WO2019120832A1 - Vakuumschaltröhre - Google Patents

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WO2019120832A1
WO2019120832A1 PCT/EP2018/081994 EP2018081994W WO2019120832A1 WO 2019120832 A1 WO2019120832 A1 WO 2019120832A1 EP 2018081994 W EP2018081994 W EP 2018081994W WO 2019120832 A1 WO2019120832 A1 WO 2019120832A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
adsorber
vacuum interrupter
interrupter according
switching
vertical
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/081994
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English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Geisler
Martin Koletzko
Norbert Wenzel
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Publication of WO2019120832A1 publication Critical patent/WO2019120832A1/de

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Classifications

    • 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

Definitions

  • the invention relates to a vacuum interrupter with a
  • the object of the invention is to provide a vacuum tube with a metal vapor contactor, which ensures over the prior art, a good shading of the electrically sen sible components and thereby requires a small construction space.
  • the solution of the problem consists in a vacuum interrupter with the features of claim 1.
  • the vacuum interrupter according to the invention has a Heidelbergkam mer, in which a contact system is arranged, the NEN to a first contact and on the other a second contact Kon comprises.
  • the first contact is a fixed contact and the second contact is a moving contact.
  • the first contact and the second contact are preferably arranged along a switching axis rotationally symmetrical to each other.
  • an adsorber element which has an adsorber surface for adsorbing primary metal vapor, is likewise preferably arranged rotationally symmetrically around the contact system.
  • the invention is characterized in that the adsorber element has at least one structural element whose surface forms parts of the adsorber surface, wherein the structural element is shaped in such a way that at least 25% of the adsorber surface has a normal angle to the perpendicular to the switching axis, which is between 90 ° - 45 ° and 90 ° + 45 °.
  • the structural state of the surface of the adsorber element is modified in such a way as compared with the prior art that the proportion of the metal vapor atoms that have been reflected or diffusely desorbed is significantly reduced.
  • the reflected metal vapor atoms or the desorbed ie the metal atoms which are again dissolved by the reflected metal atoms from the surface, which are referred to below as secondary metal vapor atoms, will again strike a further part of the adsorber surface after a relatively short path through the described geometrical configuration and cling there again. Contamination of other electrical shear sensitive parts of the vacuum tube is prevented by this measure measure.
  • the adsorber element is expediently part of a metallic housing of the switching chamber and / or a shielding plate.
  • the adsorber element can also be a combined Be part of the housing part of the switching chamber and the shield plate from.
  • the formation of the struk turettis in the shaping of the adsorber takes place in situ, for example, in a representation of the adsorber rides using a so-called mecanical for determination. It is advantageous in this case that a cross section through the adsorber element has a wave-like character at least in the area of the structural component or structural elements.
  • the individual troughs and crests do not have to be sym metrical, they can be corresponding requirements that arise according to the surface alignment of claim 1, be formed.
  • the one or more structural elements is annular and in the manner attached to the adsorber that it is aligned along the vertical to the indexing axis. In this way, a particularly high areal proportion is generated, which runs parallel to the perpendicular to the indexing axis ver and thus ensures the geometric requirements of claim 1 in a particularly good degree.
  • the greatest possible shadowing for secondary metal vapor atoms he aims.
  • the aspect ratio of the cross section of the structural element is greater than 1. That is, the ratio of length to width of the Querschnit tes is greater than 1.
  • the structural element is thus in its cross-section longer than wide.
  • the aspect ratio is greater than 5, in particular greater than 10. Even by a long drawn cross section with a high aspect ratio, the shadowing for secondary metal vapor atoms are further increased, whereby an addition of these Ato me surfaces with electrical insulation effect is further redu ed.
  • at least two structural elements are provided. These at least two structural elements have a distance from one another which is between 5 mm and 60 mm. The term spacing of the two structural elements is understood to mean the distance along a line which runs parallel to the switching axis.
  • At least two structural elements (20) are provided which are arranged along a parallel to the indexing axis (12) at a distance (40) between 5% and 50% of the maximum opening width between the two contacts ( 8, 10).
  • the maximum Publ tion width is the position that the two contact with each other with respect to the switching axis 12 assume when the circuit is interrupted and an arc ausbil det.
  • the normal angle to the adsorber surface with respect to the perpendicular to the indexing axis is in the vicinity of 90 °, so that a scattering of seconds därteilchen in the control room has the lowest probability probability. It has been found that with an area fraction of the adsorbent surface of at least 25%, which satisfy the condition of the normal angle 90 ° ⁇ 45 °, already a very effective absorption of secondary particles is achieved. Particularly preferably, the angle is limited to 90 ° ⁇ 35 ° is limited or particularly preferably at 90 ° ⁇ 30 °
  • a particularly high proportion of the adsorption surface has a normal angle of 90 ° ⁇ 45 °, ie in particular at least 50%, very preferably at least 65% of the adsorber surface has a normal angle of 90 ° ⁇ 45 °.
  • FIG. 1 shows a detail of a vacuum interrupter according to the prior art
  • FIG. 2 shows a vacuum interrupter with a switching chamber which is surrounded by an adsorber element which has structural elements for the absorption of secondary particles,
  • Figure 3 shows a vacuum interrupter according to Figure 2 with Struktu relementen in a further embodiment
  • a vacuum interrupter or a section of a vacuum interrupter is given in cross section, which corresponds to the prior art.
  • the vacuum interrupter 2 has a contact system 6, which comprises a fixed contact 8 and a moving contact 10, wherein these two contacts 8 and 10 ent long rotational axis of a switching axis 12 are aligned. Therefore, only egg ne half of the vacuum interrupter 2 is shown to the right of the switching axis 12 in Figure 1 and in Figures 2 and 3. The left, not shown here ver part holds this axisymmetric.
  • The- The primary metal vapor 18, after the extinguishing of the arc, which is not shown here, is preferably deposited on the outer surfaces of the switching chamber 4. Particularly affected are a metallic housing part 28, or the inner surfaces of an insulator component 34. Therefore, so-called shielding plates 30 are commonly arranged according to the prior art, which in particular prevents the precipitation of the primary metal vapor 18 on the surface of the insulator 34.
  • metal shield plates 30 shield against metal vapor atoms 18 which originate directly from the direction of the main metal vapor source, that is to say the contact surfaces 36, or which come indirectly from this direction.
  • a complete shutdown against scattered metal vapor particles is al lerdings not possible because a compromise between clamping voltage strength and spatial extent of the interrupter ge must be found.
  • the conventionally used shielding plates 30 serve in particular special purpose to prevent primary metal vapor atoms 18 from a down hit on the surface of the insulator 34.
  • an adsorber 14 which basically a metallic housing part 28, which is also called ge meinhin as a switching chamber, and shielding plates 30 may include.
  • the adsorber element 14 has structural elements 20, as a result of which the entire adsorber element 14 experiences a strong enlargement of the adsorber surface 16.
  • the Strukturelemen te 20 are configured in such a way that the highest possible percentage area of the adsorber 16 a possible lends vertical angle to a vertical 24 to
  • FIG. 4 and 5 ver is shown in FIG. In Figures 4 and 5 is omitted for geometric Veran vivid the orientation of the structural elements 20 on the components of the vacuum interrupter 2.
  • the switching axis 12 is shown, which has a vertical 24.
  • a profile of the adsorber surface 16 of the structural element 20 shown here by way of example only is shown.
  • the structural element 20 in this case has a wel lenförmigen course, similar, as shown in Figure 3.
  • the cross section of the structural element 20 according to FIG. 5 has an arrowhead-shaped course which has undercuts.
  • FIG. 5 Each point on the adsorber surface 16 has a surface normal 38.
  • Each individual surface normal 38 forms with the lowering right 24 to the switching axis 12 an angle which is referred to as a normal angle 22. It is fundamentally advantageous if the highest possible proportion of the adsorber surface 16 has a normal angle 22 which is as close as possible to 90 ° (FIG. 5 shows normal angles 22, which are also greater than 90 ° due to the undercuts). If this condition is met, desorbing secondary particles meet particularly quickly again on another area of the adsorbent surface 16 and accumulate there. Thus, the possibility for secondary particles, outside of the Adsorbe rettis 14, in particular on the surface of the insulators 34 to prevent accumulated.
  • An angle closer to 90 would be more advantageous with respect to the surface normal with 90 ° ⁇ 35 ° or 90 ° ⁇ 30 °.
  • the highest possible proportion of adsorber surface 16 satisfies these requirements. fulfilled.
  • At least 25% of the adsorber surface should be 16, preferably 50%, more preferably 65%.
  • This conventional metallic housing part 28 has a bulbous depression towards the outside with respect to the perpendicular to the indexing axis 24.
  • structural elements 20 are arranged in the form of Lamel len. These structural elements 20 are in We sentlichen parallel to the vertical on the indexing axis.
  • the normal angle 22, which here for clarity is not drawn is a direct 90 ° angle with respect to the lowering right 24 to the switching axis 12.
  • this condition with respect to the normal angle is not fulfilled. Therefore, at least two structural elements 20 should be provided, which have a distance 40 along the switching axis 12, which has at least A mm. However, it should not be more than B mm. In this way, at least 25% of the Adsorberober surface 16, the condition with respect to the normal angle 22 fill it.
  • the structural elements 20, which are formed in accordance with Figure 2 La melliform, and here are in cross section Darge presents, with respect to their cross-section shown here have an aspect ratio which is greater than 1, which is greater than 5 and more preferably greater than 10.
  • FIG. 2 shows the structure According to FIG. 3, it is expedient to introduce an example waveform directly during the production of the adsorber element. This can be done, for example, by hydroforming.
  • the structural elements 20 according to FIG. 3 have, as already mentioned, a wave-like shape.
  • the same prerequisites are given with respect to the normal angle and the described preferred surface area in which the specifications for the normal angle are fulfilled as in FIG. 2.
  • desorbed secondary particles are adsorbed again very quickly to opposite surface areas of the adsorber surface 16 and thus do not get into the space of the switching chamber 4, for example, to apply to the surface of the insulator 34.

Landscapes

  • High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vakuumschaltröhre mit einer Schaltkammer (4) und einem darin angeordneten Kontaktsystem (6) umfassend einen Festkontakt (8) und einen Bewegkontakt (10), die entlang einer Schaltachse (12) rotationssymmetrisch angeordnet sind, sowie mit einem Adsorberelement (14) das eine Adsorberfläche (16) zur Adsorption von primären Metalldampf (18) aufweist, wobei das Adsorberelement (14) das Kontaktsystem (6) rotationssymmetrisch umschließt. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Adsorberelement (14) mindestens ein Strukturelement (20) aufweist, dessen Oberfläche Teile der Adsorberfläche (16) bilden und wobei das Strukturelement (20) in der Art geformt ist, dass mindestens 25 % der Adsorberfläche (16) einen Normalenwinkel (22) zur Senkrechten (24) auf die Schaltachse (12) aufweist, der zwischen 90° – 45° und 90° + 45° liegt.

Description

Beschreibung
Vakuumschaltröhre
Die Erfindung betrifft eine Vakuumschaltröhre mit einer
Schaltkammer nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Beim Schalten großer elektrischer Lasten mithilfe von Vakuum schaltröhren kommt es in Folge der Aufheizung der Kontaktflä chen beim Öffnen der Kontakte zur Bildung von Metalldampf, der sich im gesamten Vakuumvolumen ausbreitet und sich schließlich an einer Oberfläche niederschlägt. Überschreitet die Belegung mit Kontaktmaterial auf den Innenoberflächen der Isolatoren ein gewisses Maß, so vermag die Schaltröhre die spezifizierte Spannungsfestigkeit nicht mehr zu gewährleis ten, was zu einem Versagen der Röhre beispielsweise in Form eines Hochspannungsdurchschlages führen kann. Um die be schriebene Metallbedampfung zu unterdrücken, werden sogenann te Metalldampfschirme oder Abschirmbleche in derart in der Vakuumröhre angeordnet, dass sie aus Sicht der Metalldampf quellen vor, hinter und zwischen den Isolatoren angebracht sind. Sie schirmen gegenüber Metalldampfatomen, die direkt aus der Richtung der Hauptmetalldampfquelle oder mittelbar aus dieser Richtung kommen, ab. Eine völlige Abschaltung ge genüber gestreuten Metalldampfteilchen ist allerdings nicht möglich, weil ein Kompromiss zwischen Spannungsfestigkeit und räumliche Ausdehnung der Schaltröhre gefunden werden muss.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vakuumröhre mit einem Metalldampfschütz bereitzustellen, die gegenüber dem Stand der Technik eine gute Beschattung der elektrisch sen siblen Bauteile gewährleistet und dabei einen geringen Bau raum benötigt.
Die Lösung der Aufgabe besteht in einer Vakuumschaltröhre mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die erfindungsgemäße Vakuumschaltröhre weist eine Schaltkam mer auf, in der ein Kontaktsystem angeordnet ist, das zum Ei nen einen ersten Kontakt und zum Anderen einen zweiten Kon takt umfasst. In der Regel handelt es sich beim ersten Kon takt um einen Festkontakt und beim zweiten Kontakt um einen Bewegkontakt. Der erste Kontakt und der zweite Kontakt sind entlang einer Schaltachse bevorzugt rotationssymmetrisch zu einander angeordnet. Ferner ist ebenfalls bevorzugt rotati onssymmetrisch um das Kontaktsystem herum ein Adsorberelement angeordnet, das eine Adsorberfläche zur Adsorption von pri mären Metalldampf aufweist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Adsorberelement mindestens ein Struktu relement aufweist, dessen Oberfläche Teile der Adsorberfläche bilden, wobei das Strukturelement in derart geformt ist, dass mindestens 25 % der Adsorberfläche einen Normalenwinkel zur Senkrechten auf die Schaltachse aufweist, der zwischen 90° - 45° und 90° + 45° liegt.
Durch das Anbringen bzw. Einbringen des Strukturelementes am oder auf dem Adsorberelement wird die strukturelle Beschaf fenheit der Oberfläche des Adsorberelementes in derart gegen über dem Stand der Technik abgeändert, dass der Anteil der gerichtet reflektierten oder diffus desorbierten Metalldampf atome signifikant reduziert wird. Die reflektierten Metall dampfatome oder die desorbierten, also die durch die reflek tierten Metalldampfatome von der Oberfläche wieder gelösten Metallatome, die im Weiteren als Sekundärmetalldampfatome be zeichnet werden, werden durch die beschriebene geometrische Ausgestaltung nach einer relativ kurzen Wegstrecke wieder auf einen weiteren Teil der Adsorberoberfläche auftreffen und dort wieder anhaften. Einer Kontaminierung weiterer elektri scher sensibler Teile der Vakuumröhre wird durch diese Maß nahme verhindert.
Das Adsorberelement ist dabei zweckmäßigerweise ein Teil ei nes metallischen Gehäuses der Schaltkammer und/oder eines Ab schirmbleches. Das Adsorberelement kann auch ein kombiniertes Bauteil aus dem Gehäuseteil der Schaltkammer und dem Ab schirmblech sein.
Dabei kann es zweckmäßig sein, dass die Ausbildung des Struk turelementes bei der Formgebung des Adsorberelementes in situ erfolgt, beispielsweise bei einer Darstellung des Adsorbe relementes mithilfe einer sogenannten Innenhochdruckumfor mung. Vorteilhaft ist es dabei, dass ein Querschnitt durch das Adsorberelement zumindest im Bereich des oder der Struk turelemente einen wellenförmigen Charakter aufweist. Hierzu müssen die einzelnen Wellentäler und Wellenberge nicht sym metrisch sein, sie können entsprechende Anforderungen, die sich gemäß der Oberflächenausrichtung nach Patentanspruch 1 ergeben, geformt sein.
In einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung ist das oder die Strukturelemente ringförmig ausgebildet und in der art an dem Adsorberelement befestigt, dass es entlang der Senkrechten auf die Schaltachse ausgerichtet ist. Auf diese Art und Weise wird ein besonders hoher Flächenanteil gene riert, der parallel zur Senkrechten auf die Schaltachse ver läuft und somit die geometrischen Erfordernisse des Anspruchs 1 in besonders gutem Maße gewährleistet. Hierbei wird die größtmögliche Abschattung für Sekundärmetalldampfatome, er zielt.
In einer bevorzugten Ausgestaltungsform ist das Aspektver hältnis des Querschnitts des Strukturelementes größer als 1. Das heißt das Verhältnis von Länge zu Breite des Querschnit tes ist größer als 1. Das Strukturelement ist in seinem Quer schnitt somit länger als breit. Besonders bevorzugt ist das Aspektverhältnis größer als 5, insbesondere größer als 10. Auch durch einen langgezogenen Querschnitt mit einem hohen Aspektverhältnis werden die Abschattungen für Sekundärmetall dampfatome weiter erhöht, wodurch eine Anlagerung dieser Ato me Oberflächen mit elektrischer Isolierwirkung weiter redu ziert wird. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltungsform sind mindes tens zwei Strukturelemente vorgesehen. Dabei haben diese min destens zwei Strukturelemente einen Abstand voneinander, der zwischen 5 mm und 60 mm liegt. Dabei ist unter dem Begriff Abstand der beiden Strukturelemente der Abstand entlang einer Linie verstanden, die parallel zur Schaltachse verläuft.
Ebenfalls zweckmäßig ist es, wenn mindestens zwei Struktu relemente (20) vorgesehen sind, die entlang einer Parallelen zur Schaltachse (12) in einem Abstand (40) angeordnet sind, der zwischen 5 % und 50 % der maximalen Öffnungsweite zwi schen den beiden Kontakten (8, 10) beträgt. Die maximale Öff nungsweite ist dabei die Position, die die beiden Kontakt zu einander bezüglich der Schaltachse 12 annehmen, wenn der Stromkreis unterbrochen wird und sich ein Lichtbogen ausbil det .
Grundsätzlich ist es vorteilhaft, wenn der Normalwinkel zur Adsorberfläche bezüglich der Senkrechten zur Schaltachse in der Nähe von 90° liegt, dass somit eine Streuung von Sekun därteilchen in den Schaltraum die geringste Wahrscheinlich keit aufweist. Es hat sich herausgestellt, dass bei einem Flächenanteil der Adsorberfläche von mindestens 25 %, die die Bedingung des Normalenwinkels 90° ± 45° erfüllen, bereits ein sehr effektive Absorption von Sekundärteilchen erzielt wird. Besonders bevorzugt ist der Winkel auf 90° ± 35° einge schränkt bzw. besonders bevorzugt bei 90° ± 30° einge
schränkt. Im Weiteren ist es zweckmäßig, wenn ein besonders hoher Anteil der Adsorptionsfläche einen Normalenwinkel von 90° ± 45° aufweist, also insbesondere mindestens 50 %, ganz bevorzugt mindestens 65 % der Adsorberfläche einen Normalen winkel von 90° ± 45° aufweist.
Bevorzugte Ausgestaltungsformen und Beispiele der Erfindung werden anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Bezugs zeichen in unterschiedlicher Ausführungsform aber mit dersel ben Benennung werden mit demselben Bezugszeichen versehen. Hierbei handelt es sich um exemplarische Ausgestaltungsfor- men, die keine Einschränkungen des Schutzbereiches darstel len .
Dabei zeigen:
Figur 1 einen Ausschnitt aus einer Vakuumschaltröhre gemäß des Standes der Technik,
Figur 2 eine Vakuumschaltröhre mit einer Schaltkammer, die von einem Adsorberelement umgeben ist, das Struktu relemente zur Absorption von Sekundärteilchen auf weist,
Figur 3 eine Vakuumschaltröhre gemäß Figur 2 mit Struktu relementen in einer weiteren Ausführungsform und
Figur 4 zur Erläuterung der beschriebenen Winkel.
Figur 5 zur Erläuterung der beschriebenen Winkel mit Hin terschneidungen .
In Figur 1 ist eine Vakuumschaltröhre bzw. ein Ausschnitt aus einer Vakuumschaltröhre im Querschnitt gegeben, die dem Stand der Technik entspricht. Die Vakuumschaltröhre 2 weist ein Kontaktsystem 6 auf, das einen Festkontakt 8 und einen Beweg kontakt 10 umfasst, wobei diese beiden Kontakte 8 und 10 ent lang einer Schaltachse 12 rotationssymmetrisch ausgerichtet sind. Daher ist in Figur 1 und in den Figuren 2 und 3 nur ei ne Hälfte der Vakuumschaltröhre 2 rechts von der Schaltachse 12 dargestellt. Der linke, hier nicht dargestellte Teil ver hält sich hierzu achsensymmetrisch.
Beim Öffnen des Kontaktsystems 6 bildet sich zwischen den Schaltkontakten 8 und 10 bzw. zwischen deren Kontaktflächen 36 ein Lichtbogen aus, durch den wiederum Atome bzw. Teilchen von der Oberfläche der Kontaktfläche 36 herausgeschlagen wer den, die sich dann als Metalldampf in der Schaltkammer 4, die an sich einen Vakuumbereich darstellen soll, aufhalten. Die- ser primäre Metalldampf 18 schlägt sich nach Erlöschen des Lichtbogens, der hier nicht dargestellt ist, bevorzugt an den äußeren Oberflächen der Schaltkammer 4 nieder. Besonders be troffen davon sind ein metallisches Gehäuseteil 28, oder die inneren Oberflächen eines Isolatorbauteils 34. Daher werden gemeinhin gemäß des Standes der Technik sogenannte Abschirm bleche 30 angeordnet, die insbesondere den Niederschlag des Primärmetalldampfes 18 auf der Oberfläche des Isolators 34 verhindert. Diese Metallschirmbleche 30 schirmen gegenüber Metalldampfatomen 18 ab, die direkt aus der Richtung der Hauptmetalldampfquelle, also den Kontaktflächen 36 stammt o- der die mittelbar aus dieser Richtung kommen. Eine völlige Abschaltung gegenüber gestreuten Metalldampfteilchen ist al lerdings nicht möglich, weil ein Kompromiss zwischen Span nungsfestigkeit und räumliche Ausdehnung der Schaltröhre ge funden werden muss.
Die herkömmlich verwendeten Abschirmbleche 30 dienen insbe sondere dazu, primäre Metalldampfatome 18 vor einem Nieder schlag auf der Oberfläche des Isolators 34 abzuhalten. Es hat sich jedoch als problematisch herausgestellt, dass insbeson dere desorbierende Sekundärteilchen 19, die sich beispiels weise auf dem metallischen Gehäuseteil 28 bereits abgelagert haben, sich eben als Sekundärdampf in der Schaltkammer 4 aus breiten und dies in Richtungen, die nicht effektiv von den herkömmlichen Abschirmblechen 16 abgeschirmt werden.
Es hat sich daher als zweckmäßig herausgestellt, dass gemäß Figur 2 und Figur 3 ein Adsorberelement 14 einzusetzen, das grundsätzlich ein metallisches Gehäuseteil 28, das auch ge meinhin als Schaltkammer bezeichnet wird, und Abschirmbleche 30 mit umfassen kann. Das Adsorberelement 14 weist dabei Strukturelemente 20 auf, wodurch das gesamte Adsorberelement 14 eine starke Vergrößerung der Adsorberfläche 16 erfährt. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Strukturelemen te 20 in derart ausgestaltet sind, dass ein möglichst hoher prozentualer Flächenanteil der Adsorberfläche 16 einen mög- liehst senkrechten Winkel zu einer Senkrechten 24 zur
Schaltachse 12 aufweist.
Um dieses Kriterium näher zu erläutern, wird auf Figur 4 ver wiesen. In den Figuren 4 und 5 wird zur geometrischen Veran schaulichung der Ausrichtung der Strukturelemente 20 auf die Bauteile der Vakuumschaltröhre 2 verzichtet. Es ist zum Einen jeweils die Schaltachse 12 dargestellt, die eine Senkrechte 24 aufweist. Im Weiteren ist ein Verlauf der Adsorberfläche 16 des hier nur exemplarisch dargestellten Strukturelementes 20 dargestellt. Das Strukturelement 20 hat hierbei einen wel lenförmigen Verlauf, ähnlich, wie dies in Figur 3 dargestellt ist. Der Querschnitt der Strukturelement 20 gemäß Figur 5 hat einen Pfeilspitzenförmigen verlauf, der Hinterschneidungen aufweist. Diese Darstellungen sind allerdings auch auf Struk turelemente 20 gemäß Figur 2 anwendbar. Jeder Punkt auf der Adsorberoberfläche 16 weist dabei eine Flächennormale 38 auf. Jede einzelne Flächennormale 38 bildet dabei mit der Senk rechten 24 zur Schaltachse 12 einen Winkel, der als Normalen winkel 22 bezeichnet wird. Dabei ist es grundsätzlich von Vorteil, wenn ein möglichst hoher Anteil der Adsorberfläche 16 einen Normalenwinkel 22 aufweist, der möglichst nahe an 90° liegt (Figur 5 zeigt Normalenwinkel 22, die bedingt durch die Hinterschneidungen auch größer als 90° sind) . Wenn diese Voraussetzung erfüllt ist, treffen desorbierende Sekundär teilchen besonders schnell wieder auf einen anderen Bereich der Adsorberfläche 16 und lagern sich dort an. Somit wird die Möglichkeit für Sekundärteilchen, sich außerhalb des Adsorbe relementes 14, insbesondere auf der Oberfläche der Isolatoren 34 anzulagern unterbunden. Dabei hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, wenn mindestens 25 % der Adsorberfläche 16 des Adsorberelementes 14, dass die insbesondere durch die Strukturelemente 20 gebildet wird, einen entsprechenden Win kel, der nahe an 90° liegt, insbesondere zwischen 90° ± 45° aufweist. Dabei wäre ein noch näher an 90 liegender Winkel bezüglich der Flächennormale mit 90° ± 35° bzw. 90° ± 30° vorteilhafter. Ferner ist es besondere vorteilhaft, wenn ein möglichst hoher Anteil der Adsorberfläche 16 diese Vorausset- zung erfüllt. Mindestens sollten es 25 % der Adsorberfläche 16 sein, bevorzugt sind es 50 %, besonders bevorzugt 65 %.
In der Ausgestaltung gemäß Figur 2 ist als Adsorberelement ein herkömmlich als Schaltkammer bezeichnetes metallisches Gehäuse 28 herangezogen, das grundsätzlich mit Abschirmble chen 30 formschlüssig oder Stoffschlüssig verbunden sein kann. Dieses herkömmliche metallische Gehäuseteil 28 weist dabei bezüglich der Senkrechten zur Schaltachse 24 eine bauchartige Vertiefung nach außen auf. In dieser bauchartigen Vertiefung sind dabei Strukturelemente 20 in Form von Lamel len angeordnet. Diese Strukturelemente 20 stehen dabei im We sentlichen parallel zur Senkrechten auf der Schaltachse.
Leichte Verkippungen der Strukturelemente 20 bezüglich der Senkrechten 24 sind dabei unschädlich, solange die im voran gegangenen Absatz beschriebenen geometrischen Bedingungen er füllt sind. In dieser Ausgestaltungsform weist der Normalen winkel 22, der hier der Übersichtlichkeit halber nicht einge zeichnet ist, einen direkten 90°-Winkel bezüglich der Senk rechten 24 zur Schaltachse 12 auf. Für die Bereiche zwischen den Strukturelementen 22 ist diese Bedingung bezüglich des Normalenwinkels nicht erfüllt. Daher sollten mindestens zwei Strukturelemente 20 vorgesehen sein, die einen Abstand 40 entlang der Schaltachse 12 aufweisen, der mindestens A mm aufweist. Es sollte jedoch auch nicht mehr als B mm aufwei sen. Auf diese Weise werden mindestens 25 % der Adsorberober fläche 16 die Bedingung bezüglich des Normalenwinkels 22 er füllen. Es wird allerdings auch gewährleistet, dass die Se kundärteilchen sehr schnell an einem gegenüberliegenden Be reich der Adsorberoberfläche 16 auftreffen und dort wieder adsorbieren. Die Strukturelemente 20, die gemäß Figur 2 la mellenförmig ausgebildet sind, und hier im Querschnitt darge stellt sind, weisen dabei bezüglich ihres hier dargestellten Querschnittes ein Aspektverhältnis auf, das größer als 1 ist, das insbesondere größer 5 und ganz bevorzugt größer 10 ist.
Eine alternative Ausgestaltungsform für das Adsorberelement 14 ist gemäß Figur 3 beschrieben. Wobei Figur 2 die Struktu- relemente bevorzugt an ein bereits bestehendes metallisches Gehäuseteil 28 durch ein Fügeverfahren angebracht werden, ist es gemäß Figur 3 zweckmäßig, eine beispielsweise Wellenform bei der Herstellung des Adsorberelementes direkt einzubrin- gen. Dies kann beispielsweise durch Innenhochdruckumformung erfolgen. Die Strukturelemente 20 gemäß Figur 3 weisen, wie bereits erwähnt, eine wellenartige Form auf. Auch hier sind bezüglich des Normalenwinkels und des beschriebenen und be vorzugten Flächenanteils, in dem die Vorgaben für den Norma- lenwinkel erfüllt sind, die gleichen Voraussetzungen gegeben wie in Figur 2. Auch hier werden desorbierte Sekundärteilchen sehr schnell wieder an gegenüberliegende Oberflächenbereiche der Adsorberfläche 16 adsorbiert und gelangen somit nicht in den Raum der Schaltkammer 4, um sich beispielsweise an der Oberfläche des Isolators 34 anzulegen.

Claims

Patentansprüche
1. Vakuumschaltröhre mit einer Schaltkammer (4) und einem da rin angeordneten Kontaktsystem (6) umfassend einen ersten Kontakt (8) und einen zweiten Kontakt (10), die entlang einer Schaltachse (12) angeordnet sind, sowie mit einem Adsorbe relement (14) das eine Adsorberfläche (16) zur Adsorption von primären Metalldampf (18) aufweist, wobei das Adsorberelement (14) das Kontaktsystem (6) umschließt, dadurch gekennzeich net, dass das Adsorberelement (14) mindestens ein Struktu relement (20) aufweist, dessen Oberfläche Teile der Adsorber fläche (16) bilden und wobei das Strukturelement (20) in der Art geformt ist, dass mindestens 25 % der Adsorberfläche (16) einen Normalenwinkel (22) zur Senkrechten (24) auf die
Schaltachse (12) aufweist, der zwischen 90° - 45° und 90° + 45° liegt.
2. Vakuumschaltröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Adsorberelement (14) ein metallischer Gehäuseteil (28) der Schaltkammer (4) und/oder ein Abschirmblech (30) ist .
3. Vakuumschaltröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass die Ausbildung des Strukturelements (20) durch eine Formgebung des Adsorberelements (14) erfolgt.
4. Vakuumschaltröhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Adsorberelement (14) einen wellenförmigen Quer schnitt aufweist.
5. Vakuumschaltröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass das Strukturelement (20) durch einen Fügepro zess an das Adsorberelement (14) angebracht ist.
6. Vakuumschaltröhre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturelement (20) ringförmig ausgebildet ist und in der Art an dem Adsorberelement (14) befestigt ist, dass es entlang der Senkrechten (24) auf die Schaltachse (12) ausge richtet ist.
7. Vakuumschaltröhre nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Aspektverhältnis des Querschnittes des Strukturele mentes (20) größer 1 ist, insbesondere größer 5, insbesondere größer 10 ist.
8. Vakuumschaltröhre nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Strukturelemente (20) vorgesehen sind, die entlang einer Parallelen zur Schaltachse (12) in einem Abstand (40) angeordnet sind, der zwischen 5 mm und 60 mm liegt .
9. Vakuumschaltröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Strukturelemente (20) vorgesehen sind, die entlang einer Parallelen zur
Schaltachse (12) in einem Abstand (40) angeordnet sind, der zwischen 5 % und 50 % der maximalen Öffnungsweite zwischen den beiden Kontakten (8, 10) beträgt.
10. Vakuumschaltröhre nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 25 % der Adsor berfläche (16) einen Normalenwinkel (32) zur Senkrechten (24) auf die Schaltachse (12) aufweist, der zwischen 90° - 35° und 90° + 35° liegt.
11. Vakuumschaltröhre nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 25 % der Adsor berfläche (16) einen Normalenwinkel (32) zur Senkrechten (24) auf die Schaltachse (12) aufweist, der zwischen 90° - 30° und 90° + 30° liegt.
12. Vakuumschaltröhre nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 50 % der Adsor berfläche (16) einen Normalenwinkel (32) zur Senkrechten (24) auf die Schaltachse (12) aufweist, der zwischen 90° - 45° und 90° + 45° liegt.
13. Vakuumschaltröhre nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 65 % der Adsor berfläche (16) einen Normalenwinkel (32) zur Senkrechten (24) auf die Schaltachse (12) aufweist, der zwischen 90° - 45° und 90° + 45° liegt.
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