DE1765430A1

DE1765430A1 - Vacuum spark gaps for high currents

Info

Publication number: DE1765430A1
Application number: DE19681765430
Authority: DE
Inventors: Rich Joseph Anthony
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1967-05-19
Filing date: 1968-05-17
Publication date: 1971-07-29
Also published as: GB1225832A; FR1564387A; JPS497421B1; US3471733A

Description

Dipl.-Ing. Lothar MichaelisDipl.-Ing. Lothar Michaelis

PatentanwaltPatent attorney

6 Frankfuri/Main6 Frankfuri / Main Postfach 3011.P.O. Box 3011.

Dr. Horst SchülerDr. Horst pupil

PatentanwaltPatent attorney

6 Frankfurt/Main6 Frankfurt / Main

Taunusstr. 20 Postfach 3011Taunusstrasse 20 P.O. Box 3011

_ _rr 1765430 Dr. Erharf Ziegler_ _rr 1765430 Dr. Erharf Ziegler

PatentanwaltPatent attorney

6 Frankfurt /Main 16 Frankfurt / Main 1

Postfach 301tP.O. Box 301t

BelegexemplarSpecimen copy

Darf nicht geändert werdenMay not be changed

84O-RDCD-1313 iäiectrie Company, 1 River Road, Sch-aneetady, N.Y. ,USA84O-RDCD-1313 iäiectrie Company, 1 River Road, Sh-aneetady, N.Y. ,UNITED STATES

Vakuumfunkenstreeken für hohe StrömeVacuum sparks for high currents

Die Erfindung bezieht sich auf Vakuumfunkenstrecken für hohe Ströme, in denen keine Anodenbrennflecken auftreten, und insbesondere auf solche Vakuumfunkenstrecken, bei denen das Auftreten von Anodenbrennflecken durch eine derartige Ausbildung und Anordnung vermieden wird, daß in dem Funkenstreckenspalt praktisch kein Magnetfeld besteht. The invention relates to a vacuum spark gaps for high currents, in which no Anodenbrennf occur lick, and more particularly to such a vacuum spark gaps, where the occurrence is avoided anode focal spots by a configuration and arrangement that, in the radio link gap, there is virtually no magnetic field.

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BADBATH

Bei der Entwicklung von Takuumschaltem und steuerbaren Vaku uefunkenstrecken war der Strom, der von einen Schalter gegebener Geometrie geführt werden konnte, durch die Stromschwelle begrenzt, bei der ein zerstörender Anodenbreimfleck auftrat. Dia Bildung solcher Anodenbrennflecke führte zu Erosion und Schmelzen der Anode. Dadurch wurde die Oberfläche der Vorrichtung beeinträchtigt, sodaß die Zündspannung von ihren ursprünglichen '.'terc abwich und die Vorrichtung möglicherweise unbrauchbar wurda. Bei der Entwicklung bekannter Vakuumfunkenstrecken sind viele Möglichkeiten untersucht worden, um zu erreichen, daß Anodenbrennflecke und Kathodanbrennflecke gleichermaßen Ober die Oberfläche der Lichtbogenelektrode wandern, se daß die unerwünschte Erosion und das Schmelzen der Elektrode vermieden wird. Obwohl dieses Verfahren brauchbar 1st und tatsächlich die Lebensdauer von Vakuumfunkenstrecken verlängert , wird eiο mögliches Versagen nur hinausgeschoben, denn selbst ein wandernder Lichtbogenfleck oder Lichtbogenfußpunkt verursacht in gewissem Grade Schmelzen und Erosion der Lichtbogenelektroden. Um höchste Beständigkeit gegen Erosion und Schmelzen zu erreichen, ist es erwünscht, daß Anodenbrennflecke in Vakuumfunkenstrecken erst gar nicht gebildet werden.During the development of vacuum switches and controllable vacuum spark gaps, the current generated by a switch was more given Geometry could be guided, limited by the current threshold at which a destructive anode pulp stain occurred. slide Formation of such anode burn marks resulted in erosion and melting of the anode. This affected the surface of the device, so that the ignition voltage from its original '.'terc deviated and the device may be unusable was there. In the development of well-known vacuum spark gaps many ways have been studied to achieve that Anode burn spots and cathode burn spots equally upper migrate the surface of the arc electrode to avoid undesirable erosion and melting of the electrode will. While this method is useful and actually extends the life of vacuum spark gaps, it will possible failure only postponed, because even a wandering arc spot or arc root causes it some degree of melting and erosion of the arc electrodes. In order to achieve maximum resistance to erosion and melting achieve, it is desirable that anode spots are not even formed in vacuum spark gaps.

Eine Ausführungsform der Erfindung 1st in einer Vakuumfunkenstrecke zu erblicken, bei der Anodenbrennflecke. erst von hohenOne embodiment of the invention can be seen in a vacuum spark gap, the anode focal point. only from high

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StromschwsIlen an gebildet werden können, und die zwei Hauptelektroden aufweist, von denen zumindest die eine eingestülpt ist, und bei der der durch die eingestülpte Elektrode fließende Strom quasi bifilar geführt wird, so daß das resultierende Magnetfeld durch die stromführende eingestülpte Elektrode aufgehoben wird. Erfindungsgemäß wird weiterhin die andere Hauptelektrode so ausgebildet daß sie im Funkenstreckenspalt ebenfalls kein Magnetfeld erzeugt. Zu diesem Zweck kann die zweite Hauptelektrode als Zylinder ausgebildet sein, der die erste Hauptelektrode umgibt, so daß nach dem Ampere'sehen Gesetz praktisch kein Magnetfeld in dem Punkenstreckenspalt zustandekommt.StromschwsIlen can be formed on, and the two main electrodes has, of which at least one is inverted, and in which the flowing through the inverted electrode Current is conducted quasi bifilar, so that the resulting magnetic field is canceled by the current-carrying, invaginated electrode will. According to the invention, the other main electrode continues to be designed so that it also does not generate a magnetic field in the spark gap. To this end, the second Main electrode be designed as a cylinder which surrounds the first main electrode, so that in accordance with the ampere's law that is practical no magnetic field is created in the point gap.

Nachstehend soll die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erlfiutert werden.The invention will now be described with reference to the drawings will be explained in more detail.

Pig. 1 ist ein Längsschnitt durch eine steuerbare Vakuumfunkendrecke nach der Erfindung.Pig. 1 is a longitudinal section through a controllable vacuum spark gap according to the invention.

Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch einen Vakuumfunkenstreckenschalter nach der Erfindung.Figure 2 is a longitudinal section through a vacuum spark gap switch according to the invention.

Fig. 3 ist ein Längsschnitt durch einen Teil des Elektrodenaufbaue einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung nach Fig.Figure 3 is a longitudinal section through part of the electrode assembly another embodiment of the device according to Fig.

109831/0733 _RÄrtno/s 109831/0733 _{RÄrtno / s}

BAD ORfGfNALBAD ORfGfNAL

Pig. 4 ist ein waagerechter Schnitt durch den Elektrodenaufbau nach Flg. 3;Pig. 4 is a horizontal section through the electrode structure according to Flg. 3;

Flg. 5 und 6 sind Querschnitte durch andere Ausführungsformen für die Elektroden nach Flg. 4;Flg. 5 and 6 are cross-sections through other embodiments for the electrodes according to Flg. 4;

Fig. 7 ist ein Längsschnitt durch eine erflndungegefftäße Vorrichtung, die der Vorrichtung nach Fig. 1 ähnelt, aber für höhere Ströme geeignet ist;Fig. 7 is a longitudinal section through a device according to the invention which is similar to the device of Fig. 1, but for higher currents is suitable;

Fig. 8 zeigt perspektivisch eine abgewandelte Form der In Flg. 7 gezeigten Vorrichtung;Fig. 8 shows in perspective a modified form of the In Flg. 7 device shown;

Fig. 9 ist ein Querschnitt durch den Elektrodenaufbau der Vorrichtung nach Fig. 8;Figure 9 is a cross-sectional view of the electrode assembly of the device of Figure 8;

Fig. 10 zeigt eine abgewandelte Form der Vorrichtung nach Fig. 7.Fig. 10 shows a modified form of the device according to Fig. 7.

Bei Vakuumfunkenstrecken ist die Stromschnelle, bei der die Bildung von Anodenbrennflecken einsetzt, eine Funktion der Elektrodengeometrie und des Elektrodenwerketoffee. Bei einem gegebenen Werkstoff ist die Bildung von Anodenbrennflecken daher nur eine Funktion der Elektrodengeometrie. Bei der plan-In the case of vacuum spark gaps, the rapids are at which starts the formation of anode burn marks, a function the electrode geometry and the electrode work toffee. at a given material is the formation of anode burn spots therefore only a function of the electrode geometry. In the plan-

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BAD OR'ÖINALBAD OR'ÖINAL

parallelen Geometrie, die häufig In Schaltern im allgemeinen und in Vakuumschaltern im besonderen angewendet wird, liegt die Schwelle verhältnismäßig niedrig, da an jedem Punkt, an dem die Stromdichte hoch wird, ein Brennfleck entsteht, und zwar entweder aufgrund von Unregelmäßigkelten der Oberfläche oder aufgrund der Fokussierung des Lichtbogens durch die Wechselwirkung elektrischer und magnetischer Felder, Eine Möglich- ■parallel geometry often used in switches in general and is used in vacuum switches in particular, the threshold is relatively low, since at every point at which the current density becomes high, a focal point arises, either due to irregularities on the surface or due to the focusing of the arc through the interaction of electric and magnetic fields, one possible ■

keit, die Bildung von Anodenbrennflecken zu vermeiden, besteht ^ In der Verwendung von sehr großflächigen Elektroden, so daß die zwischen den Hauptelektroden fließenden Ströme über eine große Fläche verteilt sind, Dadurch wird bei niedrigen Strömen die Bildung von Anodenbrennflecken verhindert. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dafür zu sorgen, daß jeder gebildete Brennfleck und sein Lichtbogen durch die Wechselwirkung der elektrischen und magnetischen Felder rotleren. Dadurch wird das Verbrennen und die Erosion der Elektroden an einem gegegebenen PunktThere is a possibility of avoiding the formation of anode burn marks ^ In the use of very large electrodes, so that the currents flowing between the main electrodes over a large This prevents the formation of anode burn marks at low currents. One more way is to ensure that each focal spot formed and its arc through the interaction of the electrical and magnetic fields rotleren. This causes the burning and the erosion of the electrodes at a given point

auf ein Mindestmaß herabgesetzt. M reduced to a minimum. M.

Nach der Erfindung wird die Stromschwelle, von der ab die Bildung von Anodenbrennf lecken erfolgt., dadurch heraufgesetzt, daß der Spalt zwischen den Elektroden praktisch magnetfeldfrei gemacht wird, so daß sich darin vorhandene Ströme nicht fokussieren. Dadurch werden Anodenbrennflecke aufgrund hoher Stromdichten praktisch vermieden. In den meisten Vakuumfunkenstrecken, bei denen von außen kein Magnetfeld angelegt wird, According to the invention, the current threshold from which the formation of anode burner leaks takes place is increased in that the gap between the electrodes is made practically magnetic field-free, so that currents present therein do not focus. This practically avoids anode burn spots due to high current densities . In most vacuum spark gaps where no external magnetic field is applied,

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um den Lichtbogen rotleren zu lassen, wirkt auf den Lichtbogen (außer dem Lichtbogen der planparallelen Elektrodenanordnung) eine Kraft ein, die rechtwinklig zu den» Stromweg zwischen den Elektroden und dem Magnetfeld ist, das durch den Stronweg durch die Hauptelektroden hervorgerufen wird. In Vakuumfunkenstrecken mit großflächigen Elektroden werden Anodenbrennflecke von zahlreichen Stromfäden zwischen den Elektroden verursacht, auf die die erwähnte Kraft einwirkt. Dadurch werden alle Stromfäden auf einen Punkt hin bewegt, der in dem Sinne ein Gleichgewichtspunkt 1st, daß die Kraft, die dort auf die StromfSden einwirkt, dort am kleinsten ist. An dem Funkt, an dem die Stromfäden fokussiert v/erden, ergibt sich eine hohe Stromdichte, und as entsteht ein Anodenbrennfleck. Nach der Erfindung wird das Fokussieren der Stromfäden zwischen den Hauptelektroden vermieden. Dadurch wird auch die Bildung von Anodenbrennflecken vermieden, sofern es sich nichtum außerordentlich hohe Ströme handelt.to make the arc rotleren acts on the arc (except for the arc of the plane-parallel electrode arrangement) a force that is perpendicular to the "current path between the electrodes and the magnetic field that passes through the current path the main electrodes. In vacuum spark gaps with large-area electrodes, anode spots are caused by numerous current filaments between the electrodes the force mentioned acts. As a result, all streams are moved to a point, which is a point of equilibrium in the sense that the force acting there on the streams, is smallest there. A high current density results at the point at which the current filaments are focused, and as creates an anode focal point. According to the invention, the focusing of the current filaments between the main electrodes is avoided. This also prevents the formation of anode burn marks avoided unless the currents are extremely high.

Fig 1 zeigt eine steuerbare Vakuumfunkenstrecke 10 mit einem luftdicht verschlossenen Gehäuse 11, einer oberen Bndplatte 12 und einer unteren Endplatte 13, die durch eine praktisch zylindrische Isolierende Seltenwand 14 luftdicht miteinander verbunden sind. Die Seltenwand 14 1st mit den Endplatten 12 und 13 durch bekannte Metall-Glas-Verschmelzungen verbunden. In demFig. 1 shows a controllable vacuum spark gap 10 with a Airtight housing 11, an upper Bndplatte 12 and a lower end plate 13, which are airtightly connected to each other by a practically cylindrical insulating rare wall 14. The rare wall 14 is with the end plates 12 and 13 connected by known metal-glass fusions. By doing

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GehSuse 11 sind zwei Hauptelektroden 16 und 17 angeordnet; sie sind von den Endplatten 12 und 15 durch eine obere und eine untere Elektrodenhalterung 18 bzw. 19 beabstandet. Die Elektrode 17 hat die Form eines eingestülpten Bechers und weist einen äußeren zylindrischen Teil 21 mit einem Plansch auf, der den Inneren eingestülpten Becher 20 umgibt. Eine Zündvorrichtung 23 weist eine mit einer Rille versehene Hydridschicht auf, die beispielsweise auf einen keramischen Zylinder aufgebracht worden ist. Eine Seite der Hydridschicht ist mit der Elektrode 17 und die andere Seite 1st mit der Zündelektrode 25 verbunden. Die Zündvorrichtung 23 ist an einen Abschnitt des Endflansches 22 der Elektrode 17. angebaut. Die äußere zylindrische, becherförmige Hauptelektrode 16 umgi* den von der eingestülpten Hauptelektrode 17 eingenommenen Raum praktisch ν ollständig und bildet mit der Elektrode 17 einen hehlen, zylindrischen, ringförmigen Spalt 26. Eine weitere Zündvorrichtung 27 weist eine Zündelektrode 28 auf, die der der Zündvorrichtung 23 ähnlich ist. Die Zündvorrichtung 27 wird in eine Öffnung 29 eingesetzt, die auf der Seite der Hauptelektrode 16 vorgesehen ist. Eine Stromzuführung 30 zu der Zündvorrichtung 27 ist durch eine öffnung 31 in der oberen Endplatte 12 hindurcngeführt und durch eine luftdichte Abdichtung aus dem Gehäuse 11 herausgeführt. In ähnlicher Weise erfolgt die Stromzuführung zu der Zündelektrode 25 durch eine Öffnung 33 In der unteren Endplatte 13 und durch eine Durchführung 34 hindurch. Housing 11, two main electrodes 16 and 17 are arranged; they are spaced from end plates 12 and 15 by upper and lower electrode holders 18 and 19, respectively. The electrode 17 is in the form of an inverted cup and has an outer cylindrical part 21 with a surface which surrounds the inside of the inverted cup 20. An ignition device 23 has a hydride layer provided with a groove, which has been applied, for example, to a ceramic cylinder. One side of the hydride layer is connected to the electrode 17 and the other side is connected to the ignition electrode 25. The ignition device 23 is attached to a section of the end flange 22 of the electrode 17. The outer cylindrical, cup-shaped main electrode 16 surrounds the space occupied by the inversed main electrode 17 practically completely and forms a hollow, cylindrical, annular gap 26 with the electrode 17 is similar. The igniter 27 is inserted into an opening 29 provided on the main electrode 16 side. A power supply 30 to the ignition device 27 is led through an opening 31 in the upper end plate 12 and led out of the housing 11 through an airtight seal. In a similar way, the current is supplied to the ignition electrode 25 through an opening 33 in the lower end plate 13 and through a feed-through 34.

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Wenn die Vakuumfunkenstrecke 10 in Betrieb ist., ist sie mit einem elektrischen Verbraucher je nach Pail in Reihe oder parallel geschaltet. Wenn die Vakuumfunkenstrecke 10 gezündet werden soll, wird von der Zündvorrichtung 23 oder 27 ein Plasmaimpuls in den Spalt 26 geschickt. Wenn die Vakuumfunkenstrecke 10 so angeordnet 1st, daß die Hauptelektrode 16 die Anode darstellt, injiziert die Zündvorrichtung 23 ein Plasma in die Zone der Lichtbogenbildung. Wenn die Hauptelektrode die Anode darstellt, wird die Zündvorrichtung 27 zum Zünden benutzt. Wenn das Zünden durch Injektion eines Plasmas aus Elektronen und Ionen in den Spalt zwischen den Elektroden elngebsttet ist, wird eine größere Anzahl kleiner Stromfäden zwis-chen den äußeren Teil 21 der Hauptelektrode 17 und der zylindrischen Hauptelektrode 16 gebildet. Die Entladung ist durch Pfeile A dargestellt. So entsteht ein Stromweg durch die Elektrodenhalterung 19 hindurch, aufwärts durch den inneren becherförmigen Teil 20, abwärts durch den äußeren zylindrischen Teil 21, quer durch den Funkenstreckenspalt durch den äußeren Teil der Hauptelektrode ±6 und durch die Elektrodenhalterung 18 hindurch.When the vacuum spark gap 10 is in operation, it is connected in series or in parallel with an electrical consumer, depending on the Pail. When the vacuum spark gap 10 is to be ignited, a plasma pulse is sent into the gap 26 by the ignition device 23 or 27. When the vacuum spark gap 10 is arranged so that the main electrode 16 is the anode, the igniter 23 injects a plasma into the area of arcing. If the main electrode is the anode, the ignition device 27 is used for ignition. If the ignition is carried out by injecting a plasma of electrons and ions into the gap between the electrodes, a larger number of small current filaments are formed between the outer part 21 of the main electrode 17 and the cylindrical main electrode 16. The discharge is shown by arrows A. This creates a current path through the electrode holder 19, upward through the inner cup-shaped part 20, downward through the outer cylindrical part 21, across the spark gap, through the outer part of the main electrode ± 6 and through the electrode holder 18.

Bei Vakuumfunkenstrecken der in Pig. I gezeigten Bauart,bei denen jedoch die innere Elektrode 17 nicht umgebogen und eingestülpt 1st, ergibt das azimutale Magnetfeld aufgrund der auf-In the case of vacuum spark gaps, the one in Pig. I type shown, at However, where the inner electrode 17 is not bent and turned inside out, the azimuthal magnetic field results due to the

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wärfcs durch eine Elektrode und abwärts durch die andere Elektrode fließenden Ströme ein Magnetfeld B ♦ Dieses Magnetfeld würde in dem Funkenstreckenspalt vorhanden sein. D«r Strom an irgendeinem Punkt innerhalb des Funkenstreckenspaltes wird durch die Stromdichte dargestellt, die gleich J_R, der radialen Stromdichte ist. Bei derartigen Anordnungen beträgt die Kraft je Volumeneinheit des leitenden Mediums:If there were currents flowing through one electrode and down through the other electrode, a magnetic field B ♦ This magnetic field would be present in the spark gap. The current at any point within the spark gap is represented by the current density, which is equal to J _R , the radial current density. With such arrangements, the force per unit volume of the conductive medium is:

P a J_n χ B„P a J _n χ B "

Diese Kraft ;.steht sowohl zu der Stromdichte als auch zu dem asimutalen Magnetfeld senkrecht. Bei einer Vorrichtung nach FlZ' 1» bei der Jedoch der eingestülpte Elektrodenabschnitt 20 nicht vorhanden ist, würde dadurch eine nach oben gerichtete Kraft gebildet, die dazu führen würde, daß die !deinen Lichtbögen aufwärts in Richtung auf die Punkte B getrieben würden, wo der Strom fokussiert würde und Anodenbrennflecke gebildet würden.This force is perpendicular to both the current density and the asimuthal magnetic field. In a device according to FlZ ' 1 »in which, however, the inversed electrode section 20 is not present, an upwardly directed force would thereby be formed which would lead to the arcs being driven upwards in the direction of the points B, where the Current would be focused and anode spots would be formed.

Nach der Erfindung ruft der Strom, der in dem äußeren Zylinder der Hauptelektrode 16 fließt, nach dem Ampere'sehen Gesetz kein resultierendes Magnetfeld Innerhalb dieses Zylinders hervor.According to the invention, the current flowing in the outer cylinder of the main electrode 16 is called by the ampere's law no resulting magnetic field emerges within this cylinder.

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Da de/ Lr. dem inneren Zylinder 20 der Hauptelektrode 17, aufwärts fließende Strom, praktisch gleich den In dta« äußeren Zylinder 21 der Hauptelektrode 17 abwärts fließende Strom ist, weist der Funkenstreckenspalt 26 praktisch kein resultierendes Magnetfeld aufgrund des in der Hauptelektrode 17 fließenden Stromes auf. Daher wirkt praktisch keine Kraft auf die kleinen Lichtbögen A in dem Funkensti^eckenspalt, und der Strom wird nicht fokussiert ₃ wenn nicht außerordentlich hohe Ströme erreicht v?erden. Dadurch wird die Bildung von Anodanbrennfleckan auf den Haupr.elektreden vermieden.Since de / Lr. The current flowing upward in the inner cylinder 20 of the main electrode 17 is practically equal to the current flowing downward in the outer cylinder 21 of the main electrode 17, the spark gap 26 has practically no resulting magnetic field due to the current flowing in the main electrode 17. Therefore, practically no force acts on the small arcs A in the spark plug gap, and the current will not be focused ₃ unless extremely high currents are reached. This avoids the formation of anodic stains on the main electrical panels.

Es wurde eine er find ungs gemäße Vakuumfunkenstrectee gebaut, die praktisch der in Flg. 1 dargestellten Form entsprach, und Hauptelektroden 16 und 17 aus Kupfer aufwies.Das Gehäuse 10 war auf 10"° Torr evakuiert worden, die Außenelektrode 'i.6 besaß einen Durchmesser von ungefähr 15 cm und eine Länge von unge-An inventive vacuum spark rectifier was built, which is practically the one shown in Flg. 1 corresponded to the shape shown, and main electrodes 16 and 17 made of copper. The housing 10 had been evacuated to 10 "° Torr, the outer electrode 'i.6 had a diameter of about 15 cm and a length of approx.

fähr 23 cm, und die Innenelektrode 17 besaß einen Außendürcnmesser von ungefähr 12 cm und eine Länge von ungefähr 20 cm. Die Breite des Funkenstreckenspaltes betrug ungefähr 1,6 cm. Mit diesem Schalter wurden wiederholt Ströme von 50.000 A geschaltet, ohne daß die Elektroden auch nur spurenweise schmolzen oder erodierten.about 23 cm, and the inner electrode 17 had an outer diameter of about 12 cm and a length of about 20 cm. The width of the spark gap was approximately 1.6 cm. With this switch, currents of 50,000 A were repeatedly switched without the electrodes even in a trace melted or eroded.

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F5.}v. 2 seipvt einen Länpsschnitt durch «Inen erfindungsgemäßen Valcu;;.mfunkenεkr*ckerteehalte?. Der Yakuümfun&enstreekenschalter kO visi.st sin iivakuisrbares Gehäuse 4i auf, das aus den Wandungen dar äußeren Elektrode 42 und der Inneren Elektrode "" gebildet wird. Die Innenelektrode 43 weist ein<n in der Mitte angeordneten eingestülpten Zylinder 44 ßowie einen konzentrisch darum herum angeorön-sten Eylinder 45 auf. Die Zylinder ^iJ und **5 sind am o'oaren Ende durch einen Kreisring '46 miteinander verbunden. Die Avftenelektrode '42 weißt ein flaches Endstück sowxe eine hohle, zylindrische Seitenwand 48 auf« Die Innenelektrode ¹O und die Außenelektrode 42 sind&trch eine ringförmige Glas-Metall-Verschmelaung 49 so miteinander verbunden, daß das evakuierbare Gehäuse 4i luftdicht verschlossen ist. Der elektrische Anschluß an die Elektrode 43 erfolgt über den Gewindebolzen 50, und der elektrische Anschluß an die Elektrode 42 entsprechend über einen Gewindebolzen 51« Eine elektrische Entladung zwischen der Innenelektrode 43 und der Außenelektrode 42 erfolgt über die Starterelektrode 52, die mit der Außenelektrode 42 in deren zylind rischer Seitenwand 48 elektrisch verbunden 1st. Die Hin- und Herbewegung zum Herstellen des Kontaktes zwischen den beiden Elektroden wird über einen Pederbalg 53 ermöglicht. Das Kontaktstück 54 der Starterelektrode 52 ist gekrümmt oder anderweitig so ausgebildet, daß es mit der äußeren zylindrischen Wand 45 der Elektrode 43 übereinstimmt.F5.} V. 2 seipvt a Länpsschnitt by "Inen invention Valcu ;;. Mfunkenεkr * ckerte ehalte ?. The Yakuümfun & enstreekenschalter kO visi.st sin iivakuisrbaren housing 4i, which is formed from the walls of the outer electrode 42 and the inner electrode "". The inner electrode 43 has an inverted cylinder 44 arranged in the middle and a cylinder 45 arranged concentrically around it. The cylinders ^ iJ and ** 5 are connected to one another at the o'oaren end by a circular ring '46. The Avftenelektrode '42 know a flat tail sowxe a hollow cylindrical side wall 48. "The inner electrode ^{1 is} O and the outer electrode 42 are & trch an annular glass-metal Verschmelaung 49 joined together so that the evacuatable housing 4i is hermetically sealed. The electrical connection to the electrode 43 takes place via the threaded bolt 50, and the electrical connection to the electrode 42 correspondingly via a threaded bolt 51. An electrical discharge between the inner electrode 43 and the outer electrode 42 takes place via the starter electrode 52, which is connected to the outer electrode 42 in whose cylindrical side wall 48 is electrically connected. The back and forth movement for establishing contact between the two electrodes is made possible by a pedal bellows 53. The contact piece 54 of the starter electrode 52 is curved or otherwise designed so that it corresponds to the outer cylindrical wall 45 of the electrode 43.

109831/0733 _{BAD 0R|G|NAL} 109831/0733 BATH _{0R | G | NAL}

mstiidmstiid

Es kann aber auch eine Anzahl kleiner Kontaktfinger vorgesehen werden, die verschiedene Abschnitte der Oberfläche der zylindrischen Wand 45 kontaktieren. Wenn eine andere Ausführungsform verwendet wird, bei der ein lacher Teil der Oberfläche 45 kontaktiert wird, kann bei 54 eine flache Scheibenelektrode verwendet werden. Wenn eine Spannung zwischen den Hauptelektroden 42 und 43 angelegt wird, wird die elektrische Entladung zwischen den Elektroden durch ein Abziehen der Kontaktelektrode von der Hauptelektrode ausgelöst. Hierzu wird die Starterelektrode nach außen gezogen, wie es durch den Pfeil 55 angedeutet ist. Die dazu benötigte Vorrichtung ist Jedoch nicht dargestellt. Wenn die elektrische Entladung durch öffnen der Starterelektrode $2 eingeleitet wird, wird zwischen der Starterelektrode, die üblicherweise aus einem warmfesten beständigen Material wie beispielsweise Wolfram, Molybdän oder dergleichen besteht, und der Seitenwand 45 der Innenelektrode ein Lichtbogen gezogen. Der Lichtbogen greift rasch auf die nahegelegenen Teile der Seite 48 der Hauptelektrode 42 über, und wegen dies hohen Dampfdrucks des als Elektrode verwendeten Werkstoffes (beispielsweise Kupfer, Kupfer-Berylliumlegierungen, Kupfer-Wismuthlegierungen und andere bekannte, für diesen Zweck geeignete Stoffe) wandert der Lichtbogen sehr schnell zu den Teilen der Elektrode 42, die als Quelle von Ladungsträgern für die Schaffung von zusätzlichem Plasma dienen können.However, a number of small contact fingers can also be provided, which contact different sections of the surface of the cylindrical wall 45. If another embodiment is used in which a flat portion of surface 45 is contacted, a flat disc electrode can be used at 54. When a voltage is applied between the main electrodes 42 and 43, the electrical discharge between the electrodes is initiated by pulling the contact electrode away from the main electrode. For this purpose, the starter electrode is pulled outwards, as indicated by arrow 55. However, the device required for this is not shown. When the electrical discharge is initiated by opening the starter electrode $ 2 , an arc is drawn between the starter electrode, which is usually made of a heat-resistant, resistant material such as tungsten, molybdenum or the like, and the side wall 45 of the inner electrode. The arc rapidly spreads to the nearby portions of the side 48 of the main electrode 42, and because of the high vapor pressure of the material used as the electrode (e.g. copper, copper-beryllium alloys, copper-bismuth alloys and other known materials suitable for this purpose) the arc migrates very quickly to those parts of the electrode 42 which can serve as a source of charge carriers for the creation of additional plasma.

1 0983 1 /Π7331 0983 1 / Π733

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Nachdem sich der Lichtbogen zwischen den vielen Punkten der Oberflächen der Hauptelektroden 42 und 43 ausgebreitet hat, wird der Ringraum 56 zwischen dem Teil 45 der Innenelektrode 43 und dem Teil 48 der Außenelektrode 42 der Funkenstreckenspalt« Wie bei der Vorrichtung nach Pig. I besteht aufgrund der zylindrischen Ausbildung der Elektrode 42 und der eingestülpten Form der Elektrode in dem Funkenstreckenspalt 56 praktisch kein Magnetfeld, und es wird praktisch keine Kraft auf die Ladungsträger ausgeübt, die sich von einer Elektrode zur anderen bewegen. Daher kann sich eine diffuse Leitung herausbilden, aber keine Einschnürung mit der damit verbundenen Bildung von Anodenbrennflecken.After the arc is between the many points of the Surface of the main electrodes 42 and 43 has spread, the annular space 56 between the part 45 of the inner electrode 43 and the part 48 of the outer electrode 42 of the spark gap « As with the Pig device. I exists due to the cylindrical design of the electrode 42 and the everted shape of the electrode in the spark gap There is practically no magnetic field, and practically none Force exerted on the charge carriers moving from one electrode to the other. Therefore, it can be diffuse Form conduction, but not constriction with the associated formation of anode burn spots.

Fig. 3 zeigt perspektivisch im Längsschnitt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, wobei man von der kreisförmigen Symmetrie abgewichen 1st. Ein evakuierbares Gehäuse 60 weist eine Außenelektrode 61, eine Innenelektrode 62 und dazwischen einen Funkenstreckenspalt 68 auf, sowie eine Glas-Metallverschmelzung 63 zwischen den Elektroden. Eine Zündelektrode 64 1st in der Seltenwand 65 der Außenelektrode 61 vorgesehen. Eine weitere Zündelektrode 69 ist in dem Flansch 67 der Innenelektrode 62 angeordnet. Wenn die Elektrode 62 als Kathode benutzt werden soll, kann die Zündelektrode 69 verwendetFig. 3 shows perspective in longitudinal section a further embodiment of the invention, one of the circular Symmetry deviated 1st. An evacuable housing 60 has an outer electrode 61, an inner electrode 62 and therebetween a spark gap 68; and a glass-to-metal seal 63 between the electrodes. An ignition electrode 64 is provided in the rare wall 65 of the outer electrode 61. Another ignition electrode 69 is arranged in the flange 67 of the inner electrode 62. When the electrode 62 is used as the cathode is to be used, the ignition electrode 69 can be used

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werden. Wenn dagegen die Außenelektrode 6l als Kathode benutzt werden soll, kann die Zündelektrode 64 verwendet werden. Wenn Wechselspannung angelegt werden soll, kann beiden Zündelektroden 64 und 69 gleichzeitig ein Zündlmpula übermittelt werden, so daß ein Durchschlag zwischen den Elektroden 6l und 62 hervorgerufen wird.will. If, on the other hand, the outer electrode 61 is to be used as a cathode, the ignition electrode 64 can be used. If alternating voltage is to be applied, an ignition pulse can be transmitted to both ignition electrodes 64 and 69 at the same time so that a breakdown between the electrodes 6l and 62 is caused.

Die Anordnung nach Fig. 3 kann auch als Vakuumschalter benutzt werden. Dazu müssen die Zündelektroden 64 und 69 entfernt werden, und es muß bei 64 eine Starterelektrode eingebaut werden, die der Starterelektrodenanordnung 52 aus Fig. 2 gleicht. Außerdem kann die Sc altvorrichtung nach Fig. 3 auch in einem Gehäuse nach Flg. 1 angeordnet werden.The arrangement according to FIG. 3 can also be used as a vacuum switch. To do this, the ignition electrodes 64 and 69 must be removed and a starter electrode must be installed at 64 which is the same as the starter electrode arrangement 52 from FIG. In addition, the Sc old device according to FIG. 3 can also be in a housing according to Flg. 1 can be arranged.

Flg. 4 zeigt als Draufsicht die Elektrodenanordnung der Schaltvorsichtung nach Flg. 3. In Flg. 4 haben die Außenelektrode 61 und die Innenelektrode 62 eine lfingllche, halbzylindrische, teilweise parallele Form, und die Ecken sind abgerundet und die Wittelabschnitte planparallel. Der Punkenstreckenspalt 68 zwischen der Außen und der Innenelektrode 1st in dem Abschnitt am kleinsten, wo die Elektroden eben sind, so daß dort die Entladung zwischen den beiden Elektroden konzentriert wird. Wenn die Vorrichtung nach Fig. 3 und 4 als Vakuumschalter verwendet werden soll, ist es zweckmäßig, beiFlg. 4 shows a plan view of the electrode arrangement of the switching device according to FIG. 3. In Flg. 4, the outer electrode 61 and the inner electrode 62 have an oval, semi-cylindrical, partially parallel shape, and the corners are rounded and the center sections are plane-parallel. The point gap 68 between the outer and inner electrodes It is smallest in the section where the electrodes are flat, so that there is the discharge between the two electrodes is concentrated. If the device according to FIGS. 3 and 4 is to be used as a vacuum switch, it is useful at

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71 eine hin- und her'oewegbare Starterelektrode anzuordnen* um aen Durchschlag zwischen den Elektroden ßl und 62 auszulösen. Da die Elektrode in diesem Bereich eben 1st, kann genauso wie in der Schaltvorrichtung nach Fig. 2 ein flacher Zündkontakt verwendet werden. Wenn der Schalter als steuerbare VakuuBifunkenstrecke verwendet werden soll, können die Zündvorrichtungen bei 70, 71 und auch bei 72, 73 angeordnet werden.71 to arrange a starter electrode that can be moved back and forth * to trigger a breakdown between electrodes ßl and 62. Since the electrode is flat in this area, a flat one can be used just as in the switching device according to FIG Ignition contact can be used. If the switch is to be used as a controllable vacuum spark gap, the Ignition devices at 70, 71 and also at 72, 73 can be arranged.

Fig. 5 und 6 zeigen Schnitte durch erfindungsgemäße Schalter anderer Ausführungsformen, die Abwandlungen der Ausführungsform nach Pig. 4 sind. In der Ausführungsform nach Fig. 5 1st der Elektrodenquerschnitt rechteckig und in der Ausführungsform nach Fig. 5 elliptisch. In beiden Figuren wird ein Funkenetreckenspalt 68 von einer Außenelektrode 6l und einer Innenelektrode 62 begrenzt; der Funkenstreckenspalt ist zwischen den ebenen Elektrodenabschnitten verhältnismäßig schmal im Vergleich zu den Endzonen. Daher sind die elektrischen Entladungen aufgrund dee Satzes von der Erhaltung der Energie bei der Anordnung nach Fig. 5 auf das Gebiet zwischen der Außenelektrode 6l und der Innenelektrode 62 beschränkt, wo die Elektroden eben sind, weil ■ dort der Lichtbogen am kürzesten ist, und bei der Anordnung nach Fig. 7 auf die annähernd parallelen Bereiche der Elektroden. Beide Anordnungen erfüllen die Bedingung',.»daß der5 and 6 show sections through switches according to the invention of other embodiments, the modifications of the embodiment according to Pig. 4 are. In the embodiment according to FIG. 5 the electrode cross-section is rectangular and in the embodiment according to FIG. 5 it is elliptical. In both figures, a spark gap 68 is delimited by an outer electrode 61 and an inner electrode 62; the spark gap between the flat electrode sections is relatively narrow compared to the end zones. Therefore, the electric discharges due dee set of the conservation of energy in the arrangement of Fig are. Confined 5 to the field between the outer electrode 6l and the inner electrode 62, where the electrodes are flat, because ■ there is the arc at the shortest, and the arrangement according to FIG. 7 to the approximately parallel areas of the electrodes. Both arrangements meet the condition that the

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Lichtbogen nicht In die Enden hereinwandert, wo. er gebändelt werden und Brennflecke hervorrufen könnte, und daß der Abstand zwischen den Hauptelektroden in diesem Bereich sehr groß 1st, damit nach dem Satz von der Erhaltung der Energie jegliche elektrische Entladung zwischen den Elektroden in diesem Bereich verbindert wird.Arc does not wander into the ends where. he bandaged and that the distance between the main electrodes in this area is very large, thus, according to the principle of conservation of energy, any electrical discharge between the electrodes in this area is connected.

In den Ausführungsbeispielen der Erfindung nach Flg. 1 bis 6 war die äußere Hauptelektrode ein Zylinder, und der Strom floß in Längsrichtung; daher ergab sich im Inneren kein resultierendes Magnetfeld/ Ferner war die Innenelektrode eingestülpt, so daß praktisch keine Kraft auf Ladungsträger in dem Funkenstrecken· spalt ausgeübt wurde. Der Grund hierfür ist , daß sich die Magnetfelder praktisch gegenseitig aufhoben, die durch die Streue hervorgerufen wurden, die im Außenteil der Hauptelektrode und Im konzentrisch dazu angeordneten Innenteil der Hauptelektrode flössen. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es möglich, die maxlmalemöglichen Nennströme steuerbarer Vakuuafunkenstreckenschalter oder von Vakuumschaltern etwa zu verdoppeln, ohne das Volumen oder die Abmessungen der Schalter insgesamt zu vergrößern. Nach diesem weiteren Merkmal der Erfindung werden die Elektroden doppelt eingestülpt, d.h. nicht nor die Innenelektrode, sondern auch die Außenelektrode wird 'In the embodiments of the invention according to Flg. 1 to 6 was the main outer electrode was a cylinder, and the current flowed longitudinally; therefore, there was no resulting magnetic field inside / Furthermore, the inner electrode was turned inside, see above that practically no force was exerted on charge carriers in the spark gap. The reason for this is that the Magnetic fields practically canceled each other out by the Stray were caused which flowed in the outer part of the main electrode and in the inner part of the main electrode arranged concentrically therewith. According to a further feature of the invention is it is possible to increase the maximum possible nominal currents of controllable vacuum spark gap switches or vacuum switches without increasing the overall volume or dimensions of the switches. According to this further feature of the invention, the electrodes are everted double, i.e. not nor the inner electrode, but also the outer electrode is'

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eingestülpt. Dadurch wird die Fläche des Funkenstreckenspalt8 verdoppelt, so daß auch die Nennströme verdoppelt werden.inverted. This makes the area of the spark gap 8 doubled, so that the rated currents are also doubled.

Fig. 7 zeigt einen Schalter, der nach diesem Merkmal der Erfindung aufgebaut ist. Ein steuerbarer Vakuumfunkens trecken ** schalter 80 weist eine innere, eingestülpte Hauptelektrode 81 auf, die wiederum ein flaches Endstück 82, einen Innenzylinder 83, einen Außenzylinder 84 und einen Kreisring 85 aufweist, der die Zylinder 83 und 84 am oberen Ende verbindet. Ein ringförmiger Flansch 86 erstreckt sich vom unteren Ende des Zylinders 84 aus nach außen. Eine weitere äußere Hauptelektrode 87 weist einen Außenzylinder 88 auf, von dessen Ende ein Flansch 89 nach außen abgeht, sowie einen Mittelzylinder 90 und einen umlaufenden flachen Abschnitt 91-, der die Oberkanten der Zylinder 88 und 90 miteinander verbindet. Die Elektrode 87 wird durch einen dritten Zylinder 92 vervollständigt, der ganz innen angeordnet und mit einer flachen Scheibe 93 verschlossen ist. Die Elektrode 87 wird über den Bolzen 94 und die Elektrode 8l über den Bolzen 95 elektrisch angeschlossen. Der Flansch 86 der Innenelektrode 81 1st mit dem Flansch 89 der Außenelektrode 87 durch e ine umlaufende Olasverschmelzung 96 vakuumdicht verbunden, so daß das Gehäuse auf beispielsweise 10**^ Torr evakuiert werden kann, und der Schalter als Vakuumschalter verwendet werden kann. Der Schalter 80 ist so aufgebaut, daß sich einFig. 7 shows a switch according to this feature of the invention is constructed. A controllable vacuum spark track ** switch 80 has an inner, turned-in main electrode 81, which in turn have a flat end piece 82, an inner cylinder 83, an outer cylinder 84 and a circular ring 85, which Cylinders 83 and 84 at the top connects. A ring-shaped one Flange 86 extends outwardly from the lower end of cylinder 84. Another outer main electrode 87 has a Outer cylinder 88, from the end of which a flange 89 extends to the outside, as well as a central cylinder 90 and a circumferential one flat section 91- connecting the upper edges of cylinders 88 and 90 together. The electrode 87 is through a third cylinder 92 completed, which is arranged on the inside and closed with a flat disk 93. The electrode 87 is on the bolt 94 and the electrode 8l on the Bolt 95 electrically connected. The flange 86 of the inner electrode 81 extends through the flange 89 of the outer electrode 87 a circumferential Olas fusion 96 connected in a vacuum-tight manner, see above that the housing is evacuated to, for example, 10 ** ^ Torr and the switch can be used as a vacuum switch. The switch 80 is constructed so that a

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erster äußerer Funkenstreekenspalt 97 zwischen dem Außenzylinder 38 der äußeren Hauptelektrode 87 und dem Zylinder 81 der Inneren Hauptelektrode 81 ergibt. Ein zweiter Funkenetreckenspalt 98 besteht zwischen äew Zylinder 83 der inneren Hauptelektrode 8l und dem Zylinder 90 der äußeren Hauptelektrode 9*. Wie bei dem Schalter nach Fig. 1 fließt der Strom folgendermaßen durch die einzelnen Abschnitte der Hauptelektroden hindurch. In dem äußeren Zylinder 88 der äußeren eingestülpten Hauptelektrode 87 fließt der Strom beispielsweise aufwärts. Dann fließt der Strom in dem Zylinder 90 der äußeren Hauptelektrode 87 abwärts. In dem Zylinder 92 der gleichen Elektrode fließt er dann aufwärts. Nun fließt der Strom in der Innenelektrode 8l wie folgt: in dem Zylinder 83 aufwärts und in dem Zylinder 84 abwärts.first outer spark gap 97 between the outer cylinder 38 of the outer main electrode 87 and the cylinder 81 of the inner main electrode 81 results. A second Funkenetreckenspalt 98 exists between äew cylinder 83 of the inner main electrode 8L and the cylinder 90 of the outer main electrode 9 *. As with the switch of FIG. 1, the current flows through the individual sections of the main electrodes as follows. In the outer cylinder 88 of the outer invaginated main electrode 87, the current flows upwards, for example. Then, the current flows downward in the cylinder 90 of the main outer electrode 87. It then flows upwards in the cylinder 92 of the same electrode. The current now flows in the inner electrode 81 as follows: upwards in the cylinder 83 and downwards in the cylinder 84.

Wie bei dem Schalter nach Fig. 1 ruft der Strom» der In dem äußeren Teil 88 aufwärts fließt, nach dem Ampere'sehen Gesetz kein resultierendes Magnetfeld innerhalb des äußeren Teils 88 hervor. In ähnlicher Welse heben sich der In dem Zylinder 84 abwärts fließende Strom und der In dem Zylinder 83 aufwärts fliessende Strom praktisch auf, so daß das In dem äußeren Funkenstreckenspalt 97 resultierende Magnetfeld praktisch gleich Null ist. Aus dem gleichen Qrund ist das resultierende Magnetfeld in dem inneren Funkenstreckenspalt 98 praktisch gleich NullAs with the switch of FIG. 1, the current calls "the In" outer part 88 flows upwards, according to Ampere's law no resulting magnetic field within outer part 88 emerged. Similarly, the cylinders 84 lift downward flowing stream and the in the cylinder 83 flowing upward Current practically on, so that the In the outer spark gap 97 resulting magnetic field is practically zero. The resulting magnetic field is for the same reason in the internal spark gap 98 practically zero

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Es sei jedoch bemerkt, daß.sich die Magnetkräfte nicht genau in dem gleichen Maße aufheben und daß eine geringe Restkraft bestehen bleibt, die in dem Spalt 97 nach oben und in dem Spalt 98 nach unten gerichtetjlst. Die Leitfäden fokussieren sich in diesen Zonen jedoch nicht, da die Felder sehr schwach sind im Vergleich zu den S - i*oraleitwegen und da die Abstände zwischen der Innenelektrode 81 und der Außenelektrode 87 im oberen Bereich der Spalte wesentlich größer als die Abstände zwischen diesen bei- ™ den Elektroden im unteren Bereich sind. Daher wird aufgrund des Gesetzes von der Erhaltung der Energie sichergestellt, daß die Stromfäden nicht von irgendeiner Restkraft Y^ χ Wq vorwärts getrieben werden und an den oberen Enden der Funkenstreckenspalte fokussiert werden.It should be noted, however, that the magnetic forces do not cancel each other out to exactly the same extent and that a small residual force remains which is directed upward in gap 97 and downward in gap 98. The guides do not focus in these zones, however, because the fields are very weak compared to the S - i * oral routes and because the distances between the inner electrode 81 and the outer electrode 87 in the upper area of the column are significantly larger than the distances between them - ™ the electrodes are in the lower area. Therefore, due to the law of conservation of energy, it is ensured that the current filaments are not driven forward by any residual force Y ^ χ Wq and are focused at the upper ends of the spark gap gaps.

Wie bei dem Schalter nach Flg. 1 wird der- Stromf luß zwischen den Rauptelektroden 8l· und 87 des steuerbaren Vakuumfunkenstreckenschalter.8 3D dadurch eingeleitet, daß der Zündanord- μ nung 100 in dem Flansch 86 der Hauptelektrode 8l und der Zündanordnung 101 in der Seitenwand 88 der Hauptelektrode 87 ein elektrischer Zündimpuls zugeführt wird. Dadurch wird der Funkenetreckenechalter aus eine« nichtleitenden in den leitenden Zustand überführt. Diese Zündanordnungen sind praktisch die gleichen wie die in Fig. 1 und werden unter gleichen Bedingungen ausgelöst. Da der In Flg. 8 gezeigte Schalter doppelt einge-As with the switch according to Flg. 1 is DER Luss current conduction between the Rauptelektroden · 8l and 87 of the controllable Vakuumfunkenstreckenschalter.8 3D initiated in that the Zündanord- μ voltage 100 in the flange 86 of the main electrode 8L and the igniter assembly 101, an electrical ignition pulse in the side wall 88 of the main electrode 87 is fed. This converts the spark gap switch from a non-conductive to a conductive state. These ignition arrangements are practically the same as those in FIG. 1 and are triggered under the same conditions. Since the In Flg. 8 switches shown twice

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stülpte Elektroden und zwei koaxiale Funkenstreckenspalte aufweist, können, falls erwünscht, bei 102 und 105 zusätzliche Zündvorrichtungen vorgesehen werden. Diese Zündvorrichtungen währen von der gleichen Bauart wie die Zündvorrichtungen 101 und 102 und wären mit ihnen abwechselnd gepulst oder wenn mit Wechselspannung gearbeitet würde gleichseitig.having everted electrodes and two coaxial spark gap gaps can, if desired, additional at 102 and 105 Ignition devices are provided. These ignition devices while of the same type as the igniters 101 and 102 and would be alternately pulsed with them or, if working with alternating voltage, would be equilateral.

Wenn die Vorrichtung nach Pig. 7 als Vakuumschalter verwendet werden sol}, kann man die Zündvorrichtungen. 101 und 102 und geigeberienfalls 103 durch hin- und herbewegbjire Zündelektroden der in Flg.; 2 gezeigten Arteersetzen. FIg* 2 zeigt die Vorrichtung nach Fig. l zur Verwendung als Vakuumschalter. Wie bei der Vorrichtung nach Fig. 1 würden die Zündelektroden zunächst in Kontakt mit der Innenelektrode 81 gebracht, und durch das Zurückziehen der Zündelektroden würde ein Plasmaimpuls in den Funkenstreckenspalt eingeführt. Dadurch wurde ein einleitender Lichtbogen gezogen., und von der von dem Lichtbogen erfaßten Hauptelektrode würde Material verdampft und ionisiert. So würde eich die elektrische Entladung durch die Funkenstreckenspalte 97 und .98 ausbreiten, und es würde zwischen den Hauptelektroden 81 und 87 ein sehr hoher Strom fliegen, ohne daß sich irgendwo auf diesen Elektroden die Stromdichte erhöht. Da zwischen den Hauptelektroden 8l und 87 praktisch keine Kraft auf die einzelnen Stromfäden einwirkt, wird der Strom zwischen allen gegenüberliegendenIf the device according to Pig. 7 used as a vacuum switch be sol}, one can use the ignition devices. 101 and 102 and, if applicable, 103 by reciprocating ignition electrodes of the in Flg .; 2. Fig. * 2 shows the device Fig. L for use as a vacuum switch. As with the device according to FIG. 1, the ignition electrodes would initially be in contact with the inner electrode 81, and by withdrawing the ignition electrodes, a plasma pulse would be introduced into the spark gap. This created a preliminary arc drawn., and material would be vaporized and ionized from the main electrode detected by the arc. Thus, the electrical discharge would propagate through the spark gap gaps 97 and 98, and it would be between the main electrodes 81 and 87 a very high current fly without being anywhere on this Electrodes increases the current density. Since there is practically no force on the individual current filaments between the main electrodes 81 and 87 acts, the current is opposite between all

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parallelen Teilen der Hauptelektroden 81 und 87 geleitet, ohne daß die Stromfäden durch igendeine Kraft fokussiert würden. Diese Kraft wäre wiederum auf die Wechselwirkung des azimutalen Magnetfeldes und des radialen Stromes zurückzuführen. Es 1st praktisch kein azimutales Feld vorhanden, da die Magnetkräfte aufgrund der eingestülpten Bauart der Hauptelektroden 81 und 87 aufgehoben sind.parallel parts of the main electrodes 81 and 87 passed without that the stream filaments would be focused by their own force. This force would in turn be due to the interaction of the azimuthal magnetic field and the radial current. There is practically no azimuthal field because the magnetic forces are due to the inversed design of the main electrodes 81 and 87 are repealed.

Nach der Erfindung kann die Vorrichtung 80 nach Fig. 7 auch abweichend von der kreisförmigen Symmetrie mit flachen Elektrodenplatten gebaut werden, wie es auch mit den Vorrichtungen nach Fig. 1 und 2 möglich ist, was in den Fig. 3 und 4 darges stellt 1st. Eine derartig abgewandelte Vorrichtung ist in Fig. 8 dargestellt.According to the invention, the device 80 according to FIG. 7 can also be built with flat electrode plates in a manner deviating from the circular symmetry, as is also the case with the devices 1 and 2 is possible, which is shown in FIGS. 3 and 4 Darges represents 1st. Such a modified device is shown in FIG.

Fig. 8 zeigt perspektivisch und im Längsschnitt eine steuerbare Vakuumfunkenstrecke 110 mit einer Inneren eingestülpten -Hauptelektrode 8l und einer äußeren eingestülpten Hauptelektrode 87* mit Seitenteilen 83, 84, 88 und 90 und Funkenstreckenspalten 97 und 98. Wie bei der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung sind die Hauptelektrodenteile 83, 84, 88 und 90 planparallel zueinander angeordnet, außer an den Enden, wo sie gekrümmt ausgebildet sind, so daß die Funkenstrecken dort viel breiter als in dem planparallelen Bereich sind. Dadurch wird die elektrische Ent-8 shows, in perspective and in a longitudinal section, a controllable vacuum spark gap 110 with an inner turned-in main electrode 81 and an outer turned-in main electrode 87 * with side panels 83, 84, 88 and 90 and spark gap gaps 97 and 98. As with the device shown in FIG the main electrode parts 83, 84, 88 and 90 are arranged plane-parallel to one another, except at the ends where they are curved are, so that the spark gaps there are much wider than in the plane-parallel area. Thereby the electrical de-

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lac-mg zwischen nebeneinanderliegenden Abschnitten, der Hauptelektrode nach dem Satz von der Erhaltung der Luergle auf den planparallelen Bereich beschränkt; und die Stromfäden werden nicht in den Endzonen der Funkenstrecken fokussiert» so daß dort keine Anoden- oder Kathodenbrennflecken entstehen können.lac-mg between adjacent sections, the main electrode according to the set of the preservation of the luergle on the plane-parallel area limited; and the filaments of electricity are not focused in the end zones of the spark gaps »so that no anode or cathode burn spots can occur there.

Flg. 9 1st eine Draufsicht auf die abgewandelte Vorrichtung nach Flg. 8, die dort perspektivisch dargestellt 1st. Aus Flg. 9 1st ohne weiteres ersichtlich, daß die Endabschnitte der Funkenstreckenspalte 97 und 98 viel breiter als die planparallen Abschnitte der Funkenstreckenspalte sind. Dadurch wird das Fokussieren von Stromfäden verhindert. Fig. 10 zeigt eine abgewandelte Form der Vorrichtung nach Flg. 7, bei der die eingestülpten Elektroden nlhht verschlossen sind.Flg. 9 is a plan view of the modified device according to Flg. 8, which is shown there in perspective. From Flg. 9 It can be readily seen that the end sections of the spark gap gaps 97 and 98 are much wider than the plane-parallel sections of the spark gap gaps. This will make that Focusing of stream filaments prevented. FIG. 10 shows a modified form of the device according to FIG. 7, in which the everted electrodes are not closed.

Die vorstehende Beeehreibungzelgt, daß der Erfindung der allgemeine Gedanke zugrundeliegt, Anodenbrennflecke in Vakuumfunkenstrecken beispielsweise steuerbaren Vakuurafunkenstrecken und Vakuumschaltern praktisch auszuschauten. Dieser Gedanke steht im Gegensatz zu der üblichen Maßnahne, daß man, wenn hohe Ströme mit derartigen Vorrichtungen geschaltet werden ' sollen, sioh mit der Tatsache abfindet, daß sich derartige Brennflecke bilden, urid daß .man verschieden« Verfahren anwendet, um den Lichtbogen wandern zu lausen, davit dl« Erosion und Zerstörung der Elektroden auf ein Mindestmaß herab- j gesetzt wird.The above description shows that the invention is based on the general idea of practically viewing anode burn spots in vacuum spark gaps, for example controllable vacuum spark gaps and vacuum switches. This idea is in contrast to the usual Maßnahne in that, when high currents are switched with such devices are 'resign SiOH with the fact that the formation of such focal spots, Urid that .man different "procedure applies to the arc migrate to lausen, davit that erosion and destruction of the electrodes is reduced to a minimum.

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Er findungs gemäß wird die Bildung von Ano d enb rennflecken beimAccording to the invention, the formation of anodic stains in the Schalten höherer Ströme als bisher üblich dadurch vermieden,Switching higher currents than usual is avoided by

daß die azimutalen Magnetfelder praktisch beseitigt werden,that the azimuthal magnetic fields are practically eliminated, die auf Stromfäden wirken können, und zwar durch Verwendungthat can act on stream filaments through use eingestülpter Elektroden, so daß die äußeren Magnetfeldereverted electrodes, so that the external magnetic fields praktisch aufgehoben werden. Da also P= B₀ χ J_R , wird Ppractically canceled. So since P = B ₀ χ J _R , P becomes auf ein Mindestmaß herabgesetzt, dadurch daß B_Q auf ein Mindest- g reduced to a minimum, in that B _Q to a minimum g maß herabgesetzt wird. Erfindungsgemäß können eine oder beidedimension is reduced. According to the invention, either or both

Elektroden derartig eingestülpt ausgebildet sein; das ErgebnisElectrodes can be turned inside out in this way; the result

ist praktisch das gleiche. Die Anordnung mit zwei eingestülptenis practically the same. The arrangement with two inversed

Elektroden wird jedoch wegen des höheren Stromes bevorzugt.However, electrodes are preferred because of the higher current.

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Claims

178 § "43

1. Vakuumfunkenstrecke für hohe Ströme, bei der keine Anoden* brennflecke gebildet werden, mit einem auf 10"^ Torr oder we~ nlger evakuierten Gehäuse, zwei darin, einander dicht gegenüber angeordneten Hauptelektroden für den Lichtbogen, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptelektroden so angeordnet und so ausgebildet sind, daß das Magnetfeld zwischen den Hauptelektroden für eine derartige Wechselwirkung mit den Lichtbogenstrflmen zwischen den Hauptelektroden nicht ausreichend ist, durch die die Lichtbogenströme fokussiert und Anodenbrennflecke hoher Stromdichte erzeugt sind, daß Vorrichtungen zum Zünden des Lichtbogens zwischen den Hauptelektroden und zum Anschluß der Hauptelektroden an einen Verbraucher vorgesehen sind.1. Vacuum spark gap for high currents with no anodes * Burn marks are formed with an on 10 "^ torr or we ~ Longer evacuated housing with two main electrodes for the arc, arranged close to each other, characterized in that the main electrodes are arranged and designed so that the The magnetic field between the main electrodes is insufficient for such interaction with the arc currents between the main electrodes, through which the arc currents are focused and anode focal points of high current density are generated that devices for igniting the arc between the main electrodes and for connecting the main electrodes are provided to a consumer.

2. Vakuumfunkenstrecke naoh Anspruch 1, dadurch2. Vacuum spark gap naoh claim 1, characterized

g e k ennzeichnet , daß die Vakuumfunkenstrecke eine.steuerbare Vakuumfunkenstrecke 1st und daß die Vorrichtung zum Zünden des Lichtbogens mindestens eine Zündelektrode ist, durch die ein Plasma aus Elektronen und Ionen in die Funkenstrecke injizierbar ist.g e denotes that the vacuum spark gap is a controllable vacuum spark gap and that the device for igniting the arc there is at least one ignition electrode through which a plasma of electrons and ions can be injected into the spark gap.

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3· Vakuuinf unkens trecke nach Anspruch 1,- die als Vakuumfunkenstreckenschalter ausgebildet ist_v dadurch gek Vn nzeichnet , daß die Vorrichtung zum Zünden des Lichtbogens zwischen den Hauptelektroden eine Starterelektrcde ist, dia mit der einen Hauptelektrode in Verbindung steht und an die andere Hauptelektrode anlegbar und davon zurückziehbar 1st.3 · Vacuum spark gap according to claim 1, - which is designed as a vacuum spark gap switch _v characterized in that the device for igniting the arc between the main electrodes is a starter electrode, which is connected to the one main electrode and can be applied to the other main electrode withdrawable from it 1st.

4. Vakuumfunkenstrecke nach Anspruch 1, dadurch g eke nnzeichnet , daß wenigstens eine Hauptelektrode eingestülpt ausgebildet ist, so daß durch den Strom in dieser Elektrode praktisch kein resultierendes Magnetfeld in dem Funkenstreckenspalt erzeugt ist.4. Vacuum spark gap according to claim 1, characterized in that at least one main electrode is formed everted, so that by the current in this There is practically no resulting magnetic field in the electrode Spark gap is generated.

5· Vakuumfunkenstrecke nach Anspruch H, dadurch gekennzeichnet , daß eine Hauptelektrode ein ein5 · vacuum spark gap according to claim H, characterized in that a main electrode is a gestülpter Zylinder ist, so daß von dem Strom in diesem ZyAndereverted cylinder is so that of the current in this cylinder

praktischpractically

außerhalb des Zylinders kein resultierendes azimutales Magnetfeld erzeugt ist.no resulting azimuthal magnetic field is generated outside the cylinder.

6. Vakuumfunkenstrecke nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet , daß die andere Hauptelektrode ein hohler Zylinder ist, der die eingestülpte zylindrische Hauptelektrode umgibt, so daß der durch die andere Hauptelektrode6. Vacuum spark gap according to claim 5> thereby characterized in that the other main electrode is a hollow cylinder, which is the everted cylindrical Main electrode surrounds so that of the other main electrode

109831/0733 _{BAD 0RIGINAL} 109831/0733 _{BATHROOM 0RIGINAL}

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fließende Strom kein Magnetfeld in dem Spalt «wischen den Elektroden erzeugt.The flowing current does not generate a magnetic field in the gap between the electrodes.

7· Vakuumfunkenetrecke nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens ein Teil der eingestülpten zylindrischen Hauptelektrode eine ebene Oberfläche aufweist und daß eine Starterelektrode mit der anderen Hauptelektrode elektrisch in Verbindung steht und eine ebene Oberfläche aufweist, so daß sie an die ebene Oberfläche der einen Haupte lektrode angelegt und davon zurückgezogen werden kann.7 · Vacuum spark gap according to claim 6, characterized in that at least some of the Everted cylindrical main electrode has a flat surface and that a starter electrode is electrically connected to the other main electrode and has a flat surface has so that it can be applied to the flat surface of a main electrode and withdrawn therefrom.

8. Vakuumfunkenstrecke nach Anspruch 4, dadurch gekennzelch net, daß beide Haupt elektroden eingestülpt ausgebildet sind, sodaß in der Funkenstrecke kein resultierendes Magnetfeld erzeugt 1st.8. vacuum spark gap according to claim 4, characterized gekennzelch net that both main electrodes are formed so that no resulting magnetic field is generated in the spark gap.

9. Vakuumfunkenstrecke nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Strom in benachbarten Abschnitten der eingestülpten Elektrode in entgegengesetzten Richtungen fließt, so daß das von diesem Strom verursachte Magnetfeld außerhalb der benachbarten Abschnitte praktisch gleich Null ist.9. vacuum spark gap according to claim 4, characterized characterized in that the current in adjacent sections of the everted electrode in opposite Directions flows so that the magnetic field caused by this current is practically outside of the adjacent sections equals zero.

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10. Vacuum spark gap according to claim 8, characterized in that the current flows in opposite directions in the two invaginated main electrodes in adjacent sections of the same electrode , so that the external magnetic field generated by this current is practically zero outside the adjacent sections.

T»a.D OWOlNAL 109831/0733T »a.D OWOlNAL 109831/0733