DE2349569A1 - Vakuumschaltgefaess mit schaltstuecken, die ausnehmungen aufweisen - Google Patents

Description

Vakuumschaltgefäß mit Schaltstücken, die Ausnehmungen aufweisen

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem Vakuumschaltgefäß mit relativ zueinander bewegbar angeordneten, an Trägern befestigten Schaltstücken, die mit länglichen Ausnehmungen zur Leitung der Lichtbogenfußpunkte versehen sind.

Schaltgefäße dieser Art sind beispielsweise durch die US-PS 3 158 719 bekannt geworden. Die bekannten Schaltstücke besitzen einen mittleren, der Dauerkontaktgabe dienenden Bereich und einen diesen umgebenden, für den Lichtbögenlauf bestimmten Teil, der mit spiralig verlaufenden und sich auf dem mittleren Kontaktteil bis zum Rand des Schaltstückes erstreckenden Schlitzen versehen ist. Bei dir Herstellung solcher Schaltstücke treten vielfältige Probleme mechanischer und werkstofftechnischer Art auf, deren Behebung die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist.

Gemäß der Erfindung sind die Ausnehmungen entlang im wesentlichen konzentrischer Kreisbögen angeordnet, und es sind wenigstens zwei Reihen mit wenigstens zwei Ausnehmungen vorgesehen, die jeweils die Lücken zwischen den Ausnehmungen der benachbarten Reihe überdecken. Obwohl bei dieser Anordnung von Ausnehmungen kein von der Mitte bis zum Rand eines Schaltstückes durchgehender Weg für die Lichtbogenfußpunkte vorhanden ist, werden dennoch die Lichtbögen zwangsweise tangential nach außen geführt, wodurch die gewünschte Verlängerung der Lichtbögen erreicht wird. Pur die Herstellung dieser Schaltstücke besteht die wesentliche Erleichterung darin, daß die Ausnehmungen auf Kreisbögen liegen und daher mit verhältnismäßig einfachen Werkzeugen und Bearbeitungsmaschinen herstellu

S09817/0433

-2-

VPA 73/3803

bar sind. Ferner wird durch die Erfindung ein Schaltstück mit geschlossener Form geschaffen, dessen mechanische Festigkeit gesteigert ist.

Ein Schaltstück nach der Erfindung weist in seiner einfachsten Ausführungsform zwei konzentrische Reihen mit je zwei Ausnehmungen auf, wobei die Ausnehmungen der" einen Reihe die Lücken zwischen den Ausnehmungen der anderen Reihe überdecken. Die gewünschte Wirkungsweise ergibt sich aber auch dann, wenn beispielsweise Jede der beiden Reihen je drei Ausnehmungen besitzt oder wenn mehr als zwei Reihen mit einer beliebigen Anzahl von Ausnehmungen vorgesehen werden, die sich mit den Lücken der anderen Reihe in der angegebenen Weise überdecken.

Unter Umständen sind befriedigende Schaltleistungen mit Schaltstücken erzielbar, die ebene Berührungsflächen benutzen. Es kann jedoch vorteilhaft sein, die bei Schaltstücken für Vakuumschaltgefäße bekannte Kegelstumpfform anzuwenden, bei der nur der mittlere Teil der Dauerkontaktgabe dient. In diesem Fall können die Ausnehmungen auf dem Kegelmantel angeordnet sein.

Wie bereits erwähnt, besteht ein wesentlicher Vorteil der Schaltstücke, gemäß der Erfindung in einer geschlossenen Form, die nicht durch Schlitze, Rillen oder sonstige Ausnehmungen unterbrochen ist. Darüber hinaus kann auch davon abgesehen werden, die Ausnehmungen in bekannter Weise als durchgehende Schlitze auszubilden. Eine gute Wirkungsweise ergibt sich vielmehr auch dann, wenn die Ausnehmungen als Rillen ausgebildet sind, wobei es vorteilhaft sein kann, die Rillen in einer Schicht aus einem abbrandfesten Kontaktwerkstoff anzuordnen, die mit einer weiteren Schicht aus einem gutleitenden Werkstoff verbunden ist. In diesem Fall kann der den Lichtbögen ausgesetzte und mit den Ausnehmungen bzw. mit den Rillen versehene Teil der Schaltstücke aus einer Kupfer-Chrom-Legierung bestehen, während der den Lichtbogen abgewandte Teil des Schaltstückes aus Kupfer hergestellt 1st«

509817/0433 -3-

VPA 73/3803

In Verbindung mit kegelstumpfförmigen Schaltstücken nach der Erfindung kann die Stromzuführung zu den Schaltstücken im Bereich der Lücken zwischen den Ausnehmungen der äußeren Reihe erfolgen. Dadurch wird erreicht, daß die Lichtbögen am Verlassen des Raumes zwischen den Schaltstücken gehindert werden. Ferner wird das tangentiale Ausweichen der Lichtbogenfußpunkte, d. h. die Lichtbogenbewegung, durch diese Art der Stromzuführung gefördert.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung im Schnitt ein Vakuumschaltgefäß mit Schaltstücken nach der_: Erfindung. Die Schaltstücke sind in vergrößerter Darstellung in Fig. 2 gezeigt.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel für Schaltstücke nach der Erfindung zeigt die Fig. 3.

In Fig. 4 ist ein zusammengesetztes Schaltstück gezeigt.

Die Fig. 5 zeigt ein Schaltstück mit einer Stromzuführung in den Zwischenräumen der äußeren Ausnehmungen.

Das in Fig. 1 gezeigte Vakuumschaltgefäß 1 weist ein Gehäuse aus einem geeigneten Isolierstoff, z. B. Glas oder Porzellan, auf. An den Stirnseiten ist das Gehäuse 2 durch eine obere Endkappe 3 und eine untere Endkappe 4 verschlossen, wobei geeignete Verfahren zur Verbindung keramischer und metallischer Teile bzw. geeignete Schmelzverfahren angewandt werden können. In dem Gehäuse 2 befindet sich ein feststehendes Schaltstück 5, das an einem vakuumdicht durch die Endkappe 4 geführten Träger 6 befestigt ist, der zugleich zur Herstellung eines elektrischen Anschlusses und zur Halterung des Schaltgefäßes in einem Schaltgerät dienen kann. In einer Öffnung 7 der oberen Endkappe 3 ist ein Träger 10 eines beweg-

5098 17/0433 -4-

VPA 73/3803

lichen SchaltStückes 11 geführt, das gegenüber der umgebenden Atmosphäre durch einen Faltenbalg 12 abgedichtet ist. Der Faltenbalg 12 gestattet einen zum Ein- und Ausschalten erforderlichen Hub des beweglichen Schaltstückes 11. Weitere Teile, die Vakuumschaltgefäße üblicherweise aufweisen, z. B. ein die Schaltstücke umgebender Schirm, sowie zu ihrem Betrieb gehörende Einrichtungen, z. B. ein elektromagnetischer Antrieb, sind zur Vereinfachung fortgelassen.

Die Schaltstücke 5 und 11 besitzen im wesentlichen die Gestalt zylindrischer Scheiben, in denen sich konzentrisch angeordnete längliche Ausnehmungen 13 und 14 befinden. Je zwei gleich lange Ausnehmungen 13 sind auf einem äußeren Kreis und zwei ebenfalls gleich lange Ausnehmungen 14 auf einem inneren Kreis angeordnet. Die Ausnehmungen 13 und 14 sind um 90 versetzt angeordnet, d.h., bei Betrachtung in radialer Richtung überdecken die Ausnehmungen 14 die Lücken zwischen den Ausnehmungen 13 und umgekehrt.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 3 besitzen die Schaltstücke 20 und 21 eine kegelstumpfförmige Gestalt, wobei die mittleren ebenen Flächen 22 und 23 im eingeschalteten Zustand des Schaltgefäßes aufeinanderliegen und den Betriebsstrom des Schaltgefäßes übertragen. Die äußeren Mantelflächen 24 und 25 dienen zur Führung und Ausweitung des Lichtbogens, der nach der Trennung der Schaltstücke entsteht. In diesen Mantelflächen befinden sich Ausnehmungen 26 und 27, deren Anordnung ebenso wie in Fig. 2 gewählt sein kann.

In den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen durchsetzen die Ausnehmungen 13 und 14 bzw. 26 und 27 jeweils die Schaltstücke in ihrer ganzen axialen Erstreckung. Es kann jedoch ausreichend sein, wenn sich die Ausnehmungen nur in der Gestalt von Rillen über einen Teil der axialen Dicke der Schaltstücke erstrecken, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. In diesem Ausführungsbeispiel bestehen ferner die Schaltstücke 40 und 41 jeweils aus zwei Schichten, und zwar wird die eine Schicht

509817/0433 -5-

'" · VPA 73/3803

durch mit den Trägern 42 und 43 verbundenen Scheiben 44 und aus einem gutleitenden Werkstoff, z. B. Kupfer, und die andere Schicht aus weiteren Scheiben 46 und 47 aus einem gegenüber Lichtbogen beständigeren Material, z. B. einer Kupfer-Chrom-Legierung, gebildet. In diese zuletzt genannten Scheiben sind die Ausnehmungen in der Gestalt von Schlitzen 50 und 51 eingearbeitet, deren Anordnung wiederum entsprechend Fig_e 1 gewählt sein kann. Es sei jedoch erwähnt, daß auch in diesem Fall eine größere Anzahl von Ausnehmungen vorgesehen sein kann, d.h. es können sowohl mehr als zwei Reihen von Ausnehmungen als auch mehr als zwei auf einem Kreis mit Zwischenräumen verteilte Ausnehmungen vorhanden sein.

Zur Herstellung der Ausnehmungen bzw. Rillen eignen sich die bekannten spanabhebenden Bearbeitungsverfahren. Ss komnrtf jedoch auch eine Herstellung durch Stanzwerkzeuge sowie durch Schmieden oder Schlagen in Betracht. Bei der Herstellung durch Gesenkschmieden kann in einem einzigen Arbeitsgang ein vollständiges, mit Ausnehmungen versehenes Schaltstück hergestellt werden. _^\

In dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 5 ist in Verbindung mit einem der Fig. 3 ähnlichen kegelstumpfförmigen Schaltstück 55, das zwei Reihen mit je drei durchgehenden Ausnehmungen 57 und 58 besitzt, eine besondere Art der Stromzuführung vorgesehen. Hierzu ruht das Schaltstück 55 auf einem dreiarmigen Zwischenstück 60, dessen Arme 61 jeweils im Bereich der Lücken 56 zwischen den Ausnehmungen 57 mit dem Schaltstück 55 verbunden sind. Vorzugsweise kann das Schaltstück 55 zusammen mit dem Zwischenstück 60 aus einem Teil bestehen, das als Schmiedestück hergestellt ist. Mit dem Zwischenstück 60 ist in geeigneter Weise ein Trägerbolzen 62 verbunden. ·

Die Stromzuführung im Bereich der Lücken 56 hat zur Folge, daß eine Stromschleife gebildet wird, die auf den Lichtbogen eine zum Zentrum des Schaltstückes gerichtete Kraft ausübt, wenn sich der Lichtbogen dem Rand des SchaltStückes nähert. Dadurch

509817/0433 -6-

VPA 73/3803

wird ein Heraustreten des Lichtbogens aus dem Raum zwischen den Schaltstücken verhindert. Zusammen mit den Ausnehmungen 57 und 58 fördert die beschriebene Stromzuführung auch das tangentiale Ausweichen der.Lichtbogenfußpunkte und damit die Lichtbogenbewegung.

In den beschriebenen Ausführungsbeispielen verlaufen die Ausnehmungen genau entlang konzentrischen Kreisen. Im Rahmen des Erfindungsgedankens ist es jedoch nicht erforderlich, diese konzentrische Anordnung genau einzuhalten; ebenso kann es vorteilhaft sein, den Ausnehmungen eine gewisse Neigung zu den Kreisen zu geben, d.h. sie in gewissem Grade spiralig anzuordnen. Wesentlich ist in jedem Fall, daß sich Ausnehmungen und Lücken zwischen den Ausnehmungen in der beschriebenen Weise überdecken.

4 Ansprüche

5 Figuren

509817/0433 "⁷"

Claims (4)

1. VPA 73/3803

   Patentansprüche

   akuumschaltgefäß mit relativ zueinander bewegbar angeord-* neten, an Trägern befestigten Schaltstücken, die mit länglichen Ausnehmungen zur Leitung der Lichtbogenfußpunkte versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (13, 14) der Schaltstücke (5, 11) entlang im wesentlichen konzentrischer Kreisbögen angeordnet sind und daß wenigstens zwei Reihen mit wenigstens zwei Ausnehmungen (13, 14) vorgesehen sind, die jeweils die Lücken zwischen den Ausnehmungen der benachbarten Reihe überdecken.
2. 2. Vakuumschaltgefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltstücke (20, 21) eine kegelstumpfförmige Gestalt aufweisen und daß die Ausnehmungen (26, 27) auf dem Kegelmantel (24, 25) angeordnet sind.
3. 3. Vakuumschaltgefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltstücke (40, 41) an ihrer Oberfläche eine Schicht (46, 47) aus einem abbrandfesten Kontaktwerkstoff aufweisen und daß sich die Ausnehmungen (50, 51) nur in dieser Schicht befinden. ,

   • ■ ■ - .
4. 4. Vakuumschaltgefäß nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzuführung zu den Schaltstücken (55) im Bereich der Lücken (56) zwischen den Ausnehmungen (57) der äußeren Reihe erfolgt. . .

   509817/043 3