WO2009147034A1 - Vakuumschaltröhre - Google Patents

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WO2009147034A1
WO2009147034A1 PCT/EP2009/056400 EP2009056400W WO2009147034A1 WO 2009147034 A1 WO2009147034 A1 WO 2009147034A1 EP 2009056400 W EP2009056400 W EP 2009056400W WO 2009147034 A1 WO2009147034 A1 WO 2009147034A1
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WO
WIPO (PCT)
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hollow part
vacuum interrupter
end sleeve
diameter
rotationally symmetrical
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PCT/EP2009/056400
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English (en)
French (fr)
Inventor
Lydia Baron
Klaus Oberndörfer
Roman Renz
Holger Schumann
Ulf SCHÜMANN
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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Publication date
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Priority to EP09757417A priority patent/EP2283504A1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • 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
    • H01H33/662—Housings or protective screens
    • H01H33/66261—Specific screen details, e.g. mounting, materials, multiple screens or specific electrical field considerations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • 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
    • H01H33/662—Housings or protective screens
    • H01H33/66261—Specific screen details, e.g. mounting, materials, multiple screens or specific electrical field considerations
    • H01H2033/66292—Details relating to the use of multiple screens in vacuum switches

Definitions

  • the invention relates to a vacuum interrupter with a first contact piece arranged on a fixed contact pin and a second contact piece arranged on an axially movable contact pin and having at least two hollow-cylinder-shaped insulating parts which are parts of a housing of the vacuum interrupter.
  • Such vacuum interrupters usually have a vapor shield, which protects the inner surfaces of the insulating parts prior to the deposition of resulting during switching operations of metal vapor.
  • vapor screens can consist of several individual parts.
  • German Offenlegungsschrift DE 196 25 737 A1 discloses a vacuum interrupter with a vapor shield, which consists of two substantially cylindrical screen parts pushed one inside the other.
  • the invention has for its object to provide a vacuum interrupter, with the good shielding of the insulating parts before metal vapor large currents can be switched.
  • a vacuum interrupter with a arranged on a fixed contact pin first contact piece, arranged on an axially movable contact pin second contact piece, at least two hollow cylindrical insulating parts, between the end faces of a metal ring for holding a steam shield is attached to the metal ring rotationally symmetrical hollow part of the vapor shield is attached, at an open end of the hollow part, a tapered end sleeve is attached, and the diameter of the contact pieces is larger as the smallest diameter of the ferrule. It is particularly advantageous that the diameter of the contact pieces is greater than the smallest diameter of the ferrule. Contact pieces with a large diameter have a large contact surface; With these contacts high currents can be switched safely.
  • the tapered ferrule encloses the contacts, since their smallest diameter is smaller than the diameter of the contacts. Therefore, this ferrule in conjunction with the hollow part shields the contact pieces well and very effectively prevents precipitation of metal vapor generated during switching operations on the inner surface of the hollow cylindrical insulating parts.
  • the design of the steam shield with a hollow part and a tapered end sleeve also allows a convenient installation of the vacuum interrupter, since the first
  • Contact pin can be mounted with the contact pieces and only then the tapered ferrule can be placed on the hollow part.
  • the vacuum interrupter may be configured such that the rotationally symmetric hollow part has a tapered portion at the one open end, and the tapered portion has a rotationally symmetric circumferential recess which receives the ferrule.
  • the vacuum interrupter may also be configured such that the rotationally symmetrical hollow part has a second tapered section opposite the tapered section, and the second tapered section has a second rotationally symmetrical circumferential recess which receives a second ferrule.
  • the respective end sleeves can be mounted easily, quickly and precisely
  • the end sleeves are simply inserted into the corresponding recesses and later soldered to the hollow part during the closure soldering of the vacuum interrupter.
  • the vacuum interrupter can also be designed so that the second end sleeve tapers and the diameter of the contact pieces is larger than the smallest diameter of the second end sleeve.
  • the vacuum interrupter can be configured such that the rotationally symmetrical recess is recessed with respect to the outer surface of the hollow part, and the second rotationally symmetrical recess is recessed with respect to the inner surface of the hollow part.
  • the vacuum interrupter can be realized in such a way that the end sleeve bears against the outer surface of the hollow part and the second end sleeve rests against the inner surface of the hollow part.
  • the two preceding embodiments advantageously allow a particularly simple assembly of both the first end sleeve and the second end sleeve, since both the first end sleeve and the second end sleeve needs to be inserted only on the (outer or inner) surface of the hollow part in the corresponding recess and held by gravity in this recess until they are soldered to the hollow part in the subsequent soldering process.
  • the vacuum interrupter can be designed so that the hollow part and the end sleeves are made of sheet metal, wherein at least one of the end sleeves has a smaller sheet thickness than the hollow part. It is particularly advantageous that the ferrules can be processed easier because of their smaller sheet thickness than the hollow part. In particular, the end sleeves can be easily deformed to bring them into their desired shape.
  • the hollow part consisting of thicker sheet metal allows good heat dissipation of heat generated during switching operations; This also achieves a vacuum interrupter, with which high currents can be safely switched.
  • the vacuum interrupter can also be designed such that the side of the first and / or second ferrule facing away from the hollow part is rounded (for example by rolling in the sleeve material). Such a rounding off of the side of the end sleeve can be manufactured in a simple manufacturing process, and thus also cost-effectively, in particular due to the smaller sheet thickness of the end sleeve.
  • the design of the steam shield as a hollow part with one or two attached to the open sides of the hollow end sleeves is therefore also advantageous in terms of manufacturing, because the individual parts of the vapor shield, ie the hollow part and the one or two end sleeves considered in themselves, have simple geometric shapes and Therefore, relatively easy and inexpensive to produce.
  • the parts can be machined well galvanically, since they have only a few or only small semi-enclosed volumes (so-called scooping geometry elements) which cause problems in galvanic processes due to the poorly draining electrolyte liquids can.
  • the vacuum interrupter can also be configured such that the smallest diameter of the first and / or second end sleeve is between 50% and 80% of the diameter of the contact pieces. When choosing these diameters, a very good shielding of the insulating parts from metal vapor can be achieved, and due to the large diameter of the contact pieces with respect to the diameter of the ferrules, high electrical currents can be switched.
  • the vacuum interrupter can also be designed so that the fixed contact pin has a constriction in the region of the smallest diameter of the end sleeve and / or the axially movable contact pin has a constriction in the region of the smallest diameter of the second end sleeve.
  • the fixed contact pin is constricted in accordance with the contour of the first end sleeve.
  • the fixed contact pin is constricted in accordance with the contour of the rounded side of the first end sleeve.
  • the axially movable contact bolt is constricted in accordance with the contour of the second end sleeve.
  • the axially movable contact pin is constricted in accordance with the contour of the rounded side of the second ferrule. It is advantageous that is increased by the constriction of the contact pin of the insulation distance between the ferrule and the contact pin, so that the dielectric strength of the vacuum interrupter is increased.
  • the vacuum interrupter can also be designed so that at least one of the insulating parts on the opposite end face of the metal ring carries a further vapor shield, which realizes a labyrinthine separation or shielding of the insulating part of the contact pieces in cooperation with the content on the metal ring held vapor shield.
  • the interaction of the further vapor shield with the vapor shield supported on the metal ring advantageously achieves particularly good shielding of the insulating parts from metal vapor, since the metal vapor would have to travel a labyrinthine path between the two vapor shields in order to reach the inner surface of the insulating parts. which only comparatively few metal vapor particles succeed.
  • FIG. 1 an embodiment of a vacuum interrupter 1 according to the invention is shown in a sectional view.
  • the vacuum interrupter 1 has a fixed, fixed contact pin 5, which carries a first (fixed, fixed) contact piece 7.
  • a second (movable) contact piece 11 is attached on an axially movable contact pin 9.
  • the axially movable contact pin 9 is connected by means of a spring bellows 13 axially movable and vacuum-tight with a metal cap 15.
  • This metal cap 15 carries a sliding bearing 17, in which the axially movable contact pin 9 is guided.
  • the possible axial movement of the movable contact pin 9 is indicated by a double arrow 19.
  • the metal cap 15 is connected to a first insulating part 21, which has the shape of a hollow cylinder and is made of ceramic.
  • This first insulating part 21 is provided with a similar second insulating member 23 is connected.
  • the second insulating part 23 is connected to another metal cap 25, which completes the housing of the vacuum interrupter.
  • This further metal cap 25 is rigidly connected to the fixed contact pin 5, for example, the contact pin 5 is soldered into the metal cap 25.
  • a metal ring 27 is soldered, which carries a rotationally symmetrical hollow part 29 in the interior of the vacuum interrupter; this rotationally symmetrical hollow part 29 forms part of a vapor shield (center vapor shield) of the vacuum interrupter 1.
  • the metal ring 27 is soldered to the hollow part 29.
  • the rotationally symmetrical hollow part 29 tapers at its one open end, the rotationally symmetrical hollow part 29 has a tapered section 31 at one open end (taper 31). This conically tapered portion 31 of the hollow part 29 has at its open end a rotationally symmetrical recess (step or step, constriction, indentation) 33.
  • a first end sleeve 35 is inserted and soldered to the recess of the hollow part 29; the rotationally symmetrical recess 33 thus receives the first end sleeve 35 or represents a bearing, a holder or a support for the first end sleeve 35.
  • the first end sleeve 35 tapers conically in the direction of its free end; the side facing away from the hollow part 29 side of the first end sleeve 35 is rounded by rolling the sleeve material.
  • the diameter dl contacts 7 and 11 is greater than the smallest diameter d2 of the first ferrule 35. This ensures that with a good shielding of the insulating parts 21 and 23, the contact pieces 7 and 11 better exploit the interior of the vacuum interrupter 1 as in a vacuum interrupter, in which the diameter dl of the contact pieces 7 and 11 is smaller than the smallest diameter d2 of the first ferrule 35. Therefore, the contact pieces 7 and 11 have a large current flowing through the contact surface, so that comparatively large currents can be switched by means of the vacuum interrupter.
  • the rotationally symmetrical hollow part 29 is also tapered at its second open side, it has at its second open end a second tapered portion 37 (taper 37).
  • a second rotationally symmetrical recess (step, gradation) 39 is arranged, which receives a second ferrule 41.
  • gradation represents with respect to the outer surface of the conically tapered portion 37 is a circumferential bulge.
  • the second rotationally symmetric recess 39 stores, holds or carries the second ferrule 41st
  • the second ferrule 41 tapers towards its free end; the diameter dl of the contact pieces 7 and 11 is greater than the smallest diameter d2 of the second ferrule 41.
  • the rotationally symmetrical recess 33 is recessed relative to the outer surface of the hollow part 29, while the second rotationally symmetrical recess 39 is recessed with respect to the inner surface of the hollow part 29.
  • the first end sleeve 35 inserted in the first recess 33 bears against the outer surface of the hollow part 29, while the second end sleeve 41 inserted into the second recess 39 bears against the inner surface of the hollow part 29.
  • the second end sleeve 41 is rounded at its side facing away from the hollow part 29 side by rolling the sleeve material.
  • the hollow part 29, the first end sleeve 35 and the second end sleeve 41 are made of sheet metal, for example copper sheet or stainless steel sheet. At least one of the end sleeves 35 and 41 has a smaller sheet thickness than the hollow part 29.
  • the end sleeve and the end sleeves can be easily and inexpensively, in particular the end-side rounding of the end sleeves can be easily produced by rolling the comparatively thin sleeve material.
  • the smallest diameter of the first end sleeve 35 corresponds to the smallest diameter of the second end sleeve 41.
  • the first end sleeve 35 and the second end sleeve 41 may also have different sized smallest diameter. It is particularly advantageous if the smallest diameters d2 of the end sleeves are between 50% and 80% of the diameter d1 of the contact pieces 7 and 11. In the embodiment, this smallest diameter d2 of the ferrules 80% of the diameter dl of the contact pieces 7 and 11.
  • the fixed contact pin 5 has a constriction 42 in the region of the smallest diameter of the first end sleeve 35. In this case, the fixed contact pin 5 is constricted in accordance with the contour of the first end sleeve 35.
  • the fixed contact pin 5 is constricted in accordance with the contour of the rounded side of the first end sleeve 35.
  • the axially movable contact pin 9 has a constriction 44 in the region of the smallest diameter of the second end sleeve 41.
  • the axially movable contact pin 9 is constricted in accordance with the contour of the second end sleeve 41.
  • the axially movable contact pin 9 is constricted in accordance with the contour of the rounded side of the second end sleeve 41.
  • a further metal ring 43 is soldered, which carries a further vapor shield 45.
  • a further metal ring 47 is soldered between the second insulating part 23 and the further metal cap 25, which carries a further vapor shield 49.
  • the further vapor shield 49 forms, in cooperation with the vapor shield supported on the middle metal ring 27 (consisting of hollow part 29, first end sleeve 35 and second end sleeve 41), a labyrinthine separation of the contact pieces 7 and 11 from the inner surface of the second insulating part 23.
  • a vacuum interrupter with a vapor shield which has a rotationally symmetrical hollow part and at least one end sleeve fastened to an open end of the hollow part.
  • the smallest diameter of the tapered end sleeve is smaller than the diameter of the contact pieces, so that the ferrule far embraces or surrounds the contact pieces.
  • optimum shielding or separation of the insulating parts of the vacuum interrupter is achieved by the contact pieces.
  • the composite of ferrule and hollow part vapor shield in cooperation with another vapor shield of the vacuum interrupter forms a labyrinthine separation of the insulating part of the contact pieces.
  • the contact pieces Due to their diameter, which is larger than the smallest diameter of the end sleeve, the contact pieces can transmit comparatively large electrical currents.
  • the items of mid-vapor shield (hollow part, ferrule) can be easily and inexpensively manufactured due to their simple geometric design, which helps that the ferrule is made of thinner metal sheet than the hollow part.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vakuumschaltröhre mit einem an einem festen Kontaktbolzen (5) angeordneten ersten Kontaktstück (7), einem an einem axial beweglichen Kontaktbolzen (9) angeordneten zweiten Kontaktstück (11) und mindestens zwei hohlzylinderförmigen Isolierteilen (21, 23), zwischen deren Stirnflächen ein Metallring (27) zur Halterung eines Dampfschirms (29, 33, 41) befestigt ist. Dabei ist an dem Metallring (27) ein rotationssymmetrisches Hohlteil (29) des Dampfschirms befestigt, an einem offenen Ende des Hohlteils ist eine sich verjüngende Endhülse (35) befestigt, und der Durchmesser der Kontaktstücke (7, 11) ist größer als der kleinste Durchmesser der Endhülse (35).

Description

Beschreibung
Vakuumsehaltröhre
Die Erfindung betrifft eine Vakuumschaltröhre mit einem an einem festen Kontaktbolzen angeordneten ersten Kontaktstück und einen an einem axial beweglichen Kontaktbolzen angeordneten zweiten Kontaktstück und mit mindestens zwei hohlzy- linderförmigen Isolierteilen, welche Teile eines Gehäuses der Vakuumschaltröhre sind.
Solche Vakuumschaltröhren weisen üblicherweise einen Dampfschirm auf, welcher die Innenflächen der Isolierteile vor der Abscheidung von bei Schaltvorgängen entstehendem Metall- dampf schützt. Solche Dampfschirme können aus mehreren Einzelteilen bestehen. So ist aus der deutschen Offenlegungs- schrift DE 196 25 737 Al eine Vakuumschaltröhre mit einem Dampfschirm bekannt, der aus zwei im Wesentlichen zylindrischen, ineinander geschobenen Schirmteilen besteht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vakuumschaltröhre anzugeben, mit der bei guter Abschirmung der Isolierteile vor Metalldampf große Ströme geschaltet werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vakuumschaltröhre mit einem an einem festen Kontaktbolzen angeordneten ersten Kontaktstück, einem an einem axial beweglichen Kontaktbolzen angeordneten zweiten Kontaktstück, mindestens zwei hohlzylinderförmigen Isolierteilen, zwischen deren Stirnflächen ein Metallring zur Halterung eines Dampfschirms befestigt ist, wobei an dem Metallring ein rotationssymmetrisches Hohlteil des Dampfschirms befestigt ist, an einem offenen Ende des Hohlteils eine sich verjüngende Endhülse befestigt ist, und der Durchmesser der Kontaktstücke größer ist als der kleinste Durchmesser der Endhülse. Hierbei ist besonders vorteilhaft, dass der Durchmesser der Kontaktstücke größer ist als der kleinste Durchmesser der Endhülse. Kontaktstücke mit einem großen Durchmesser weisen eine große Kontaktfläche auf; mit diesen Kontaktstücken können hohe Ströme sicher geschaltet werden. Die sich verjüngende Endhülse umschließt die Kontaktstücke, da ihr kleinster Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Kontaktstücke. Daher schirmt diese Endhülse in Verbindung mit dem Hohlteil die Kontaktstücke gut ab und verhindert sehr effizient ein Niederschlagen von bei Schaltvorgängen entstehendem Metalldampf auf der Innenfläche der hohlzylinderförmigen Isolierteile. Die Ausgestaltung des Dampfschirms mit einem Hohlteil und einer sich verjüngenden Endhülse ermöglicht darüber hinaus eine bequeme Montage der Vakuumschaltröhre, da zuerst die
Kontaktbolzen mit den Kontaktstücken montiert werden können und erst danach die sich verjüngende Endhülse an dem Hohlteil angeordnet werden kann.
Die Vakuumschaltröhre kann so ausgestaltet sein, dass das rotationssymmetrische Hohlteil an dem einen offenen Ende einen sich verjüngenden Abschnitt aufweist, und der sich verjüngende Abschnitt eine rotationssymmetrische, umlaufende Vertiefung aufweist, die die Endhülse aufnimmt.
Die Vakuumschaltröhre kann auch so ausgestaltet sein, dass das rotationssymmetrische Hohlteil dem sich verjüngenden Abschnitt gegenüberliegend einen zweiten sich verjüngenden Abschnitt aufweist, und der zweite sich verjüngende Abschnitt eine zweite rotationssymmetrische umlaufende Vertiefung aufweist, die eine zweite Endhülse aufnimmt.
Mittels der rotationssymmetrischen Vertiefungen können die jeweiligen Endhülsen einfach, schnell und präzise montiert werden: Die Endhülsen werden einfach in die entsprechenden Vertiefungen eingelegt und später beim Verschlusslöten der Vakuumschaltröhre mit dem Hohlteil verlötet.
Die Vakuumschaltröhre kann auch so ausgestaltet sein, dass die zweite Endhülse sich verjüngt und der Durchmesser der Kontaktstücke größer ist als der kleinste Durchmesser der zweiten Endhülse. Mittels der zweiten Endhülse wird auch auf der zweiten Seite des Hohlteils eine effiziente Abschirmung der Kontaktstücke bei gleichzeitig einfacher Montierbarkeit der Vakuumschaltröhre erreicht.
Die Vakuumschaltröhre kann so ausgestaltet sein, dass die rotationssymmetrische Vertiefung bezüglich der Außenfläche des Hohlteils vertieft ist, und die zweite rotationssymmetrische Vertiefung bezüglich der Innenfläche des Hohlteils vertieft ist .
Die Vakuumschaltröhre kann so realisiert sein, dass die End- hülse an der Außenfläche des Hohlteils anliegt und die zweite Endhülse an der Innenfläche des Hohlteils anliegt. Die beiden vorstehenden Ausführungsformen ermöglichen vorteilhafterweise eine besonders einfache Montage sowohl der ersten Endhülse als auch der zweiten Endhülse, da sowohl die erste Endhülse als auch die zweite Endhülse lediglich auf die (äußere bzw. innere) Oberfläche des Hohlteils in die entsprechende Vertiefung eingelegt zu werden braucht und durch die Schwerkraft in dieser Vertiefung gehalten werden, bis sie beim nachfolgenden Lötprozess mit dem Hohlteil verlötet wer- den. Insbesondere ist es nicht notwendig, die erste Endhülse und/oder die zweite Endhülse bis zum Verlöten zu befestigen oder zu sichern. Die Vakuumschaltröhre kann so ausgestaltet sein, dass das Hohlteil und die Endhülsen aus Metallblech bestehen, wobei mindestens eine der Endhülsen eine geringere Blechdicke aufweist als das Hohlteil. Dabei ist insbesondere vorteilhaft, dass die Endhülsen aufgrund ihrer geringeren Blechdicke einfacher bearbeitet werden können als das Hohlteil. Insbesondere können die Endhülsen leicht verformt werden, um sie in ihre gewünschte Form zu bringen. Zusätzlich ermöglicht das aus dickerem Blech bestehende Hohlteil eine gute Wärmeablei- tung von bei Schaltvorgängen entstehender Wärme; auch dadurch wird eine Vakuumschaltröhre erreicht, mit der hohe Ströme sicher geschaltet werden können.
Die Vakuumschaltröhre kann auch so ausgestaltet sein, dass die vom Hohlteil wegweisende Seite der ersten und/oder zweiten Endhülse (z.B. durch Einrollen des Hülsenmaterials) abgerundet ist. Eine solche Abrundung der Seite der Endhülse lässt sich insbesondere aufgrund der geringeren Blechdicke der Endhülse fertigungstechnisch einfach und damit auch kos- tengünstig herstellen.
Die Ausgestaltung des Dampfschirms als Hohlteil mit einer oder zwei an den offenen Seiten des Hohlteils befestigten Endhülsen ist auch deshalb fertigungstechnisch vorteilhaft, weil die Einzelteile des Dampfschirms, d. h. das Hohlteil und die eine bzw. zwei Endhülsen für sich betrachtet, einfache geometrische Formen aufweisen und sich daher relativ einfach und kostengünstig herstellen lassen. Zusätzlich ist vorteilhaft, dass sich aufgrund dieser einfachen geometrischen For- men die Teile gut galvanisch bearbeiten lassen, da sie nur wenige bzw. nur kleine halbeingeschlossene Volumina (sog. schöpfende Geometrieelemente) aufweisen, welche bei galvanischen Prozessen aufgrund der daraus schlecht abfließenden Elektrolytflüssigkeiten Probleme verursachen können. Die Vakuumschaltröhre kann auch so ausgestaltet sein, dass der kleinste Durchmesser der ersten und/oder zweiten Endhülse zwischen 50% und 80% des Durchmessers der Kontaktstücke be- trägt. Bei der Wahl dieser Durchmesser lässt sich eine sehr gute Abschirmung der Isolierteile vor Metalldampf erreichen und es können aufgrund der bezüglich der Durchmesser der Endhülsen großen Durchmesser der Kontaktstücke hohe elektrische Ströme geschaltet werden.
Die Vakuumschaltröhre kann auch so ausgestaltet sein, dass der feste Kontaktbolzen im Bereich des kleinsten Durchmessers der Endhülse eine Einschnürung aufweist und/oder der axial bewegliche Kontaktbolzen im Bereich des kleinsten Durchmes- sers der zweiten Endhülse eine Einschnürung aufweist. Dabei ist der feste Kontaktbolzen entsprechend der Kontur der ersten Endhülse eingeschnürt. Insbesondere ist der feste Kontaktbolzen entsprechend der Kontur der abgerundeten Seite der ersten Endhülse eingeschnürt. Der axial bewegliche Kontakt- bolzen ist entsprechend der Kontur der zweiten Endhülse eingeschnürt. Insbesondere ist der der axial bewegliche Kontaktbolzen entsprechend der Kontur der abgerundeten Seite der zweiten Endhülse eingeschnürt. Dabei ist vorteilhaft, dass durch die Einschnürung des Kontaktbolzens der Isolationsab- stand zwischen der Endhülse und dem Kontaktbolzen vergrößert wird, so dass die Spannungsfestigkeit der Vakuumschaltröhre vergrößert wird.
Die Vakuumschaltröhre kann auch so ausgestaltet sein, dass mindestens eines der Isolierteile an der dem Metallring gegenüberliegenden Stirnfläche einen weiteren Dampfschirm trägt, der im Zusammenwirken mit dem an dem Metallring gehalterten Dampfschirm eine labyrinthartige Trennung bzw. Abschirmung des Isolierteils von den Kontaktstücken realisiert. Durch das Zusammenwirken des weiteren Dampfschirms mit dem an den Metallring gehalterten Dampfschirm wird vorteilhafterweise eine besonders gute Abschirmung der Isolierteile vor Metalldampf erreicht, da der Metalldampf - um zu der Innen- fläche der Isolierteile zu gelangen - einen labyrinthartigen Weg zwischen den beiden Dampfschirmen zurücklegen müsste, was nur vergleichsweise wenigen Metalldampfteilchen gelingt.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im Folgenden ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vakuumschaltröhre beschrieben. Dazu ist in der
Figur in einer teilweisen Schnittdarstellung eine Vakuumschaltröhre dargestellt.
In der Figur ist in einer Schnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vakuumschaltröhre 1 dargestellt. Dabei ist lediglich eine Hälfte der Vakuumschaltröhre 1 im Schnitt dargestellt, die andere Hälfte ist bezüglich einer Symmetrieachse bzw. Rotationsachse 3 symmetrisch ausgestaltet. Die Vakuumschaltröhre 1 weist einen festen, feststehenden Kontaktbolzen 5 auf, der ein erstes (festes, feststehendes) Kontaktstück 7 trägt. An einem axial beweglichen Kontaktbolzen 9 ist ein zweites (bewegliches) Kontaktstück 11 befestigt. Der axial bewegliche Kontaktbolzen 9 ist mittels eines Federbalgs 13 axial beweglich und vakuumdicht mit einer Metallkappe 15 verbunden. Diese Metallkappe 15 trägt ein Gleitlager 17, in dem der axial bewegliche Kontaktbolzen 9 geführt wird. Die mögliche axiale Bewegung des beweglichen Kontaktbolzens 9 ist mit einem Doppelpfeil 19 angedeutet.
Die Metallkappe 15 ist mit einem ersten Isolierteil 21 verbunden, welches die Form eines Hohlzylinders aufweist und aus Keramik besteht. Dieses erste Isolierteil 21 ist mit einem gleichartigen zweiten Isolierteil 23 verbunden. Das zweite Isolierteil 23 ist mit einer weiteren Metallkappe 25 verbunden, welche das Gehäuse der Vakuumschaltröhre vervollständigt. Diese weitere Metallkappe 25 ist starr mit dem festen Kontaktbolzen 5 verbunden, beispielsweise ist der Kontaktbolzen 5 in die Metallkappe 25 eingelötet.
Zwischen zwei aufeinander zuweisenden Stirnflächen des ersten Isolierteils 21 und des zweiten Isolierteils 23 ist ein Me- tallring 27 eingelötet, der im Inneren der Vakuumschaltröhre ein rotationssymmetrisches Hohlteil 29 trägt; diese rotationssymmetrische Hohlteil 29 bildet einen Teil eines Dampfschirms (Mitten-Dampfschirm) der Vakuumschaltröhre 1. Dabei ist der Metallring 27 mit dem Hohlteil 29 verlötet. Das rota- tionssymmetrische Hohlteil 29 verjüngt sich an seinem einen offenen Ende, das rotationssymmetrische Hohlteil 29 weist an dem einen offenen Ende einen sich verjüngenden Abschnitt 31 auf (Verjüngung 31) . Dieser sich konisch verjüngende Abschnitt 31 des Hohlteils 29 weist an dessen offenem Ende eine rotationssymmetrische Vertiefung (Stufe bzw. Abstufung, Einschnürung, Einbuchtung) 33 auf. In die Vertiefung 33 ist eine erste Endhülse 35 eingelegt und mit der Vertiefung des Hohlteils 29 verlötet; die rotationssymmetrische Vertiefung 33 nimmt also die erste Endhülse 35 auf bzw. stellt ein Lager, eine Halterung oder einen Träger für die erste Endhülse 35 dar. Die erste Endhülse 35 verjüngt sich in Richtung ihres freien Endes konisch; die von dem Hohlteil 29 wegweisende Seite der ersten Endhülse 35 ist durch Einrollen des Hülsenmaterials abgerundet.
Im Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser dl Kontaktstücke 7 und 11 größer als der kleinste Durchmesser d2 der ersten Endhülse 35. Dadurch wird erreicht, dass bei einer guten Abschirmung der Isolierteile 21 und 23 die Kontaktstücke 7 und 11 den Innenraum der Vakuumschaltröhre 1 besser ausnutzen als bei einer Vakuumschaltröhre, bei der der Durchmesser dl der Kontaktstücke 7 und 11 kleiner ist als der kleinste Durchmesser d2 der ersten Endhülse 35. Daher weisen die Kontaktstücke 7 und 11 eine große vom Strom durchflossene Kontaktfläche auf, so dass mittels der Vakuumschaltröhre vergleichsweise große Ströme geschaltet werden können.
Das rotationssymmetrische Hohlteil 29 ist auch an seiner zweiten offenen Seite verjüngt, es weist an seinem zweiten offenen Ende einen zweiten sich verjüngenden Abschnitt 37 auf (Verjüngung 37) . An diesem zweiten sich konisch verjüngenden Abschnitt 37 ist eine zweite rotationssymmetrische Vertiefung (Stufe, Abstufung) 39 angeordnet, die eine zweite Endhülse 41 aufnimmt. Die bezüglich der inneren Mantelfläche des sich konisch verjüngenden Abschnitts 37 als umlaufende Vertiefung 39 ausgebildete Abstufung stellt bezüglich der äußeren Mantelfläche des sich konisch verjüngenden Abschnitts 37 eine umlaufende Ausbuchtung dar. Die zweite rotationssymmetrische Vertiefung 39 lagert, haltert bzw. trägt die zweite Endhülse 41.
Die zweite Endhülse 41 verjüngt sich zu ihrem freien Ende hin; der Durchmesser dl der Kontaktstücke 7 und 11 ist größer als der kleinste Durchmesser d2 der zweiten Endhülse 41. Dabei ist die rotationssymmetrische Vertiefung 33 bezüglich der Außenfläche des Hohlteils 29 vertieft, während die zweite rotationssymmetrische Vertiefung 39 bezüglich der Innenfläche des Hohlteils 29 vertieft ist. Dadurch liegt die in die erste Vertiefung 33 eingelegte erste Endhülse 35 an der Außenfläche des Hohlteils 29 an, während die in die zweite Vertiefung 39 eingelegte zweite Endhülse 41 an der Innenfläche des Hohlteils 29 anliegt. Die zweite Endhülse 41 ist an ihrer vom Hohlteil 29 wegweisenden Seite durch Einrollen des Hülsenmaterials abgerundet.
Das Hohlteil 29, die erste Endhülse 35 und die zweite End- hülse 41 bestehen aus Metallblech, beispielsweise aus Kupferblech oder aus Edelstahlblech. Mindestens eine der Endhülsen 35 und 41 weist eine geringere Blechdicke auf als das Hohlteil 29. Dadurch lässt sich die Endhülse bzw. die Endhülsen einfach und kostengünstig herstellen, insbesondere die end- seitigen Abrundungen der Endhülsen lassen sich durch Einrollen des vergleichsweise dünnen Hülsenmaterials einfach herstellen .
Im Ausführungsbeispiel entspricht der kleinste Durchmesser der ersten Endhülse 35 dem kleinsten Durchmesser der zweiten Endhülse 41. In einem anderen Ausführungsbeispiel können die erste Endhülse 35 und die zweite Endhülse 41 auch unterschiedlich große kleinste Durchmesser haben. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die kleinsten Durchmesser d2 der End- hülsen zwischen 50 % und 80 % des Durchmessers dl der Kontaktstücke 7 und 11 betragen. Im Ausführungsbeispiel beträgt dieser kleinste Durchmesser d2 der Endhülsen 80 % des Durchmessers dl der Kontaktstücke 7 und 11. Untersuchungen haben gezeigt, dass bei einem kleinsten Durchmesser der Endhülsen d2 , welcher zwischen 50 und 80 % des Durchmessers dl der Kontaktstücke beträgt, sich eine Vakuumschaltröhre realisieren lässt, bei der die (die Kontaktstücke weit umgreifenden) Endhülsen eine besonders wirksame Abschirmung der Isolierteile vom Metalldampf gewährleisten. Zusätzlich kann aufgrund der Kontaktstücke, deren Durchmesser größer ist als der kleinste Durchmesser der Endhülsen, aufgrund der vergleichsweise großen Kontaktstückfläche ein großer elektrischer Strom geschaltet werden. Der feste Kontaktbolzen 5 weist im Bereich des kleinsten Durchmessers der ersten Endhülse 35 eine Einschnürung 42 auf. Dabei ist der feste Kontaktbolzen 5 entsprechend der Kontur der ersten Endhülse 35 eingeschnürt. Insbesondere ist der feste Kontaktbolzen 5 entsprechend der Kontur der abgerundeten Seite der ersten Endhülse 35 eingeschnürt. Alternativ oder zusätzlich weist der axial bewegliche Kontaktbolzen 9 im Bereich des kleinsten Durchmessers der zweiten Endhülse 41 eine Einschnürung 44 auf. Dabei ist der axial bewegliche Kon- taktbolzen 9 entsprechend der Kontur der zweiten Endhülse 41 eingeschnürt. Insbesondere ist der der axial bewegliche Kontaktbolzen 9 entsprechend der Kontur der abgerundeten Seite der zweiten Endhülse 41 eingeschnürt.
Zwischen dem ersten Isolierteil 21 und der Metallkappe 15 ist ein weiterer Metallring 43 eingelötet, welcher einen weiteren Dampfschirm 45 trägt. Ebenso ist zwischen dem zweiten Isolierteil 23 und der weiteren Metallkappe 25 ein weiterer Metallring 47 eingelötet, welcher einen weiteren Dampfschirm 49 trägt. Der weitere Dampfschirm 49 bildet im Zusammenwirken mit dem an dem mittleren Metallring 27 gehalterten (aus Hohlteil 29, erster Endhülse 35 und zweiter Endhülse 41 bestehendem) Dampfschirm eine labyrinthartige Trennung der Kontaktstücke 7 und 11 von der Innenfläche des zweiten Isolier- teils 23. Bei Schaltvorgängen entstehender Metalldampf müsste nämlich - um die innere Mantelfläche des zweiten Isolierteils 23 zu erreichen - einen labyrinthartigen Weg um die erste Endhülse 35 des Dampfschirms herum und an dem weiteren Dampfschirm 49 vorbei zur inneren Mantelfläche des zweiten Iso- lierteils 23 zurücklegen, um sich (unerwünschterweise) auf diesem zweiten Isolierteil 23 niederschlagen zu können. Dies gelingt jedoch nur wenigen Metalldampfteilchen, so dass eine sehr gute Abschirmung des zweiten Isolierteils 23 vor Metalldampfniederschlag erreicht wird. Eine gleichartige labyrinth- artige Trennung des ersten Isolierteils 21 von den Kontaktstücken 7 und 11 findet im entgegen gesetzten (unteren) Teil der Vakuumschaltröhre 1 durch das Zusammenwirken des weiteren Dampfschirms 45 mit dem Hohlteil 20 und der zweiten Endhülse 41 statt.
Beschrieben wurde eine Vakuumschaltröhre mit einem Dampfschirm, der ein rotationssymmetrisches Hohlteil und mindestens eine an einem offenen Ende des Hohlteils befestigte End- hülse aufweist. Dabei ist der kleinste Durchmesser der sich verjüngenden Endhülse kleiner als der Durchmesser der Kontaktstücke, so dass die Endhülse die Kontaktstücke weit umgreift bzw. umschließt. Dadurch wird eine optimale Abschirmung bzw. Trennung der Isolierteile der Vakuumschaltröhre von den Kontaktstücken erreicht. Weiterhin bildet der aus Endhülse und Hohlteil zusammengesetzte Dampfschirm im Zusammenwirken mit einem weiteren Dampfschirm der Vakuumschaltröhre eine labyrinthartige Trennung des Isolierteils von den Kontaktstücken. Die Kontaktstücke können aufgrund ihres Durch- messers, der größer als der kleinste Durchmesser der Endhülse ist, vergleichsweise große elektrische Ströme übertragen. Die Einzelteile des Mittel-Dampfschirms (Hohlteil, Endhülse) lassen sich aufgrund ihrer einfachen geometrischen Gestaltung einfach und kostengünstig herstellen, wozu beiträgt, dass die Endhülse aus dünnerem Metallblech gefertigt ist als das Hohlteil.

Claims

Patentansprüche
1. Vakuumschaltröhre mit einem an einem festen Kontaktbolzen (5) angeordneten ersten Kontaktstück (7), einem an einem axial beweglichen Kontaktbolzen (9) angeordneten zweiten Kontaktstück (11), mindestens zwei hohlzylinderförmigen Isolierteilen (21, 23), zwischen deren Stirnflächen ein Metallring (27) zur Halterung eines Dampfschirms (29, 33, 41) befestigt ist, wobei - an dem Metallring (27) ein rotationssymmetrisches Hohlteil (29) des Dampfschirms befestigt ist,
- an einem offenen Ende des Hohlteils eine sich verjüngende Endhülse (35) befestigt ist, und
- der Durchmesser der Kontaktstücke (7, 11) größer ist als der kleinste Durchmesser der Endhülse (35) .
2. Vakuumschaltröhre nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das rotationssymmetrische Hohlteil (29) an dem einen offenen Ende einen sich verjüngenden Abschnitt (31) aufweist, und der sich verjüngende Abschnitt (31) eine rotationssymmetrische Vertiefung (33) aufweist, die die Endhülse (35) aufnimmt .
3. Vakuumschaltröhre nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das rotationssymmetrische Hohlteil (29) dem sich verjüngenden Abschnitt (31) gegenüberliegend einen zweiten sich verjüngenden Abschnitt (37) aufweist, und der zweite sich verjüngende Abschnitt (37) eine zweite rotationssymmetrische Vertiefung (39) aufweist, die eine zweite Endhülse (41) aufnimmt.
4. Vakuumschaltröhre nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die zweite Endhülse (41) sich verjüngt und der Durchmesser der Kontaktstücke (7, 11) größer ist als der kleinste Durchmesser der zweiten Endhülse (41) .
5. Vakuumschaltröhre nach einem der Ansprüche 2 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die rotationssymmetrische Vertiefung (33) bezüglich der Außenfläche des Hohlteils (29) vertieft ist, und die zweite rotationssymmetrische Vertiefung (39) bezüglich der Innenfläche des Hohlteils (29) vertieft ist.
6. Vakuumschaltröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Endhülse (35) an der Außenfläche des Hohlteils (29) anliegt und die zweite Endhülse (41) an der Innenfläche des Hohlteils (29) anliegt.
7. Vakuumschaltröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Hohlteil (29) und die Endhülsen (35, 41) aus Metallblech bestehen, wobei mindestens eine der Endhülsen (35, 41) eine geringere Blechdicke aufweist als das Hohlteil (29) .
8. Vakuumschaltröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die vom Hohlteil (29) wegweisende Seite der ersten (35) und/oder zweiten Endhülse (41) abgerundet ist.
9. Vakuumschaltröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der kleinste Durchmesser (d2) der ersten Endhülse (35) und/oder zweiten Endhülse (41) zwischen 50% und 80% des Durchmessers (dl) der Kontaktstücke (7, 11) beträgt.
10. Vakuumschaltröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der feste Kontaktbolzen (5) im Bereich des kleinsten Durchmessers der Endhülse (35) eine Einschnürung (42) aufweist und/oder der axial bewegliche Kontaktbolzen (9) im Bereich des kleinsten Durchmessers der zweiten Endhülse (41) eine Einschnürung (44) aufweist.
11. Vakuumschaltröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mindestens eines der Isolierteile (21, 23) an der dem Metall- ring (27) gegenüberliegenden Stirnfläche einen weiteren
Dampfschirm (45, 49) trägt, der im Zusammenwirken mit dem an dem Metallring (27) gehalterten Dampfschirm (29, 33, 41) eine labyrinthartige Trennung des Isolierteils (21, 23) von den Kontaktstücken (7, 11) realisiert.
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