DE8915750U1 - Kontaktanordnung für eine Vakuumschaltröhre - Google Patents
Kontaktanordnung für eine VakuumschaltröhreInfo
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Description
GR 89 G 4098 OE Siemens Aktiengesellschaft
Kontaktanordnung für eine Vakuumschaltröhre 5
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Vakuumschaltröhren und
ist bei der konstruktiven Ausgestaltung einer Kontaktanordnung anzuwenden, die aus zwei sich axial gegenüberstehenden
Kontakten besteht, wobei jeder Kontakt topffÖr?f.ig ausgebildet
und mit einem Stützkörper für die Kcntaktplatte versehen ist.
steht aus zwei gleichachsig angeordneten und in ihrer Achsrichtung
relativ zueinander bewegbaren Kontakten, deren mit einem Stromzuführungsbolzen versehene Kontaktträger topfförmig ausgebildet
und zur Erzeugung eines axialen Magnetfeldes mit geneigten Schlitzen versehen sind (Axialfeldkontakten); auf den
Rand jeder Kontaktträgerwand ist eine Kontaktplatte aus einem Kontaktwerkstoff auf Chrom-Kupfer-Basis aufgelötet. Zur mechanischen
Stabilisierung des Kontaktes ist zwischen dem geschlitzten
Kontaktträger und der ebenfalls geschlitzten Kontaktplatte eine im wesentlichen säulenartige Abstützung aus elektrisch
schlecht leitendem Material, beispielsweise aus unmagnetischem Material wie Chrom-Nickel-Stahl, vorgesehen. Diese
Abstützung ist zentral angeordnet und hat im Querschnitt etwa die Form eines Doppel-T-Trägers (DE-A-32 31 593). - Bei anderen
bekannten Kontaktanordnungen ist die im wesentlichen ebenfalls säulenartige Abstützung nur an dem der Kontaktplatte zugewandten
Ende schirmartig erweitert (DE-A-33 34 493) oder sie »eist einen relativ schlanken Stützkern auf und ist an den
Enden dieses Stützkernes mit plattenartigen Stützteilen versehen (EP-A-O 155 376). - Bei derartigen Kontaktanordnungen ergibt
sich bei geschlossenem Kontakt im Bereich der Abstützungen eine Stromkonzentration, die beim Auftreten von Nennkurzzeit-
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Zm/Ro / 07.02.1991
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strömen größer 50 kA zum Verschweißen der Kontakte führen kann.
Ein solches Verschweißen kann auch dann auftreten, wenn die Abstützung als Hohlzylinder ausgebildet ist, der innerhalb der
Querschnittsfläche des Stromzuführungsbolzens unter Freilassung eines zentralen Querschnittsbereiches auf einem dem mittleren
Wand^urchmesser des Hohlzylinders entsprechenden Teilkreis
angeordnet ist (DE-OS 32 27 482), Hl rbei besteht weiterhin
der Nachteil eines relativ großen Nebenschlusses über die """Stützung, wodurch die Ausbildung eines wirksamen axialen
Magnetfeldes behindert wird.
Ausgehend von einer Kontaktanordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 liegt der Erfindung die
Aufgabe zugrunde, eine solche Kontaktanordnung so auszubilden, daß bei kleinem Nebenschluß über die Abstützung das Verschweißen
der Kontaktplatten mit Sicherheit ausgeschlossen ist.
daß der Durchmesser des Stromzuführungsbolzens wenigstens 50 %
des Außendurchmessers des Kontaktträgers beträgt, daß der Durchmesser des Teilkreises für die Abstützung ebenfalls
mindestens 50 % des Außendurchmessers des Kontaktträgers beträgt
und höchstens gleich dem Außendurchmesser des Stromzuführungsbolzens
ist, und daß die Abstützung im mittleren Bereich ihrer Länge einen wesentlich kleineren Querschnitt als im
Fuß- und Kopfbereich aufweist, so daß der ohmsche Widerstand der Abstützung um wenigstens etwa eine Größenordnung größer ist
als der ohmsche Widerstand von Kontaktträger und Kontaktplatte.
Bei einer derartigen Ausgestaltung der Kontakte wird der durcn die Abstützung bedingte KraftscliluCi auf eine so große Oberfläche
der Kontaktplatten verteilt, daß einerseits die dabei entstehende Kontaktfläche mit Sicherheit größer 1st als diejenige
kritische Kontaktfläche, bei der ein Verschweißen der beiden Kontaktflächen zu erwarten ist, und daß andererseits der Nebenschluß
über die Abstützung hinreichend klein ist. Dabei stellt der
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3 GR 89 G 4098 DE
vergrößerte Querschnitt der Abstützung im Fuß- und Kopfbereich sicher, daß sich die Abstützung, die mit Rücksicht auf den
erforderlichen ohmschen Widerstand eine möglichst geringe Wandstärke aufweist, unter dem Einfluß der axialen mechanischen
Kräfte nicht in den Boden des Kontaktträgers und in die Kontaktplatte eindrückt.
Die Abstützung kann beispielsweise aus einem dünnwandigen Rohr bestehen, das an beiden Enden mit ringartigen Stützflächen versehen
ist. Bei diesen Stützflächen kann es sich auch um flanschartige Ansätze handeln. - Der zugehörige Teilkreis, auf dem dieses
Rohr anzuordnen ist, entspricht dann bezüglich seines Durchmessers dem mittleren Wanddurchmesser des Rohres.
Um einen möglichst großen elektrischen Widerstand der Abstützung zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, wenn die Abstützung aus
mehreren auf einem Teilkreis angeordneten Stützelementen besteht, die parallele elektrische Strompfade bilden. Diese Bildung paralleler
Strompfade kann dadurch erfolgen, daß als Abstützung rohrförmig oder stiftartig ausgebildete Stützelemente verwendet
werden, die auf dem Teilkreis in einer Anzahl von wenigstens drei Stück gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Mit Rücksicht
darauf, daß die Kontaktplatte der einzelnen Kontakte jeweils in aller Regel geschlitzt ist, ist aber zweckmäßig jeweils ein
Stützelement einem sektorförmigen Abschnitt der Kontaktplatte zugeordnet. Der elektrische Widerstand der Stützelemente kann
durch entsprechende Formgebung ihres Querschnittes an den erforderlichen Wert angepaßt werden.
Man kann aber auch eine Abstützung in Form eines rohrförmigen Stützkörpers vorsehen, dessen Wand mit mehreren, vorzugsweise
mindestens zehn, maximal etwa zwanzig radialen Druchbrechungen versehen ist. Die Wandbereiche zwischen den Durchbrechungen
bilden dann die einzelnen Strompfade. Der Durchmesser der vorzugsweise kreisförmigen Durchbrechungen liegt zweckmäßig bei
etwa 50 % der Länge des rohrförmigen Stützkörpers. Dadurch wird
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4 GR 89 G 4098 DE
eine genügende mechanische Stabilität der Abstützung bei hinreichend
größerem ohmschen Widerstand gewährleistet. - Zweckmäßig wird die jeweilige Abstützung so konstruiert, daß sie
einen Widerstand von wenigstens etwa 40 bis 50 pOhm, zweckmäßig
von etwa 100 pOhm aufweist.
Um die bei hohem Stromfluß in den Kontakten erzeugten elektrodynamischen
axialen Kräfte zu kompensieren, empfiehlt es sich weiterhin, die Stützelemente an beiden Enden zu fixieren. Dies
IQ erfolgt zweckmäßig mittels piner Hartlötung. und 7war durch
stinseitige Verbindung der Stützelemente mit der Kontaktplatte und durch stirn- oder mantelseitige Verbindung der Stützelemente
mit dem Kontaktträger. Dabei ermöglicht die mantelseitige Verbindung innerhalb einer geeigneten Passung den gewünschten
Toleranzausgleich. Bei Verwendung stiftartiger Stützelemente kann die mantelseitige Verbindung im Bereich eines Zentrierzapfens
erfolgen, der in eine Bohrung des Kontaktträgers eingreift.
Die gemäß der Erfindung vorgesehene Ausgestaltung der Abstützung kommt insbesondere für solche Axialfeldkontakte in Betracht, bei
denen der Außendurchmesser des Kontaktträgers 60 bis 150 mm beträgt und bei denen die Kontaktplatte aus einem Kontaktwerkstoff
auf Chrom-Kupfer-Basis besteht.
den Figuren 1 bis 6 dargestellt. Dabei zeigt
im Querschnitt,
Figur 2 den Kontakt gemäß Figur 1 in Draufsicht, Figur 3 ein stiftförmiges Kontaktelement,
Figur 4 eine rohrförmige Abstützung im Längsschnitt, Figur 5 die Abstützung gemäß Figur 4 im Querschnitt und
Figur 6 einen Axialfeldkontakt mit einer anderen rohrförmigen Abstützung.
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5 GR 89 G 4096 DE
Die Figuren 1 und 2 zeigen einen Axialfeldkontakt 1, der aus
dem Stromzuführungsbolzen 2, dem topfförmigen Kontaktträger 3
mit der geneigten Schlitzen 4 und der ebenfalls geschlitzten Kontaktplatte 5 besteht. Der Durchmesser d des Stromzuführungsbolzens
2 beträgt etwa 60 % des Außendurchmessers D des Kontakträgers
3. - Zwischen Kontaktträger und Kontaktplatte sind stiftartige Stützelemente 6 angeordnet. Diese befinden sich auf
einem Teilkreis d~, dessen Durchmesser nur wenig kleiner als der Außendurchmesser des Stromzuführungsbolzens 2 ist. Gemäß
Figur 2 sind sechs solcher Stützelemente vorgesehen, wobei jeweils zwischen den Schlitzen der Kontaktplatte 5 ein
Stützelement angeordnet ist. - Gegebenenfalls kann zusätzlich im Zentrum des Kontaktes 1 ein weiteres Stützelement angeordnet
sein. In diesem Fall ist nur ein ringförmiger zentraler Querschnittsbereich freigelassen.
Gemäß Figur 3 weist jedes Stützelement einen Stützschaft 61 auf und ist an den Enden, also im Fuß- und Kopfbereich, mit kapitellartigen
Stützflächen 62 versehen. Die Fläche dieser Stützflächen beträgt etwa das 6-fache des Querschnittes des Stützschaftes. Am
unteren Ende des Stützelementes 6 ist weiterhin ein Zentrieransatz 63 vorgesehen, der - gemäß Figur 1 - in eine entsprechende
Bohrung des Kontaktträgers 3 eingreift. - Die Anzahl der Stützelemente 6 liegt zweckmäßig zwischen drei und zwölf. - Die
Stützelemente 6 sind in nicht näher dargestellter Weise stirnseitig mit der Kontaktplatte 5 und im Bereich des Zentrieransatzes
63 mantelseitig mit dem Kontaktträger 3 verlötet.
Anstelle der stiftartigen Stützelemente gemäß Figur 1 kann auch
ein rohrförmiger Stützkörper gemäß den Figuren 4 und 5 verwendet
werden. Dieser besteht aus dem eigentlichen Stützrohr 71 mit einem oberen Stützring 72 und einem unteren Stützring 73. Dabei
ist das eigentliche Stützrohr 71, dessen Wandstärke unter Berücksichtigung der erforderlichen mechanischen Tragfähigkeit
so gering wie möglich gewählt ist, mit kreisförmigen Durch-
01 05
6 GR 89 G 4Ü58 DE
brechungen 74 versehen. Gemäß Figur 4 sind fünfzehn solcher
Durchbrechungen - gleichmäßig am Umfang verteilt - vorgesehen. Der Durchmesser dieser Durchbrechungen beträgt etwas weniger als
die Hälfte der Gesamthöhe bzw. Gesamtlänge des rohrförmigen Stützkörpers
7. Die Stützfläche der beiden Stützringe 72 und 73 ist etwa 5 mal so groß wie die Querschnittsfläche des eigentlichen
Stützrohres 71. - Der mittlere Wanddurchmesser des eigentlichen Stützrohres 71 entspricht dem erwähnten Teilkreisdurchmesser dT>
Mit Hilfe der Durchbrechungen 74 werden einzelne Stützelemente gebildet, die auf dem Teilkreis dT nahtlos aneinander gereiht
sind. Ein solches einzelnes Stützelement 8 ist in Figur 5 als schraffierter Bereich dargestellt.
Ein gemäß Figur 4 ausgebildeter Stützkörper aus Chrom-Nickel-Stahl
weist bei einem Durchmesser von etwa 52 mm einen ohmschen Widerstand von R = 105 pOhm auf. - Stiftartige Stützelemente
gemäß Figur 3 lassen sich beispielsweise mit einem Widerstand von R = 600 pOhm herstellen, so daß sechs parallel geschaltete
Stützelemente einen Gesantwiderstand von 100 pOhm
aufweisen. - Eine Kontaktanordnung gemäß Figur 1 hat bei einem Außendurchmesser des Kontaktträgers von etwa mo mm einen
ohmschen Widerstand von etwa 4 pOhm.
Figur 6 zeigt einen Axialfeldkontakt 10, bei dem als Abstützung
zwischen der Kontaktplatte 5 und dem Kontaktträger 3 ein dünnwandiges Rohr 11 mit an beiden Enden angeordneten ringartigen
Stützflächen 12 und 13 vorgesehen ist. Die obere Stützfläche erstreckt sich fianschartig nach außen, die untere Stützfläche
flanschartig nach innen. Gegebenenfalls kann die Wand des Rohres ähnlich wie der Stützkörper gemäß Figur 4 mit Durchbrechungen versehen
sein. - Bei dieser Abstützung kann die untere Stützfläche auch einen durchgehenden Boden bilden, wobei eine solche Abstützung
als Ziehteil herstellbar ist.
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Claims (9)
1. Kentaktanordnung für eine Vakuumschaltröhre,
bestehend aus zwei sich axial einander gegenüberstehenden und in ihrer Achsrichtung relativ zueinander bewegbaren
Axialfeldkontakten mit folgenden Merkmalen:
- jeder Axialfeldkontakt besteht aus einem topfförmigen
Kontaktträger und einer auf den Rand der Kontaktträgerwanrl aufgesetzten Kontaktplatte,
- jeder Kontaktträger ist mit einem zylindrischen Stromzufuhrungsbolzen
versehen,
- die Wand jedes Kontaktträgers ist mit zur Kontaktachse geneigten, Windungen bildenden Schlitzen versehen,
- zwischen Kontaktträger und Kontaktplatte jedes Axialfeldkontaktes
ist eine Abstützung aus einem elektrisch schlecht leitenden Material angeordnet,
- die Abstützung liegt unter Freilassung eines zentralen Querschnittsbereiches auf einem Teilkreis innerhalb der
Querschnittsfläche des Stromzuführungsbolzens, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Stromzufuhrungsbolzens (2) wenigstens
50 % des Außendurchmessers des Kontaktträgers (3) beträgt, daß der Durchmesser des Teilkreises für die Abstützung (6,7)
ebenfalls mindestens 50 % des Außendurchmessers des Kontaktträgers (3) beträgt und höchstens gleich dem Außendurchmesser
des Stromzuführungsbolzens (2) ist,
und daß die Abstützung im mittleren Bereich ihrer Länge einen wesentlich kleineren Querschnitt als im Fuß- und Kopfbereich
(62,72,73) aufweist,
so daß der ohmsche Widerstand der Abstützung um wenigstens
etwa eine Größenordnung größer ist als der ohmsche Widerstand von Kontaktträger (3) und Kontaktplatte (5).
2. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch g e -
kennzeichnet, daß die Abstützung aus einem dünnwandigen
Rohr (11) mit an beiden Enden befindlichen ringartig«
02 01
8 GR 89 G 4098 OE
Stützflächen (12,13) besteht.
3. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da3 die Abstützung aus mehreren auf
dem Teilkreis angeordneten Stützelementen (6,8) besteht, die parallele elektrische Strompfade bilden.
4. Kontaktanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet f daß die Stützelemente (6) stiftar -
tig oder rohrförmig ausgebildet sind und in einer Anzahl von wenigstens drei Stück vorliegen.
5. Kontaktanordnung nach Anspruch 3, dadurch ge=
kennzeichnet , daß die Stützelemente (8) einen rohrförmigen Stützkörper (7) bilden, dessen Wand mit mehreren
radialen Durchbrechungen (74) versehen ist.
6. Kontaktanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechungen (74) kreisförmig
ausgebildet sind.
7. Kontaktanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Durchmesser der Durchbrechungen
(74) etwa 50 % der Länge des rohrförmigen Stützkörpers (7) beträgt.
8. Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung
(6,8) sowohl mit dem Kontaktträger (3) als auch mit der Kontaktplatte
(5) verlötet ist.
9. Kontaktanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der ohmsche Widerstand der Abstützung
(6,7) etwa 100 pOhm beträgt.
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# · » I I f I &igr; 1
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