DE1248775B - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOIh

Deutsche Kl.: 21 c - 35/09

Nummer: 1 248 775

Aktenzeichen: V 28885 VIII d/21 c

Anmeldetag: 15. Juli 1965

Auslegetag: 31. August 1967

Die Erfindung betrifft Vakuumschalter mit Schaltkontakten und drei Metallschirmen, die alle in einem vakuumdichten Hochvakuumgefäß aus Dielektrikum und Metall angeordnet sind und einer der Metallschirme gegenüber den Schaltkontakten isoliert und in Form einer geschlossenen Kammer mit Öffnungen zur Durchführung von Einführungsstäben ausgeführt ist und zwischen den zwei anderen die Potentiale je eines der Schaltkontakte besitzenden, nichtisolierten Metallschirms angeordnet ist.

Es sind Vakuumschalter mit Schaltkontakten bekannt, die in einem Hochvakuumgefäß aus Dielektrikum und Metall angeordnet sind, die auch drei Metallschirme enthalten, von denen zwei die Potentiale der ihnen zugeordneten Einführungen besitzen und zur Herabsetzung der elektrostatischen Feldstärke an den Lötstellen zwischen Metall und Dielektrikum dienen, während der dritte Schirm von den Einführungen isoliert ist und die Gefäßinnenwände vor Aufdampfung des Kontaktmaterials schützt.

Es ist auch bekannt, den isolierten Metallschirm bei Vakuumschaltern gegenüber den Schalterkontakten in Form einer geschlossenen Kammer mit Öffnungen zur Durchführung von Einführungsstäben auszubilden. '

Diese bekannten Vakuumschalter weisen den Nachteil auf, daß die gesamte an dem dielektrischen Teil des Gefäßkörpers anliegende Spannung sich an der Lötstelle zwischen Dielektrikum und Metall konzentriert, so daß die Metallschirme, die zur Herab- 3« setzung der elektrostatischen Feldstärke an den Lötstellen zwischen Dielektrikum und Metall gedacht sind, ihre Aufgabe nicht erfüllen, wodurch das Entstehen von Durchschlägen nicht nur innerhalb, sondern auch außerhalb des Schaltergefäßes begünstigt wird.

Auch ist bei den bekannten Vakuumschaltern durch die Konstruktion und die gegenseitige Anordnung der Metallschirme die Gefahr, daß sich Durchschläge über die langen Wege entwickeln können, nicht beseitigt, wodurch die elektrische Festigkeit dieser Schalter herabgemindert wird.

Durchschläge über einen langen Weg können unmittelbar nach dem Nulldurchgang des Lichtbogenstromes entstehen, also gerade dann, wenn die während des Lichtbogenbrennens von den Elektroden abgeschiedenen Gase von den den Elektrodenzwischenraum umgebenden Flächen noch nicht absorbiert sind. In diesem Zeitpunkt entsteht im Schaltergefäß ein Druck, der dem linken Zweig der Paschenschen Zündeinsatzkurve entspricht.

Bekanntlich ist dabei die elektrische Festigkeit im Hochspannungs-Vakuumschalter

Anmelder:

Vsesojusny elektrotekhnichesky institut im. V. I.

Lenin a, Moskau

Vertreter:

Dipl.-Chem. L. Zellentin, Patentanwalt,

Ludwigshafen/Rhein, Rubensstr. 30

Als Erfinder benannt:

Ida A. Lukatskaya, Moskau

Elektrodenfeld um so geringer, je größer dessen Länge ist. Bei diesen Drücken können die Durchschläge nicht über die kürzesten, sondern über die längeren Umgehungswege entstehen.

Ein Durchschlag über einen längeren Weg verzögert die Stromunterbrechung und kann auch zu einer Nichtausschaltung des Stromes und damit zur Zerstörung des Schalters führen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu beseitigen.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Abstände zwischen den Einführungsstäben und den Rändern der Schirmöffnungen des isolierten Schirmes ebenso wie der Mindestabstand zwischen den isolierten und nichtisolierten Schirmen so bemessen, daß sie mit dem Kontaktabstand im vollständig ausgeschalteten Zustand angenähert gleich sind. Die Luftspalte zwischen dem isolierten und den jeweils angrenzenden nichtisolierten Metallschirmen sind in der Mitte des jeweiligen dielektrischen Gefäßkörpers angeordnet. Die Abstände zwischen den äußeren Wänden sowohl des isolierten als auch der nichtisolierten Metallschirme und den inneren Wänden des dielektrischen Gefäßkörpers sind um einige Zehnerpotenzen geringer als der Durchmesser dieses Körpers.

Beim erfindungsgemäßen Vakuumschalter werden die langen Wege, über welche sich die Durchschläge entwickeln können, vermieden. Auch wird eine maximal günstige Potentialverteilung im vakuumdichten Gefäßkörper erreicht. Dadurch wird die elektrische Festigkeit des Vakuumschalters wesentlich erhöht.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand einer Zeichnung beschrieben.

Der Vakuumschalter besteht aus einem Vakuumgefäß, das grundsätzlich als ein in zwei Teile 1,2 unterteilter und an seinen Stirnseiten mit Metalldeckeln 3, 4 verschlossener Hohlzylinder aus dielek-

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trischem Material ausgebildet ist. Die Metalldeckel sind mit den Zylinderteilen 1, 2 über metallene Ringe 5, 6, 7 und 8 verbunden.

Der Vakuumschalter enthält ferner zwei gleichachsig angeordnete aneinanderstoßende Schaltkontakte 9,10, die mit den stromführenden Einführungsstäben 11,12 in Verbindung stehen. Der eine Schaltkontakt, beispielsweise der Schaltkontakt 10, ist mit seinem Träger, dem Einführungsstab 12 beweglich. Er ist in das Vakuumgefäß über ein Wellrohr 13 eingeführt.

Die Schaltkontakte 9,10 sind von einem isolierten Metallschirm umgeben, der aus zwei Bechern 14, IS zusammengesetzt ist. In den Stirnteilen der Becher sind Öffnungen 16,17 zur Durchführung der Einführungsstäbe vorhanden. Für die Differenz der Radien der Becheröffnungen und den der Einführungsstäbe wird aus der Bedingung der elektrischen Festigkeit entstandener Ringspalte der kleinste noch zulässige Wert gewählt. Die Breite dieser Ringspalte soll dabei so groß wie der Hub des beweglichen Schaltkontaktes sein.

Der Durchmesser und die Höhe der Metallschirme werden so gewählt, daß die Schirminnenflächen zumindest auf einige Zentimeter von der Unterbrechungsstelle der Koniakte und folglich vom Lichtbogenkanal entfernt sind. Dies ist erforderlich, um die Wahrscheinlichkeit der Zündung eines Kaskadenlichtbogens zwischen den Schaltkontakten und den Metallschirmen herabzusetzen.

Der isolierte Metallschirm wird an einem metallenen Mittelring 18 befestigt, der an den Teilen 1, 2 des dielektrischen Zylinders angelötet ist. Der Spalt zwischen der Innenwand des Zylinders und der Außenwand des Metallschirmes wird möglichst klein gewählt, damit die elektrostatische Feldstärke an den Lötstellen zwischen Metall und Dielektrikum an der Vakuumseite herabgesetzt und somit die Sicherheit, daß an diesen Stellen keine kalten Emissionszentren und Kathodenflecke entstehen, erhöht wird. Bei einem engeren Spalt wird auch die Entwicklung von Durchschlägen über lange Wege weniger wahrscheinlich. Die Lötstellen zwischen den dielektrischen Teilen 1, 2 und den metallenen Zwischenringen 7, 8 sind vor dem Entstehen von kalten Emissionszentren durch zylindrische Metallschirme 19, 20 geschützt, die auf den Potentialen der Einführungsstäbe 11,12 liegen und an den zu der Gefäßmitte weisenden Stirnseiten geschlossen sind. Jedoch weisen auch diese Stirnseiten Öffnungen 21, 22 auf, durch welche die Einführungsstäbe 11,12 mit Spiel durchgeführt werden. Diese Öffnungen sind außerdem dazu erforderlich, um die Evakuierung der durch die Metallschirme unterteilten Räume und die Schaltbewegung des Einführungsstabes 12 zu ermöglichen.

Der Mindestabstand zwischen den nichtisolierten Metallschirmen 19,20 und dem isolierten aus den Bechern 14,15 bestehenden Metallschirm wird nach dem gleichen Gesichtspunkt gewählt wie die Ringspaltbreite zwischen den Einführungsstäben 11,12 und den Rändern der Öffnungen 16,17 im isolierten Metallschirm.

Die Luftspalte zwischen dem isolierten und den

jeweils angrenzenden nichtisolierten Metallschirmen

, sind in der Mitte jedes der dielektrischen Teile 1, 2 'des Gefäßkörpers angeordnet, die beiderseits des Mittelringes 18 liegen. Dabei erreicht die elektrostatische Feldstärke in den beiden Teilen 1,2 ihren Maximalwert erst in der Mitte dieser Teile, also in einer größtmöglichen Entfernung von den Lötstellen zwischen Dielektrikum und Metall.

ίο Der isolierte Metallschirm und die nichtisolierten Metallschirme 19, 20 sind aus dünnem Metallblech (etwa 0,1 bis 0,3 mm) hergestellt, das eine qualitative Entgasung dieser Teile mittels Hochfrequenz ermöglicht. Der Vakuumschalter wird nach Evakuierung am Stutzen 23 verlötet.

Der äußere, außerhalb des Vakuumgefäßes liegende Teil des beweglichen Einführungsstabes 12 wird mit der Stange des Schalterantriebs gedoppelt, der in der Zeichnung nicht dargestellt ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Vakuumschalter werden also die langen Wege, über welche sich die Durchschläge entwickeln können, vermieden. Daneben wird auch eine maximal günstige Verteilung der Potentiale im vakuumdichten Gefäßkörper erreicht.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vakuumschalter mit Schaltkontakten und drei Metallschirmen, die alle in einem vakuumdichten Hochvakuumgefäß aus Dielektrikum und Metall angeordnet sind, und einer der Metallschirme gegenüber den Schaltkontakten isoliert und in Form einer geschlossenen Kammer mit Öffnungen zur Durchführung von Einführungsstäben ausgeführt ist und zwischen den zwei anderen die Potentiale je eines der Schaltkontakte besitzenden, nichtisolierten Metallschirmen angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände zwischen den Einführungsstäben und den Rändern der Schirmöffnungen des isolierten Schirmes ebenso wie der Mindestabstand zwischen dem isolierten und den nichtisolierten Schirmen so bemessen sind, daß sie mit dem Kontaktabstand im vollständig ausgeschalteten Zustand angenähert gleich sind.

2. Vakuumschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftspalte zwischen dem isolierten und den jeweils angrenzenden nichtisolierten Metallschirmen in der Mitte des jeweiligen dielektrischen Gefäßkörpers angeordnet sind.

3. Vakuumschalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände zwischen den äußeren Wänden sowohl des isolierten als auch der nichtisolierten Metallschirme und den inneren Wänden des dielektrischen Gefäßkörpers um einige Zehnerpotenzen geringer sind als der Durchmesser dieses Körpers.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschriften Nr. 1 279 859,
349 552, 1 353 284, 1 362 898, 1 382 653,
385 430.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen