezeigten Ausführungsbeispiels hat zudem die Wirkung, dass sie die Verbindungsfläche zu beiden Seiten begrenzen, so dass das Lot 9 nicht den von den Wällen 8 begrenzten Raum verlassen kann, so dass die Verbindungsfläche, an der die stoffschlüssige Verbindung zustande kommt, scharf definiert ist.
Figur 5 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kontaktes 1 in einer Schnittzeichnung, das weitgehend dem zweiten Ausführungsbeispiel von Figur 3 entspricht. Der Unterschied zwischen den beiden Ausführungsbeispielen besteht darin, dass hier der Wall 8 nicht auf dem Kontaktstab 2 sondern auf dem Kontaktstück 3 angeordnet ist. Prinzipiell kann bei allen Ausführungsformen der Erfindung ein Wall 8 an dem Kontaktstab 2 oder dem Kontaktstück 3 angeordnet werden. Auch ist es möglich, einen oder mehrere Wälle sowohl an Kontaktstab 2 und dem Kontaktstück 3 vorzusehen. Allgemein wird jedoch das Material des Kontaktstabs 2 weicher und flexibler sein als das des Kontaktstücks 3, so dass ein Wall 8 auf dem Kontaktstab 2 das Herstellen der kraftschlüssigen Verbindung mit einer geringeren Presskraft erlaubt.
Figur 6 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kontaktes 1 in einer Schnittzeichnung, bei dem das Kontaktstück 3 in den Kontaktstab 2 eingelassen ist. Eine solche Ausführungsform kann gewählt werden, wenn der Wärmeausdehnungskoeffizient des Materials des Kontaktstücks 3 größer ist als der des Materials des Kontaktstabs 2. Dadurch dehnt sich das Kontaktstück 3 bei Erwärmung stärker aus als der Kontaktstab 2, so dass die Stärke der kraftschlüssigen Verbindung im Verlauf des Herstellens der stoffschlüssigen Verbindung vorübergehend erhöht wird. Dies ermöglicht, die kraftschlüssige Verbindung mit einer verhältnismäßig geringen Kraft herzustellen, wobei während des Lötvorgangs eine größere Kraft wirkt und Kontaktstück 3 und Kontaktstab 2 relativ zueinander in der gewünschten Position hält.
Figur 7 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kontaktes 1 in einer Schnittzeichnung, bei dem mehrere Wälle 8 vorgesehen sind, die jedoch im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der Figur 4 alle die Verbindungsfläche am selben Ende begrenzen. Solche Anordnungen von Wällen 8 sind selbstredend auch bei den anderen gezeigten Ausführungsformen möglich. Bei dem sechsten Ausführungsbeispiel sind zudem Gräben 12 vorgesehen, von denen jeder neben einem der Wälle 8 verläuft. Jeder Graben 12 ist dabei auf der von der Kontaktseite 14 abgewandten Seite des zugehörigen Walls 8 angeordnet. Dies besitzt den Vorteil, dass der Wall 8 flexibel wird und beim Herstellen der kraftschlüssigen Verbindung ein Teil des Materials des Walls 8 in den zugehörigen Graben 12 verschoben werden kann, wodurch einerseits die Anpressfläche der kraftschlüssigen Verbindung erhöht und gleichzeitig die maximale Anpresskraft der kraftschlüssigen Verbindung reduziert und vorteilhaft über die Fläche verteilt wird. Dadurch kann eine bessere kraftschlüssige Verbindung unter Aufwendung einer reduzierten Presskraft realisiert werden. Selbstredend kann ein solcher Graben 12 oder mehrere Gräben 12 auch bei den anderen gezeigten Ausführungsbeispielen vorgesehen werden.
Figur 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Kontaktes, welches in einem Startschritt S0 beginnt und mit einem Schritt S1 fortsetzt, in dem ein Kontaktstab bereitgestellt wird. In Schritt S2 wird ein passendes Kontaktstück bereitgestellt. In Schritt S3 wird Lot zwischen Kontaktstab und Kontaktstück platziert. Die Schritte S1, S2 und S3 können allgemein in beliebiger Reihenfolge oder auch gleichzeitig ausgeführt werden. Anschließend werden in Schritt S4 Kontaktstab und Kontaktstück kraftschlüssig verbunden, indem eine Presskraft entlang der Längsachse aufgebracht wird. In Schritt S5 werden Kontaktstab und Kontaktstück stoffschlüssig verbunden, was Teilschritte des Evakuierens eines Vakuumlötofens und des Erhitzens des Vakuumlötofens umfassen kann. Das Verfahren endet in einem Endschritt S6 nach Abkühlen des Vakuumlötofens und Fertigstellen des Kontaktes.
Die Erfindung wurde anhand von Abbildungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Ausführungsbeispiele dienen hierbei lediglich der besseren Verständlichkeit und sollen die Erfindung, die ausschließlich durch die nachfolgenden Patentansprüche definiert wird, nicht beschränken.

Bezugszeichenliste

1: Kontakt
2: Kontaktstab
3: Kontaktstück
4: Bewegungsrichtung
5: Balg
6: Schirm
7: Keramikgehäuse
8: Wall
9: Lot
10: Ausformung
11: Durchgang
12: Graben
13: Längsachse
14: Kontaktfläche

100: Vakuumschaltröhre

Claims

Ein Kontakt (1) für eine Vakuumschaltröhre (100) einer Nieder-, Mittel- oder Hochspannungsschaltanlage, der Kontakt (1) umfassend einen sich entlang einer Längsachse (13) des Kontaktes (1) erstreckenden Kontaktstab (2) mit einem ersten elektrisch leitfähigen Material und ein an einer Stirnfläche des Kontaktstabes befestigtes Kontaktstück (3) mit einem zweiten elektrisch leitfähigen Material und einer von dem Kontaktstab abgewandten Kontaktfläche (14), wobei Kontaktstück (3) und Kontaktstab (2) an einer Verbindungsfläche stoffschlüssig miteinander verbunden, nämlich miteinander verlötet, sind,
dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer von Kontaktstab (2) und Kontaktstück (3) einen die Verbindungsfläche begrenzenden und als Barriere für verflüssigtes Lot an der Verbindungsfläche wirkenden Wall (8) aufweist, welcher sich senkrecht zur Längsachse (13) erhebt und so angeordnet ist, dass das Kontaktstück (3) und der Kontaktstab (2) außerdem durch eine quer zur Längsachse (13) zwischen Kontaktstück (3) und Kontaktstab (2) wirkende Kraft kraftschlüssig miteinander verbunden sind.
Der Kontakt (1) des vorhergehenden Anspruchs, bei dem der Wall (8) konzentrisch um die Längsachse (13) verläuft.
Der Kontakt (1) eines der vorhergehenden Ansprüche, mit einem wenigstens näherungsweise parallel zu dem Wall (8) verlaufenden Graben (12), der auf einer von der Kontaktfläche (14) des Kontaktstücks (3) abgewandten Seite des Walls (8) angeordnet ist.
Der Kontakt (1) eines der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Kontaktstück (3) einen Durchgang (11) aufweist, der eine erste Öffnung und eine zweite Öffnung besitzt, wobei die erste Öffnung zu der Kontaktfläche (14) des Kontaktstücks (3) geöffnet ist und wobei die zweite Öffnung zu einer von der Kontaktfläche (14) des Kontaktstücks (3) abgewandten Seite des Kontaktstücks (3) geöffnet ist.
Der Kontakt (1) des vorhergehenden Anspruchs, bei dem der Kontaktstab (2) eine in dem Durchgang (11) des Kontaktstücks (3) angeordnete Ausformung (10) besitzt.
Der Kontakt (1) eines der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein erster Wärmeausdehnungskoeffizient des ersten Materials größer ist als ein zweiter Wärmeausdehnungskoeffizient des zweiten Materials.
Der Kontakt (1) eines der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das erste Material Kupfer, Edelstahl oder eine Kupfer- oder Edelstahllegierung ist.
Der Kontakt (1) eines der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das zweite Material ein Kupfer-Chrom-Verbundwerkstoff, eine Wolfram-Kupfer-Verbindung oder eine Wolframkarbid-Metall-Verbindung ist.
Ein Verfahren zum Herstellen eines Kontaktes (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche und mit den Schritten:
-- Bereitstellen des Kontaktstabes (2);

-- Bereitstellen des Kontaktstücks (3);

-- Platzieren von Lot in einem zwischen Kontaktstab (2) und Kontaktstück (3) eingefassten Raum;

-- kraftschlüssiges Verbinden von Kontaktstab (2) und Kontaktstück (3) durch Aufbringen einer Presskraft entlang der Längsachse (13); und

-- stoffschlüssiges Verbinden von Kontaktstab (2) und Kontaktstück (3), nämlich durch Verlöten von Kontaktstab (2) und Kontaktstück (3), durch Erhitzen von Kontaktstab (2) und Kontaktstück (3).