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Die
Erfindung betrifft eine Vakuumschaltröhre mit einem Festkontakt und
einem bezüglich
des Festkontakts beweglich angeordneten Bewegkontakt zum Schalten
von Strom und Spannung, wobei der Bewegkontakt mit einem verschiebbar
angeordneten, eine Wandung der Vakuumschaltröhre durchgreifenden Kontaktbolzen
verbunden ist.
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Eine
derartige Vakuumschaltröhre
ist aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 26 33 543 A1 bekannt.
Zum Begriff der Vakuumschaltröhre
ist anzumerken, dass sich im deutschsprachigen Raum der Begriff „Schaltröhre” für derartige
Vakuumschalter eingebürgert
hat. Im Rahmen dieser Beschreibung soll jedoch unter einer Vakuumschaltröhre nicht
nur ein zylinderförmiges
Bauteil verstanden werden, vielmehr können Vakuumschaltröhren auch
andere Formen aufweisen, beispielsweise können sie als quaderförmige Bauteile
ausgebildet sein.
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Die
deutsche Patentschrift
DE
100 30 670 C2 offenbart eine Vakuumschaltröhre mit
zwei Kontaktsystemen. Ein erstes Kontaktsystem umfasst ein bewegbares
Kontaktstück
und ein feststehendes Kontaktstück,
die zum Schalten von Strom und Spannung vorgesehen sind. Dabei ist
das erste Kontaktsystem so ausgestaltet, dass ein Kontaktbolzen
bei Verschieben in Richtung Schaltröhrenaussenraum den elektrischen
Kontakt zwischen den Kontaktstücken öffnet. Ein
zweites Kontaktsystem umfasst einen Erdungskontakt für die Vakuumschaltröhre.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vakuumschaltröhre und
eine Anordnung mit einer Vakuumschaltröhre anzugeben, bei der ein
elektrischer Kontakt zwischen dem Bewegkontakt und dem Festkontakt
unter Aufwendung nur geringer mechanischer Kräfte geöffnet bzw. im geöffneten
Zustand gehalten werden kann.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
eine Vakuumschaltröhre
mit einem Festkontakt und einem bezüglich des Festkontakts beweglich
angeordneten Bewegkontakt zum Schalten von Strom und Spannung, wobei
der Bewegkontakt mit einem verschiebbar angeordneten, eine Wandung
der Vakuumschaltröhre
durchgreifenden Kontaktbolzen verbunden ist, wobei der Festkontakt
und der Bewegkontakt den Hauptstrompfad der Vakuumschaltröhre bilden
und wobei der Kontaktbolzen bei Verschieben in Richtung Schaltröhrenaußenraum
einen elektrischen Kontakt zwischen dem Festkontakt und dem Bewegkontakt
schließt
und beim Verschieben in Richtung Schaltröhreninnenraum den elektrischen Kontakt öffnet.
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Bei
dieser Vakuumschaltröhre
schließt
der Kontaktbolzen bei Verschiebung in Richtung Schaltröhrenaußenraum
(d. h. bei Verschieben in Richtung des die Vakuumschaltröhre umgebenden
Außenraums)
den elektrischen Kontakt zwischen dem Festkontakt und dem Bewegkontakt;
beim darauffolgenden Verschieben des Kontaktbolzens in Richtung Schaltröhreninnenraum
(d. h. in Richtung des von der Vakuumschaltröhre bzw. von dem Gehäuse der
Vakuumschaltröhre
eingeschlossenen Volumens) öffnet der
Kontaktbolzen den elektrischen Kontakt zwischen dem Festkontakt
und dem Bewegkontakt.
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Dabei
ist insbesondere vorteilhaft, dass beim Verschieben des Kontaktbolzens
in Richtung Schaltröhreninnenraum
die zum Verschieben auf den Kontaktbolzen aufgebrachte Antriebskraft
sich gleichsinnig mit der Kraft überlagert,
die aufgrund des im Schaltröhreninnenraum
herrschenden Vakuums und des im Schaltröhrenaußenraum herrschenden normalen
Luftdrucks auf den Kontaktbolzen und den daran befestigten Bewegkontakt
wirkt (Addition der Antriebskraft und der Kraft des Luftdrucks).
Dabei wirken die Antriebskraft und die aufgrund der Druckunterschiede
zwischen Schaltröhrenaußenraum
und Schaltröhreninnenraum
entstehende Kraft in die gleiche Richtung, d. h. die beiden Kräfte verstärken sich. Dadurch
ist für
das Öffnen
bzw. Offenhalten des elektrischen Kontakts zwischen dem Bewegkontakt
und dem Festkontakt nur eine geringe Antriebskraft notwendig. Die
erfindungsgemäße Vakuumschaltröhre lässt sich
also besonders leicht in den ausgeschalteten Zustand überführen bzw.
in diesem halten. Bei einer leichtgängigen Lagerung des Kontaktbolzens
in der Wandung der Vakuumschaltröhre
kann sogar erreicht werden, dass überhaupt keine zusätzliche
Antriebskraft zum Öffnen
oder Offenhalten des elektrischen Kontakts notwendig ist, sondern
dass der geschlossene elektrische Kontakt nach Lösen einer den Kontaktbolzen
festhaltenden Arretierung selbsttätig öffnet und danach aufgrund der
Kraft des Luftdrucks im geöffneten
Zustand gehalten wird.
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Die
Vakuumschaltröhre
kann so ausgestaltet sein, dass der Festkontakt hohlzylinderförmig ausgebildet
ist und der Kontaktbolzen den Festkontakt (axial) durchgreift. Dadurch
kann vorteilhafterweise ein besonders kompakter Aufbau der Vakuumschaltröhre erreicht
werden.
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Die
Vakuumschaltröhre
kann auch so ausgestaltet sein, dass der Bewegkontakt bezüglich des hohlzylinderförmigen Festkontakts
deckelförmig
ausgebildet ist. Ein derartiger Bewegkontakt wird auch als Topfkontakt
bezeichnet.
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Die
Vakuumschaltröhre
kann so realisiert sein, dass im eingeschalteten Zustand der Vakuumschaltröhre der
Bewegkontakt eine stirnseitige Öffnung
des hohlzylinderförmigen
Festkontakts zumindest teilweise verschließt.
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Die
Vakuumschaltröhre
kann so ausgestaltet sein, dass im eingeschalteten Zustand der Vakuumschaltröhre eine
kreisringförmige
Stirnfläche
des hohlzylinderförmigen
Festkontakts den Bewegkontakt berührt. Über diese kreisringförmige Stirnfläche fließt der zu
schaltende Strom vom Festkontakt zum Bewegkontakt bzw. in umgekehrter
Richtung.
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Die
Vakuumschaltröhre
kann dabei so ausgestaltet sein, dass mindestens Teile der Oberfläche eines
im Innenraum des hohlzylinderförmigen
Festkontakts angeordneten Abschnitts des Kontaktbolzens aus lichtbogenbeständigem Material
bestehen.
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Die
Vakuumschaltröhre
kann auch so realisiert sein, dass mindestens Teile der inneren
Mantelfläche
des hohlzylinderförmigen
Festkontakts aus lichtbogenbeständigem
Material bestehen.
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Die
Vakuumschaltröhre
kann so gestaltet sein, dass mindestens Teile der dem Bewegkontakt abgewandten
Stirnfläche
des hohlzylinderförmigen Festkontakts
aus lichtbogenbeständigem
Material bestehen.
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Beim
Einsatz von lichtbogenbeständigem Material
bei den vorstehend genannten Ausführungsformen der Vakuumschaltröhre ist
besonders vorteilhaft, dass bei Ausbildung eines (unerwünschten) Lichtbogens
zwischen dem Kontaktbolzen des Bewegkontakts und dem hohlzylinderförmigen Festkontakt
Beschädigungen
der Oberfläche
des Kontaktbolzens und des Festkontakts minimiert bzw. vermieden werden.
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Weiterhin
kann auch die innenliegende Oberfläche des deckelförmigen bzw.
topfförmigen Bewegkontakts
mindestens teilweise aus lichtbogenbeständigem Material bestehen, wodurch
auch der Bewegkontakt vor Beschädigungen
bei auftretenden Lichtbögen
geschützt
wird.
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Die
beschriebene Vakuumschaltröhre
kann mit Vorteil eingesetzt werden in einer Anordnung mit einer
ersten Vakuumschaltröhre
der beschriebenen Art und mit einer zweiten Vakuumschaltröhre mit
einem Festkontakt und einem bezüglich des
Festkontakts beweglich angeordneten Bewegkontakt, wobei der Bewegkontakt
mit einem verschiebbar angeordneten, eine Wandung der zweiten Vakuumschaltröhre durchgreifenden
Kontaktbolzen verbunden ist, und dieser Kontaktbolzen bei Verschieben
in Richtung Schaltröhreninnenraum
der zweiten Vakuumschaltröhre
einen elektrischen Kontakt zwischen dem Festkontakt und dem Bewegkontakt
schließt
und bei Verschieben in Richtung Schaltröhrenaußenraum der zweiten Vakuumschaltröhre den
elektrischen Kontakt öffnet,
und der Kontaktbolzen der ersten Vakuumschaltröhre mechanisch mit dem Kontaktbolzen
der zweiten Vakuumschaltröhre
gekoppelt ist.
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Bei
dieser Anordnung wird eine erste Vakuumschaltröhre der oben beschriebenen
Art kombiniert mit einer zweiten Schaltröhre, wie sie als solche bereits
aus der Druckschrift
DE
26 33 543 A1 bekannt ist. Der Kontaktbolzen der ersten
Vakuumschaltröhre
ist dabei mechanisch gekoppelt mit dem Kontaktbolzen der zweiten
Vakuumschaltröhre.
Die Kopplung erfolgt derart, dass beim Verschieben des Kontaktbolzens
der ersten Vakuumschaltröhre
in Richtung Schaltröhreninnenraum
der ersten Vakuumschaltröhre
gleichzeitig der Kontaktbolzen der zweiten Vakuumschaltröhre in Richtung
Außenraum der
zweiten Vakuumschaltröhre
verschoben wird. Umgekehrt wird beim Verschieben des Kontaktbolzens
der ersten Vakuumschaltröhre
ein Richtung Schaltröhrenaußenraum
der ersten Vakuumschaltröhre
der gekoppelte Kontaktbolzen der zweiten Vakuumschaltröhre in Richtung
Schaltröhreninnenraum der
zweiten Vakuumschaltröhre
verschoben. Beide Kontaktbolzen können sich durch die Kopplung
nur jeweils mit gleichem Richtungssinn bewegen. Bei einer derartigen
Anordnung ist besonders vorteilhaft, dass beim Einschalten der ersten
Vakuumschaltröhre auch
die zweite Vakuumschaltröhre
einschaltet bzw. beim Ausschalten der ersten Vakuumschaltröhre auch
die zweite Vakuumschaltröhre
ausschaltet. Mit anderen Worten wird beim Schließen des elektrischen Kontakts
zwischen dem Festkontakt und dem Bewegkontakt der ersten Vakuumschaltröhre auch der
elektrische Kontakt zwischen dem Festkontakt und dem Bewegkontakt
der zweiten Vakuumschaltröhre
geschlossen. Umgekehrt wird auch beim Öffnen des elektrischen Kontakts
zwischen dem Festkontakt und dem Bewegkontakt der ersten Vakuumschaltröhre auch
der elektrische Kontakt zwischen dem Festkontakt und dem Bewegkontakt
der zweiten Vakuumschaltröhre
geöffnet.
Mittels einer derartigen Anordnung von einer ersten und einer zweiten
Vakuumschaltröhre
lassen sich vielfältige
elektrische Schaltungen (insbesondere Serienschaltungen von Vakuumschaltröhren) realisieren,
bei denen Schalter in etwa gleichzeitig geschlossen oder geöffnet werden
müssen.
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Die
Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass der Kontaktbolzen
der ersten Vakuumschaltröhre
in den Kontaktbolzen der zweiten Vakuumschaltröhre übergeht. Dadurch wird eine
starre Kopplung der beiden Kontaktbolzen erreicht.
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Die
Anordnung kann aber auch so ausgestaltet sein, dass der Kontaktbolzen
der ersten Vakuumschaltröhre
und der Kontaktbolzen der zweiten Vakuumschaltröhre unter Zwischenschaltung
eines mechanischen Feder- oder Dämpfungselements
miteinander gekoppelt sind. Dabei ist vorteilhaft, dass eventuell
auftretende Erschütterungen
gedämpft werden,
mechanische Spannungen aufgenommen werden oder eventuell auftretende
Ungenauigkeiten bei den beweglichen Kontaktbolzen, Bewegkontakten
und/oder Festkontakten ausgeglichen werden.
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Im
Folgenden werden anhand der Figuren Ausführungsbeispiele der Erfindung
erläutert.
Dabei ist in
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1 ein
Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Vakuumschaltröhre und
in
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2 ein
Ausführungsbeispiel
einer Anordnung mit einer erfindungsgemäßen Vakuumschaltröhre dargestellt.
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In 1 ist
in einer Schnittdarstellung eine zylinderförmige Vakuumschaltröhre 1 dargestellt. Diese
Vakuumschaltröhre 1 weist
ein Vakuumschaltröhrengehäuse auf,
welches im Ausführungsbeispiel ein
erstes hohlzylinderförmiges
Gehäuseteil 3 aus Keramik
und ein zweites hohlzylinderförmiges
Gehäuseteil 5 aus
Keramik aufweist. Eine erste Stirnfläche des ersten hohlzylinderförmigen Gehäuseteils 3 ist
mit einer kappenförmigen
Wandung 7 aus Edelstahlblech versehen, welche von einem
Kontaktbolzen 9 durchgriffen wird. Der Kontaktbolzen 9 ist
mittels eines Schiebelagers 11 verschiebbar an der Wandung 7 gelagert,
wobei mittels eines Faltenbalges 13 eine vakuumdichte Verschiebung
des Kontaktbolzens 9 ermöglicht wird. Die zweite Stirnfläche des
ersten Gehäuseteils 3 ist
mit einem ringförmigen Flansch 15 vakuumdicht
verbunden, der einen im Inneren der Vakuumschaltröhre 1 angeordneten
hohl zylinderförmigen
Festkontakt 17 trägt.
Der Kontaktbolzen 9 durchgreift den hohlzylinderförmigen Festkontakt 17 axial
und trägt
an seinem freien Ende im Inneren der Vakuumschaltröhre einen
Bewegkontakt 19.
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Der
ringförmige
Flansch 15 dient als Stromzuführung für den Festkontakt 17,
während
der Kontaktbolzen 9 als Stromzuführung für den Bewegkontakt 19 dient.
Der Festkontakt 17 und der Bewegkontakt 19 sind
zum Schalten von Strom und Spannung geeignet.
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Der
Festkontakt 17 und der Bewegkontakt 19 stellen
sogenannte Hauptkontakte der Vakuumschaltröhre dar, d. h. Kontakte, die
zum Schalten von hohen Strömen
und hohen Spannungen geeignet sind. Solche Kontakte werden gelegentlich
auch als hauptstromführende
Kontakte bezeichnet bzw. als Kontakte, welche den Hauptstrompfad
einer Vakuumschaltröhre
bilden. Diese Kontakte sind im Ausführungsbeispiel für große Ströme ausgelegt,
so dass die Vakuumschaltröhre
beispielsweise zum Abschalten von hohen Kurzschlussströmen einsetzbar
ist.
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Der
ringförmige
Flansch 15 ist weiterhin mit einem aus Edelstahl bestehenden
vierten Gehäuseteil 21 verbunden,
welches die Form eines dünnwandigen
Hohlzylinders hat. Dieses vierte Gehäuseteil 21 ist vakuumdicht
mit einer Stirnfläche
des zweiten Gehäuseteils 5 verbunden,
welches an der dem vierten Gehäuseteil
gegenüberliegenden
Stirnfläche
vakuumdicht mit einer (beispielsweise aus Edelstahlblech bestehenden)
zweiten Kappe 23 verbunden ist. Die zweite Kappe 23 bildet
eine der Wandung 7 gegenüberliegende zweite Wandung 23.
Die vakuumdichten Verbindungen zwischen den einzelnen Gehäuseteilen,
dem ringförmigen
Flansch 15 und dem Schiebelager 11 sind als Lötverbindungen
realisiert.
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Das
zweite Gehäuseteil 5 isoliert
die zweite Kappe 23 von dem Potential des Festkontakts 17,
so dass die zweite Gehäusekappe 23 auf
einem schwebenden Potential (einem sog. floatenden Potential) liegt.
Das zweite Gehäuseteil 5 ist
optional. Wenn das zweite Gehäuseteil 5 weggelassen
wird, dann geht das vierte Gehäuseteil 21 unmittelbar
in die Gehäusekappe 23 über; die
Gehäusekappe 23 liegt dann
auf dem elektrischen Potential des Festkontakts 17.
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Die
Innenflächen
des aus Keramik bestehenden ersten Gehäuseteils 3 und des
zweiten Gehäuseteils 5 sind
in an sich bekannter Weise mittels Dampfschirmen 25, 27, 29 und 31 vor
Abscheidung von bei Schaltvorgängen
entstehendem Metalldampf geschützt.
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Der
die Wandung 7 der Vakuumschaltröhre 1 durchgreifende
Kontaktbolzen 9 ist verschiebbar angeordnet: Er lässt sich
durch einen außerhalb
der Vakuumschaltröhre
angeordneten (in der 1 nicht dargestellten) Schaltröhrenantrieb
in Richtung Schaltröhreninnenraum
(also in Richtung des Pfeiles 33) und in Richtung des Schaltröhrenaußenraumes
(also in Richtung des Pfeiles 35) verschieben. In der 1 ist
die Vakuumschaltröhre 1 im
ausgeschalteten Zustand dargestellt, d. h. zwischen dem Festkontakt 17 und
dem Bewegkontakt 19 besteht kein elektrischer Kontakt.
Wenn der Kontaktbolzen 9 in Richtung Schaltröhrenaußenraum
verschoben wird (Pfeil 35), dann bewegt sich der an dem
Kontaktbolzen 9 angeordnete Bewegkontakt 19 auf
den feststehenden Festkontakt 17 zu; bei Berührung des
Bewegkontakts 19 mit dem Festkontakt 17 wird ein
elektrischer Kontakt zwischen dem Festkontakt und dem Bewegkontakt
geschlossen. Die Vakuumschaltröhre
befindet sich dann im eingeschalteten Zustand. Im eingeschalteten
Zustand fließt
der Strom vom Kontaktbolzen 9 über den Bewegkontakt 19,
den Festkontakt 17 zum ringförmigen Flansch 15 und
von diesem aus der Vakuumschaltröhre 1 hinaus.
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Im
eingeschalteten Zustand der Vakuumschaltröhre verschließt der Bewegkontakt 19 die
dem Bewegkontakt 19 zugewandte stirnseitige Öffnung des
hohlzylinderförmigen
Festkontakts 17 zumindest teilweise; eine kreisringförmige Stirnfläche 43 des hohlzylinderförmigen Festkontakts 17 berührt dabei den
Bewegkontakt 19.
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Wenn
im eingeschalteten Zustand der Vakuumschaltröhre der Kontaktbolzen 9 in
Richtung Schaltröhreninnenraum
(Pfeil 33) verschoben wird, dann bewegt sich der Bewegkontakt 19 von
dem Festkontakt 17 weg, der elektrische Kontakt zwischen
dem Festkontakt 17 und dem Bewegkontakt 19 wird
geöffnet;
die Vakuumschaltröhre 1 geht
in den ausgeschalteten Zustand über.
Beim Öffnen
des elektrischen Kontaktes können
zwischen dem Festkontakt und dem Bewegkontakt Lichtbögen entstehen.
Um Beschädigungen
durch diese Lichtbögen
zu minimieren bzw. auszuschließen
sind der Bewegkontakt 19, der Festkontakt 17 und/oder
der Kontaktbolzen 9 zumindest teilweise mit lichtbogenbeständigem Material
versehen bzw. bestehen aus solchem lichtbogenbeständigen (hochfesten)
Material. Im Ausführungsbeispiel
der 1 bestehen Teile der Oberfläche des Kontaktbolzens 9,
die sich beim Öffnen
des elektrischen Kontakts zwischen dem Bewegkontakt 19 und
dem Festkontakt 17 im Innenraum des hohlzylinderförmigen Festkontakts 17 befinden,
aus solchem lichtbogenbeständigen
Material. In einer anderen Ausführungsform
könnte
beispielsweise aber auch die gesamte Oberfläche des Kontaktbolzens 9 (oder
die Oberfläche
des Abschnitts des Kontaktbolzens 9, der an den Bewegkontakt 19 angrenzt)
aus lichtbogenbeständigem
Material bestehen.
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Das
lichtbogenbeständige
Material kann beispielsweise in Form einer in den Kontaktbolzen 9 eingelassenen
Hülse 37 oder
einer auf den Kontaktbolzen 9 aufgeschobenen Hülse ausgebildet
sein; bei anderen Ausführungsbeispielen
für Vakuumschaltröhren kann
bei dem Kontaktbolzen 9 jedoch auch auf lichtbogenbeständiges Material
völlig
verzichtet werden, so dass der gesamte Kontaktbolzen 9 beispielsweise
aus Kupfer bestehen kann.
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Die
innere Mantelfläche
des hohlzylinderförmigen
Festkontakts 17 besteht ebenfalls aus lichtbogenbeständigem Material.
Im Ausführungsbeispiel der 1 bestehen
zusätzlich
die beiden Stirnflächen
des hohlzylinderförmigen
Festkontakts 17 aus lichtbogenbeständigem Material. Im Ausführungsbeispiel
ist also sowohl eine dem Bewegkontakt 19 abgewandte Stirnfläche 41 als
auch eine dem Bewegkontakt 19 zugewandte Stirnfläche 43 des
hohlzylinderförmigen
Festkontakts 17 aus lichtbogenbeständigem Material gebildet.
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Als
lichtbogenbeständiges
Material könnte beispielsweise
ein üblicherweise
für Vakuumschaltröhren verwendetes
Kontaktmaterial auf der Basis von Kupfer-Chrom eingesetzt werden.
Es könnte aber
als solches lichtbogenbeständiges
Material auch Edelstahl oder ein anderes hitzeunempfindliches (refraktäres) Material
verwendet werden.
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Im
Ausführungsbeispiel
ist der Bewegkontakt 19 als ein als solcher bekannter Topfkontakt
in RMF-Ausführung
(RMF = Radialmagnetfeld) realisiert. Der Bewegkontakt 19 besteht
dabei aus einem Kontaktträger 45,
welcher zur Erzeugung des radialen Magnetfeldes mit Schlitzen versehen
ist. Der Kontaktträger 45 trägt eine
Kontaktscheibe 47 aus hochfestem, lichtbogenbeständigem Material.
Die innere Mantelfläche
sowie die Bodenfläche
des topfförmigen
Bewegkontaktes 19 besteht ebenfalls zumindest teilweise
aus lichtbogenbeständigem
Material 49.
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Der
hohlzylinderförmige
Festkontakt 17 weist im Ausführungsbeispiel ebenfalls eine
Topfform auf, er stellt auch einen Topfkontakt dar. Der hohlzylinderförmige Festkontakt 17 weist
einen Kontaktträger 49 auf,
welcher eine Kontaktscheibe 51 aus lichtbogenbeständigem Material
trägt.
Auch der Kontaktträger 49 ist
mit Schlitzen versehen, welche im Zusammenwirken mit den Schlitzen
des Kontaktträgers 45 das
radial ausgerichtete Magnetfeld (RMF) erzeugen; der Festkontakt 17 ist
also auch ein RMF-Kontakt.
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In
anderen Ausführungsbeispielen
könnten der
Festkontakt 17 und der Bewegkontakt 19 aber auch
als sogenannte AMF-Kontakte (AMF = axiales Magnetfeld) ausgestaltet
sein oder der Festkontakt und der Bewegkontakt könnten überhaupt keine Schlitze aufweisen,
wodurch besonders einfach herzustellende Kontakte vorlägen.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel
könnte
die Vakuumschaltröhre
auch so aufgebaut sein, dass lediglich Teile 37 der Oberfläche des
Kontaktbolzens 9 sowie die Kontaktscheiben 47 und 51 aus lichtbogenbeständigem Material
bestehen, wohingegen die von dem Bewegkontakt 19 abgewandte
Stirnfläche 41,
die innere Mantelfläche 39 des
Festkontakts 17, die innere Mantelfläche des Bewegkontakts 19 und/oder
die innen liegende Bodenfläche 49 des Bewegkontakts 19 aus
billigerem, nur mäßig lichtbogenbeständigen Material
(beispielsweise Kupfer) bestehen könnten.
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Die
beschriebenen Vakuumschaltröhren können insbesondere
auch als ein träges
Sicherungselement eingesetzt werden, indem im geschlossenen Zustand
des elektrischen Kontakts der Kontaktbolzen 9 arretiert
wird und im Auslösefall
der Sicherung der Kontaktbolzen freigegeben wird. Daraufhin öffnet aufgrund
des Druckunterschiedes zwischen Innenraum und Außenraum der Vakuumschaltröhre – wie oben
beschrieben – selbsttätig der
elektrische Kontakt zwischen dem Bewegkontakt und dem Festkontakt,
und die Vakuumschaltröhre
geht in ihren ausgeschalteten Zustand über, d. h. die als Sicherung
dienende Vakuumschaltröhre
unterbricht den Stromfluss. Daraufhin verbleibt die Vakuumschaltröhre sicher
im geöffneten
Zustand, bis der elektrische Kontakt mittels einer von außen auf
den Kontaktbolzen wirkenden Antriebskraft wieder geschlossen wird.
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In 2 ist
eine Anordnung mit zwei Vakuumschaltröhren dargestellt. Im unteren
Teil der 2 ist eine erste Vakuumschaltröhre 101 dargestellt,
deren Aufbau der in der 1 dargestellten und beschriebenen
Vakuumschaltröhre ähnelt. Diese
erste Vakuumschaltröhre 101 weist
einen ersten Festkontakt 103 und einen bezüglich des
ersten Festkontakts 103 verschieblich angeordneten ersten
Bewegkontakt 105 auf. Der erste Festkontakt 103 sowie
der erste Bewegkontakt 105 sind zum Schalten von Strom und
Spannung geeignet. Der erste Bewegkontakt 105 wird von
einem verschiebbar angeordneten, eine Wandung 107 der ersten
Vakuumschaltröhre 101 durchgreifenden
Kontaktbolzen 109 getragen. Wie im Zusammenhang mit der 1 ausführlich erläutert, schließt beim
Verschieben des ersten Kontaktbolzens 109 in Richtung Schaltröhrenaußenraum
der ersten Vakuumschaltröhre 101 (d.
h. in Richtung des Pfeils 113) der elektrische Kontakt
zwischen dem ersten Festkontakt 103 und dem ersten Bewegkontakt 105.
Beim Verschieben des ersten Kontaktbolzens 109 in Richtung
Schaltröhreninnenraum
der ersten Vakuumschaltröhre 101 (Pfeil 111) öffnet der
elektrische Kontakt zwischen dem ersten Festkontakt 103 und
dem ersten Bewegkontakt 105 wieder.
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Im
Unterschied zu der Vakuumschaltröhre der 1 bestehen
bei der ersten Vakuumschaltröhre 101 lediglich
Teile 115 der Oberfläche
des Kontaktbolzens 109 sowie Kontaktscheiben 117 und 119 aus lichtbogenbeständigem Material,
während
die von dem Bewegkontakt 105 abgewandte Stirnfläche, die innere
Mantelfläche
des Festkontakts 103, die innere Mantelfläche des
Bewegkontakts 105 und die innen liegende Bodenfläche des
Bewegkontakts 105 aus billigerem Kupfer bestehen. Natürlich können diese aus
Kupfer bestehenden Oberflächen
aber auch mit einem lichtbogenbeständigen Material versehen werden.
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Im
oberen Teil der 2 ist eine zweite Vakuumschaltröhre 120 dargestellt,
welche einen Festkontakt 122 und einen bezüglich dieses
Festkontakts 122 verschieblich angeordneten Bewegkontakt 124 aufweist.
Der Bewegkontakt wird von einem verschiebbar angeordneten, eine
Wandung 126 der zweiten Vakuumschaltröhre 120 durchgreifenden Kontaktbolzen 128 getragen.
Wenn dieser Kontaktbolzen 128 in Richtung Schaltröhreninnenraum
der zweiten Vakuumschaltröhre 120 (d.
h. in Richtung des Pfeils 130) verschoben wird, dann schließt der elektrische
Kontakt zwischen dem Festkontakt 122 und dem Bewegkontakt 124.
Wird daraufhin der Kontaktbolzen 128 in Richtung des Schaltröhrenaußenraumes
der zweiten Vakuumschaltröhre 120 verschoben
(d. h. in Richtung des Pfeils 132), dann öffnet der geschlossene
Kontakt zwischen dem Festkontakt 122 und dem Bewegkontakt 124 der
zweiten Vakuumschaltröhre 120 wieder.
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Der
Kontaktbolzen 109 der ersten Vakuumschaltröhre 101 ist
mechanisch mit dem Kontaktbolzen 128 der zweiten Vakuumschaltröhre 120 gekoppelt.
Im Ausführungsbeispiel
ist die Kopplung derart realisiert, dass eine außerhalb der ersten Vakuumschaltröhre 101 liegende
Stirnfläche
des Kontaktbolzens 109 der ersten Vakuumschaltröhre 101 mit
einer Stirnfläche
des Kontaktbolzens 128 der zweiten Vakuumschaltröhre 120 starr
verbunden ist, wobei diese Stirnfläche des Kontaktbolzens 128 außerhalb
der zweiten Vakuumschaltröhre 120 liegt.
Der Kontaktbolzen 109 der ersten Vakuumschaltröhre 101 geht also
in den Kontaktbolzen 128 der zweiten Vakuumschaltröhre 120 über, ist
beispielsweise mit diesem verschraubt.
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An
dem Kontaktbolzen 128 der zweiten Vakuumschaltröhre 120 ist
ein Antriebs- und Stromzuführungsbolzen 134 befestigt,
welcher zum einen zur Stromzuführung
sowohl für
den Bewegkontakt 124 der zweiten Vakuumschaltröhre 120 als
auch für
den Bewegkontakt 105 der ersten Vakuumschaltröhre 101 dient.
Darüber
hinaus wird über
diesen Bolzen 134 auch eine Antriebskraft sowohl für den Bewegkontakt 124 der
zweiten Vakuumschaltröhre 120 als auch
für den
Bewegkontakt 105 der ersten Vakuumschaltröhre 101 eingeleitet.
Wie mittels eines Doppelpfeils 136 angedeutet, wird mittels
dieser Antriebskraft die erste Vakuumschaltröhre 101 und die zweite Vakuumschaltröhre 120 gleichzeitig
eingeschaltet bzw. ausgeschaltet.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel
sind die Kontaktbolzen der beiden Vakuumschaltröhren jedoch nicht starr gekoppelt,
sondern die Kopplung erfolgt unter Zwischenschaltung eines Feder- und/oder
Dämpfungselements.
Ein solches Federelement und/oder Dämpfungselement kann beispielsweise
aus einem im wesentlichen kreiszylinderförmigen Elastomer-Körper bestehen,
welcher den Kontaktbolzen 109 der ersten Vakuumschaltröhre 101 elastisch
mit dem Kontaktbolzen 128 der zweiten Vakuumschaltröhre 120 verbindet.
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Es
wurde eine Vakuumschaltröhre
beschrieben, bei der der elektrische Kontakt zwischen dem Bewegkontakt
und dem Festkontakt mit nur geringen externen Kräften bzw. ohne externe Kräfte (kraftlos) geöffnet und/oder
offengehalten werden kann. Darüber
hinaus wurde eine Anordnung mit einer derartigen Vakuumschaltröhre und
einer zweiten Vakuumschaltröhre
beschrieben, bei der bei der erstgenannten Vakuumschaltröhre der
elektrische Kontakt ebenfalls mit nur geringen Kräften oder
kraftlos geöffnet und/oder
offengehalten werden kann. Mit dieser Anordnung lassen sich weiterhin
sehr einfach und in einer konstruktiv kompakten Ausgestaltung zwei
Vakuumschaltröhren
gleichzeitig öffnen
bzw. schließen, ohne
dass mechanische Elemente zur Umlenkung oder Umkehrung der Richtung
einer Antriebskraft vorgesehen zu sein brauchen.