DE8915750U1

DE8915750U1 - Kontaktanordnung für eine Vakuumschaltröhre

Info

Publication number: DE8915750U1
Application number: DE8915750U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1989-07-28
Filing date: 1989-07-28
Publication date: 1991-05-08
Anticipated expiration: 1999-07-29
Also published as: EP0410049A1; US5064976A; JPH0364816A; EP0410049B1; DE58908842D1

Description

GR 89 G 4098 OE Siemens Aktiengesellschaft

Kontaktanordnung für eine Vakuumschaltröhre 5

Technisches Gebiet

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.

Stand dar Tschnik Eine bekannte Kontaktanordnung für eine Vakuumschaltröhre be-

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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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.

Die Erfindung

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.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen,

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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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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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.

Abbildungen der Zeichnung Drei Ausführungsbeispiele der neuen Kontaktanordnung sind in

den Figuren 1 bis 6 dargestellt. Dabei zeigt

Figur 1 einen Axialfeldkontakt mit stiftartigen Stützelementen

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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Ausführungsbeispiele

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-

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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 d_T>

Mit Hilfe der Durchbrechungen 74 werden einzelne Stützelemente gebildet, die auf dem Teilkreis d_T 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

C Il * W · · 4 Cl f I ■ · · · ill ,fill·· · re et t · · · · · a &igr; 7 GR 89 G 4098 DE Schutzansprüche

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«

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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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