DE1248775B

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Publication number: DE1248775B
Application number: DEV28885A
Authority: DE
Priority date: 1965-06-17
Publication date: 1967-08-31
Also published as: GB1099442A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.:Int. Cl .:

HOIhHOIh

Deutsche Kl.: 21 c - 35/09German class: 21 c - 35/09

Nummer: 1 248 775Number: 1 248 775

Aktenzeichen: V 28885 VIII d/21 cFile number: V 28885 VIII d / 21 c

Anmeldetag: 15. Juli 1965 Filing date: July 15, 1965

Auslegetag: 31. August 1967Opened on August 31, 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.The invention relates to vacuum switches with switching contacts and three metal screens, all in one vacuum-tight high vacuum vessel made of dielectric and metal are arranged and one of the metal screens isolated from the switch contacts and in the form of a closed chamber with openings for the implementation of lead-in rods and between the two others the potentials each one of the switch contacts possessing, non-insulated metal shield is arranged.

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.There are known vacuum switches with switching contacts, which are in a high vacuum vessel made of dielectric and metal, which also contain three metal screens, two of which are the potentials of the entries assigned to them and to reduce the electrostatic field strength serve at the soldering points between metal and dielectric, while the third shield is from the entries is insulated and protects the inner walls of the vessel from vapor deposition of the contact material.

Es ist auch bekannt, den isolierten Metallschirm bei Vakuumschaltern gegenüber den Schalterkontakten in Form einer geschlossenen Kammer mit Öffnungen zur Durchführung von Einführungsstäben auszubilden. 'It is also known to use the insulated metal screen in vacuum switches with respect to the switch contacts in the form of a closed chamber with openings for the passage of insertion rods to train. '

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.These known vacuum switches have the disadvantage that the whole of the dielectric Voltage present in part of the vessel body is concentrated at the soldering point between the dielectric and the metal, so that the metal screens, which are used to reduce the electrostatic field strength at the soldered joints between dielectric and metal are thought not to do their job, thus creating favored by breakdowns not only inside, but also outside of the switch housing will.

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.Also in the known vacuum switches by the construction and the mutual arrangement of the Metal screens do not run the risk of breakdowns developing over long distances eliminated, thereby reducing the electrical strength of these switches.

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.Breakdowns over a long distance can occur immediately after the arc current has passed zero arise, that is, precisely when the electrodes during the arc burn deposited gases are not yet absorbed by the surfaces surrounding the electrode gap are. At this point in time, a pressure is created in the switch vessel, which is applied to the left branch of the Paschen's ignition start curve corresponds.

Bekanntlich ist dabei die elektrische Festigkeit im Hochspannungs-VakuumschalterIt is well known that the electrical strength in the high-voltage vacuum switch is important

Anmelder:Applicant:

Vsesojusny elektrotekhnichesky institut im. V. I.Vsesojusny elektrotekhnichesky institute im. V. I.

Lenin a, MoskauLenin a, Moscow

Vertreter:Representative:

Dipl.-Chem. L. Zellentin, Patentanwalt,Dipl.-Chem. L. Zellentin, patent attorney,

Ludwigshafen/Rhein, Rubensstr. 30Ludwigshafen / Rhine, Rubensstr. 30th

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Ida A. Lukatskaya, MoskauIda A. Lukatskaya, Moscow

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.The greater its length, the smaller the electrode field. At these pressures, the carbon copies arise not via the shortest, but rather the longer bypass routes.

Ein Durchschlag über einen längeren Weg verzögert die Stromunterbrechung und kann auch zu einer Nichtausschaltung des Stromes und damit zur Zerstörung des Schalters führen.A breakdown over a longer distance delays the interruption of the power supply and can also lead to Failure to switch off the current and thus destroy the switch.

Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu beseitigen.The object of the invention is to eliminate the disadvantages mentioned.

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.To solve this problem, the distances between the insertion rods and the edges of the Screen openings of the insulated screen as well as the minimum distance between the insulated and non-insulated screens dimensioned so that they are with the Contact spacing are approximately the same when completely switched off. The air gaps between the insulated and the adjacent non-insulated metal screens are in the middle of each arranged dielectric vessel body. The clearances between the outer walls of both the insulated as well as non-insulated metal screens and the inner walls of the dielectric vessel body are a few powers of ten smaller than the diameter of this body.

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.When the vacuum switch according to the invention, the long ways over which the breakdowns can develop, avoided. A maximally favorable potential distribution is also achieved in the vacuum-tight Vessel body reached. This significantly increases the electrical strength of the vacuum switch.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand einer Zeichnung beschrieben.An exemplary embodiment of the invention is described below with reference to a drawing.

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-The vacuum switch consists of a vacuum vessel, which is basically one in two parts 1,2 subdivided hollow cylinder made of dielectric and closed at its end faces with metal lids 3, 4

709 639/391709 639/391

trischem Material ausgebildet ist. Die Metalldeckel sind mit den Zylinderteilen 1, 2 über metallene Ringe 5, 6, 7 und 8 verbunden.tric material is formed. The metal lids are connected to the cylinder parts 1, 2 via metal rings 5, 6, 7 and 8 connected.

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. The vacuum switch also contains two coaxially arranged abutting switch contacts 9, 10, which are connected to the current-carrying insertion rods 11, 12. The one switch contact, For example, the switching contact 10 is movable with its carrier, the insertion rod 12. He is introduced into the vacuum vessel via a corrugated tube 13.

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.The switching contacts 9,10 are surrounded by an insulated metal screen, which consists of two cups 14, IS is composed. In the front parts of the cups there are openings 16, 17 through which the insertion rods can pass available. For the difference in the radii of the cup openings and that of the insertion rods the annular gap that arises from the condition of electrical strength is still the smallest permissible value selected. The width of this annular gap should be as large as the stroke of the movable one Be switching contact.

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.The diameter and the height of the metal screens are chosen so that the screen inner surfaces at least to a few centimeters from the point of interruption of the coniacts and consequently from the arc channel are away. This is required to reduce the likelihood of igniting a cascade arc between the switch contacts and the metal shields.

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.The insulated metal screen is attached to a metal center ring 18 which is attached to parts 1, 2 of the dielectric cylinder is soldered. The gap between the inner wall of the cylinder and the outer wall of the metal screen is chosen to be as small as possible so that the electrostatic field strength at the Soldering points between metal and dielectric on the vacuum side reduced and thus the safety, that no cold emission centers and cathode spots arise at these points is increased. At a The narrower gap also makes the development of punctures over long distances less likely. The soldering points between the dielectric parts 1, 2 and the metal intermediate rings 7, 8 are in front the emergence of cold emission centers protected by cylindrical metal screens 19, 20, which on the potentials of the insertion rods 11, 12 and on the end faces facing the center of the vessel are closed. However, these end faces also have openings 21, 22 through which the insertion rods 11.12 can be carried out with play. These openings are also required to the evacuation of the rooms divided by the metal screens and the switching movement of the insertion rod 12 to enable.

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.The minimum distance between the non-insulated metal shields 19, 20 and the isolated one from the Cups 14,15 existing metal screen is selected according to the same point of view as the annular gap width between the insertion rods 11,12 and the edges of the openings 16,17 in the insulated Metal screen.

Die Luftspalte zwischen dem isolierten und denThe air gaps between the isolated and the

jeweils angrenzenden nichtisolierten Metallschirmenadjacent non-insulated metal screens

, 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., are arranged in the middle of each of the dielectric parts 1, 2 'of the vessel body, which are on both sides of the Central ring 18 lie. The electrostatic field strength in the two parts reaches 1.2 Maximum value only in the middle of these parts, i.e. at the greatest possible distance from the soldering points between dielectric and metal.

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.ίο The insulated metal screen and the non-insulated ones Metal screens 19, 20 are made of thin sheet metal (about 0.1 to 0.3 mm), which is a qualitative This enables degassing of these parts by means of high frequency. The vacuum switch is activated after evacuation soldered to socket 23.

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.The outer part of the movable insertion rod 12, which is located outside the vacuum vessel, is with doubled the rod of the switch drive, which is not shown in the drawing.

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. In the vacuum switch according to the invention, the long ways over which the Can develop breakdowns, avoided. In addition, there is also a maximally favorable distribution the potentials reached in the vacuum-tight vessel body.

Claims

Patent claims:

1. Vacuum switch with switching contacts and three metal screens, all in one vacuum-tight High vacuum vessel made of dielectric and metal are arranged, and one of the metal screens isolated from the switch contacts and in the form of a closed chamber with Openings for the passage of insertion rods is made and between the two other the potentials of one of the switching contacts possessing, non-insulated metal shields arranged is, characterized in that the distances between the insertion rods and the edges of the screen openings of the insulated screen as well as the minimum distance between the insulated and the non-insulated screens are dimensioned so that they with are approximately the same as the contact spacing in the completely switched-off state.

2. Vacuum switch according to claim 1, characterized in that the air gaps between the insulated and the adjacent non-insulated metal screens in the middle of each dielectric vessel body are arranged.

3. Vacuum switch according to claim 1 and 2, characterized in that the distances between the outer walls of both the insulated and non-insulated metal screens and the inner walls of the dielectric vessel body are a few powers of ten less than that Diameter of this body.

Considered publications:
French patent specification No. 1,279,859,
349 552, 1 353 284, 1 362 898, 1 382 653,
385 430.

1 sheet of drawings