DE2036099B2

DE2036099B2 - Vacuum circuit breaker

Info

Publication number: DE2036099B2
Application number: DE2036099A
Authority: DE
Inventors: Max-Josef Dr.-Ing. 1000 Berlin Schoenhuber
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-07-16
Filing date: 1970-07-16
Publication date: 1974-01-17
Also published as: CH523591A; GB1296337A; US3702911A; DE2036099C3; DE2036099A1

Description

Beim Bau von Vakuumschaltern war man lange Zeit bestrebt, die Leistungsfähigkeit der Schalter und ihre Betriebseigenschaften durch die Wahl des Kontaktmaterials und die geometrische Ausbildung der Kontaktstücke zu beeinflussen. Es ist jedoch bekanntgeworden, daß den Kontaktstücken ein gesondertes Elektrodensystem zugeordnet werden kann, auf das der Lichtbogen nach seiner Zündung zwischen den Kontaktstücken überspringt und in dem er zum Erlöschen kommt (USA.-Patentschrift 3 509 404). Die bekannte Anordnung weist zwei konzentrisch angeordnete, im wesentlichen zylindrische Elektroden auf, von denen die äußere ein Kontaktstück trägt bzw. an ihrer Stirnseite als Kontaktstück dient. Die beweglichen Kontaktstücke treten durch Öffnungen eines Trägers hindurch, an dem die innere zylindrische Elektrode angebracht ist. Die bei Vakuumschaltern ansonsten üblichen Klotzkontaktstücke können bei der beschriebenen Anordnung nicht verwendet werden.In the construction of vacuum switches, efforts were made for a long time to improve the performance of the switches and their operating properties through the choice of contact material and the geometric design of the To influence contact pieces. However, it has become known that the contact pieces have a separate Electrode system can be assigned to which the arc after its ignition between skips the contact pieces and in which it comes to extinction (USA.Patent 3 509 404). The known arrangement has two concentrically arranged, essentially cylindrical Electrodes, of which the outer one carries a contact piece or on its end face as a contact piece serves. The movable contact pieces pass through openings of a carrier on which the inner cylindrical electrode is attached. The otherwise usual block contact pieces for vacuum switches cannot be used with the described arrangement.

Mit der vorliegenden Erfindung wird angestrebt, einen zuverlässig arbeitender. Vakuumschalter für hohe Spannungen und Leistungen zu schaffen, der mit einfachen Scheibenkontaktstücken arbeitet. Eine geeignete geometrische Ausbildung des inneren Aufbaus des Vakuumschalters soll dazu beitragen, einen geringeren Kontaktabbrand, eine niedrigere Abreißstromstärke und insbesondere auch ein höheres Schaltvermögen sowie eine höhere Spannungsfestigkeit über die geforderte Lebensdauer zu erzielen.The present invention seeks to provide a reliable one. Vacuum switch for to create high voltages and powers that work with simple disc contact pieces. One suitable geometric design of the internal structure of the vacuum interrupter should help to achieve a lower contact erosion, a lower chopping current strength and, in particular, a higher one Achieve switching capacity as well as a higher dielectric strength over the required service life.

Die Erfindung geht von einem Vakuumleistungsschalter mit Kontaktstücken aus, von denen ein Schaltlichtbogen auf ein Elektrodensystem übertritt, das aus einer inneren zylindrischen und einer konzentrisch zu dieser angeordneten doppelwandig ausgebildeten zylindrischen äußeren Elektrode besteht, deren äußerer Mantel an Spannung gelegt ist, und der ein die Kontaktstücke und das Elektrodensystem umgebendes Gehäuse besitzt, das aus einem Isolier-The invention is based on a vacuum circuit breaker with contact pieces, one of which Switching arc transfers to an electrode system, which consists of an inner cylindrical and a concentric to this arranged double-walled cylindrical outer electrode consists, whose outer jacket is connected to voltage, and one of them is the contact pieces and the electrode system surrounding housing, which consists of an insulating

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körper und diesen abschließenden stirnseitigen span- durch die Befestigung ihrer äußeren Mantel an den nungfuhrenden Metallteilen besteht. stirnseitigen Metallteilen des Gehäuses des Vakuum-Gemäß der Erfindung ,st eines der Kontaktstücke schalters erreicht werden.body and this final end face chip- by attaching its outer jacket to the leading metal parts. frontal metal parts of the housing of the vacuum according to of the invention, one of the contact pieces st switch can be achieved.

an der inneren Elektrode angebracht, und axial ne- Um den Abbrand der Kontaktstücke zu beschränben der doppelwandigen Elektrode ist eine weitere 5 ken, ist es erwünscht, daß der Lichtbogen möglichst äußere Elektrode angeordnet, die sich auf dem Po- rasch von den Kontaktstücken auf das Elektrodensytential der inneren Elektrode befindet und der dop- stern übertritt. Durch eine besondere Gestaltung der pelwandigen Elektrode unter Bildung eines wenig- doppelwandigen Elektrode kann die Ablaufgestens teilweise radial verlaufenden Ringkanals gegen- schwindigkeit vergrößert werden. Im Rahmen der ™^Stu λ· α ¹⁰ Erfindung können hierzu der innere Mantel und der Durch diese Anordnung wird der Lichtbogen zwar äußere Mantel der doppelwandigen Elektrode vonanfar.glich rasch genug zum Abwandern von den einander durch einen isolierenden Ringspalt getrennt Kontaktstucken gebracht, deren Lebensdauer da- sein, und der innere Mantel kann über das zugehödurch erhöht vyird, trotzdem bleibt er aber bis zum rige stirnseitige Metallteil ebenfalls an Spannung ge-E. loschen in einem von Elektrodenflächen vollkom- 15 legt sein. Dies führt zu einer Schleifenbildung im men umhüllten Raum eingefangen. Die große, dem Strompfad, die den Lichtbogen antreibt. In dem glei-Lichtbogen dabei außerhalb der Kontaktstücke zur chen Sinne wirkt es sich aus, wenn die innere Elek-Vcrfugung stehende Lauffläche bewirkt zunächst trode als den Stromzuführungsbolzen umgebender eine erhebliche Herabsetzung der Abreißstromstärke. Hohlzylinder ausgebildet ist, der nur an dem mit dem Ganz besonders wird aber durch die vollkommene 20 Kontaktstück versehenen Ende mit dem Stromzufüh-Umhullung des Lichtbogenraumes mittels Elektro- rungsbolzen verbunden ist. Diese Gestaltung der indenflächen eine Abwanderung von Ladungsträgern neren Elektrode kann in Verbindung mit allen Ausau dem Elektroden bzw. eine Rekombination von führungsformen der Erfindung vorgesehen sein.
Ladungsträgern an nicht als Elektroden dienenden Wie erwähnt, gibt die Erfindung auch die Mög-Oberflächen vollkommen unterbunden. Damit ent- 25 lichkeit, für eine günstige dielektrische Beansprufällt die Notwendigkeit einer zusätzlichen Vermeh- chung des Isolierkörpers des Vakuumschalters zu rung und Einsammlung von Ladungsträgern über sorgen. Dies kann dadurch geschehen, daß der äucinen Anodenfleck. Solche Anodenflecke, die infolge ßere Mantel der zusätzlichen Elektrode mit dem äuihrer Neigung, längere Zeit an bestimmten Stellen zu ßeren Mantel der doppelwandigen Elektrode fluchtet verweilen und diese übermäßig zu erodieren, und das 30 und daß diese fluchtenden Mantel mit einem Spalt dadurch verbundene schnelle Unbrauchbarwerden parallel zu dem Isolierkörper verlaufen, wobei der von Vakuumschaltern treten deshalb unterhalb einer zwischen den äußeren Elektroden vorhandene Kanal verhältnismäßig hochiiegenden Stromgrenze nicht etwa in der Mitte des Isolierkörpers mündet. Das mehr auf. elektrostatische Feld wird durch diese Anordnung Dadurch, daß der doppelwandigen Elektrode eine 35 verhältnismäßig gleichförmig über den Mittelteil des zusätzliche Elektrode gegenübersteht, wird außerdem Isolierkörpers aufgebaut, und es ist dabei möglich, erreicht, daß die Schaltlichtbögen nicht beliebig weit trotz Einhaltung kleiner Abstände innerhalb des Vain der Elektrodenanordnung wandern können, son- kuumraumes entlang der Randfeldlinien durch dem nach Eintritt in die einander gegenüberstehen- zweckmäßige Wahl der Elektrodenkrümmungsradien den Abschnitte der beiden äußeren Elektroden wir- 40 die Beanspruchungsgrenzen der Isolatoroberflächen kungsvoll zurückgetrieben werden. Die Lichtbogen einzuhalten. Angaben über die physikalischen können deshalb in sicherer Entfernung von dem Iso- Grundlagen der Anordnung solcher Hochspannungslierkörper des Vakuumgefäßes gehalten werden, wo- elektroden in Vakuumgefäßen finden sich in »Breakdurch desiäen Betäubung mit Metalldampf vermieden down of Gases below Paschen Minimum: Basic Dewerden kann. Ein zusätzlicher Dampf schirm, der in 45 sign Data of High-Voltage Equipment«, Paper bekannten Vakuumschaltern zur Kondensation von 68 TP 647-PWR, IEEE, 1968.attached to the inner electrode, and axially ne- In order to limit the erosion of the contact pieces of the double-walled electrode is another 5 ken, it is desirable that the arc is arranged as outer electrode as possible, which is on the po- quickly from the contact pieces to the Electrode potential of the inner electrode is located and the dopster crosses. Due to a special design of the pel-walled electrode with the formation of a slightly double-walled electrode, the counter-speed of the flow gesture of partially radially extending annular channel can be increased. As part of the ™ ^St u λ · α ¹⁰ invention, this can, the inner shell and the result of this arrangement, the arc is vonanfar.glich brought Although outer shell of the double electrode fast enough to migration of the one another by an insulating annular gap separated contact stuccoes whose lifetime be there, and the inner jacket can be raised above the belonging, but nevertheless it also remains under tension up to the metal part on the end face. be completely erased in one of the electrode surfaces. This leads to a loop formation trapped in the men-enclosed space. The big one, the current path that drives the arc. In the direct arc outside of the contact pieces for the chen sense, it has an effect when the inner electrical jointing running surface initially causes a considerable reduction in the tear-off current strength as surrounding the power supply bolt. Hollow cylinder is formed, which is connected to the power supply casing of the arc space by means of electrification bolts only at the end which is provided with the very special but through the perfect contact piece. This design of the indene surfaces a migration of charge carriers neren electrode can be provided in connection with all Ausau the electrodes or a recombination of guide forms of the invention.
Charge carriers on non-electrodes as mentioned, the invention also completely suppresses the Mög surfaces. This makes it possible for a favorable dielectric load to be achieved, the necessity of an additional increase in the insulating body of the vacuum interrupter in order to ensure the collection and collection of charge carriers. This can be done by removing the aucine anode spot. Such anode spots, which due to the outer jacket of the additional electrode with the outer tendency to linger for a long time at certain points in alignment with the outer jacket of the double-walled electrode and to erode it excessively, and the rapid becoming unusable parallel with a gap associated with this aligned jacket run to the insulating body, whereby the vacuum switches step below a relatively high current limit channel present between the outer electrodes does not open approximately in the middle of the insulating body. That more on. This arrangement creates an electrostatic field because the double-walled electrode faces a relatively uniform 35 across the middle part of the additional electrode, and an insulating body is also built up, and it is possible that the switching arcs do not go as far as desired despite keeping small distances within the Vain The electrode arrangement can migrate along the edge field lines through which the sections of the two outer electrodes, after entering the opposing, expedient selection of the electrode curvature radii, effectively drive back the stress limits of the insulator surfaces. Maintain the arc. Information about the physical can therefore be kept at a safe distance from the ISO fundamentals of the arrangement of such high-voltage bodies in the vacuum vessel, where electrodes in vacuum vessels can be found in »Break through desian anesthesia with metal vapor avoided down of gases below Paschen minimum: Basic can be avoided. An additional vapor screen, the vacuum switch for the condensation of 68 TP 647-PWR, IEEE, 1968, known in 45 Sign Data of High-Voltage Equipment «, Paper.

Metalldampf vorgesehen ist, wird deshalb nicht be- Die gewünschte Führung der Schaltlichtbögen in nötigt, und die damit verbundenen Nachteüe sind be dem Elektrodensystem ist von der Gestalt des Stromseitigt. pfades abhängig. Im Bereich der zusätzlichen Elek-Durch die Anordnung von zwei äußeren, einander 50 trode kann das gewünschte Zurücklaufen des Lichtgegenüberstehenden Elektroden kann außerdem eine bogens dadurch verbessert werden, daß zwischen der günstige Beanspruchung des Isolierkörpers des Va- zusätzlichen Elektrode und der inneren Elektrode ein kuumgefäßes herbeigeführt und die Einhaltung isolierender Spalt vorhanden ist. Für die Lage dieses durchwegs kleiner Elektrodenabstände innerhalb des Spaltes werden noch unterschiedliche Ausführungsganzen Vakuumgefäßes erreicht werden, wie noch 55 formen angegeben. Für den Aufbau des Vakuumerläutert wird, schalters ist es außerdem günstig, wenn die zusätz-Zur Bildung des erwähnten Ringkanals zwischen liehe Elektrode einen mit der inneren Elektrode anden beiden äußeren Elektroden kann die zusätzliche nähernd fluchtenden Teil besitzt und sich der isolie-Elektrode einen äußeren Mantel besitzen und sich rende Spalt zwischen den fluchtenden Teilen im Beausgehend von ihrem der doppelwandigen Elek- 60 reich des Endes der doppelwandigen Elektrode betrode gegenüberstehenden Ende radial nach innen findet. Am sichersten stellt sich die angestrebte Wirfortsetzen. Der radiale Verlauf kann unterschiedlich kung ein, wenn in Verbindung mit dieser Lage des ausgebildet sein und wird später erläutert. isolierenden Spaltes eine doppelwandige Elektrode Für die Wirkungsweise des Elektrodensystems ist gewählt wird, deren innerer und äußerer Mantel in es günstig, wenn die Stromzuführung zu den beiden 65 der angegebenen Weise voneinander getrennt sind,
äußeren Elektroden an den Enden ihrer äußeren Die Gefahr einer Bestäubung des Isolierkörpers Mantel erfolgt. Dies kann zusammen mit einer mit Metalldampf wird bereits dadurch herabgesetzt, zweckmäßigen Anbringung der äußeren Elektroden daß der Lichtbogen am beliebigen Weiterlaufen inMetal vapor is provided, is therefore not required, and the associated night-time effects on the electrode system are due to the shape of the current. path dependent. In the area of the additional electrode, the desired return of the electrodes facing each other can also be improved by arranging a vacuum vessel between the favorable stress on the insulating body of the additional electrode and the inner electrode and compliance with an insulating gap is present. For the position of this consistently small electrode spacing within the gap, different overall designs of the vacuum vessel can be achieved, as indicated in 55 forms. For the construction of the vacuum is explained, it is also advantageous if the additional part that is almost aligned with the inner electrode and the two outer electrodes can be used to form the mentioned ring channel between the borrowed electrode and the insulating electrode has an outer jacket and the gap between the aligned parts is located radially inward, starting from their end opposite the double-walled electrode. The desired continuation is most certain. The radial course can have a different effect if it is designed in conjunction with this position and will be explained later. insulating gap a double-walled electrode For the mode of operation of the electrode system is selected, the inner and outer sheaths in it is favorable if the power supply to the two 65 are separated from each other in the specified manner,
outer electrodes at the ends of their outer The danger of a dusting of the insulator sheath takes place. This, together with a metal vapor, is already reduced by the expedient attachment of the outer electrodes that the arc continues at any point in time

der Elektrodenanordnung gehindert wird, noch bevor er sich im Sichtbereich des Isolators befindet. Zusätzlich kann jedoch eine solche Gestaltung der beiden äußeren Elektroden gewählt werden, daß diese sich labyrinthartig umgreifen. Wenn außerdem in Weiterbildung der Erfindung zwischen den Enden des nunmehr labyrinthartigen Ringkanals keine Sichtverbindung besteht, schlägt sich der im Lichtbogen immer vorhandene Metalldampf auf den benachbarten Elektroden nieder und kann somit nicht mehr zu dem Isolierkörper gelangen.the electrode arrangement is prevented even before it is in the field of view of the insulator. Additionally However, such a design of the two outer electrodes can be chosen that this embrace like a labyrinth. If also in a further development of the invention between the ends If there is no line of sight of the now labyrinth-like ring channel, it strikes in an arc metal vapor that is always present on the neighboring electrodes and can therefore no longer get to the insulator.

Um sicherzustellen, daß keine Lichtbogen durch sogenannte Umwegentladungen entstehen können, empfiehlt es sich, die Abstände zwischen auf unterschiedlichem Potential befindlichen Elektroden etwa gleich oder teilweise kleiner als den Abstand der Kontaktstücke im geöffneten Zustand zu wählen.To ensure that no arcs can occur through so-called detour discharges, it is advisable to measure the distances between electrodes at different potentials to be equal or partially smaller than the distance between the contact pieces in the open state.

Für das einwandfreie Arbeiten von Vakuumschaltern muß stets ein hohes Vakuum vorhanden sein. Im Rahmen der Erfindung kann das Vakuum auch dadurch aufrechterhalten werden, daß mindestens eine der Elektroden wenigstens teilweise aus Getterwerkstoff besteht, ohne daß dabei das eigentliche Kontaktstückmaterial dadurch nachteilig beeinflußt zu sein braucht. Durch teilweises Zerstäuben des Getterwerkstoffes bei Schaltvorgängen unmittelbar vor Erlöschen des Lichtbogens werden eventuelle auftretende Gase dann gebunden.For vacuum switches to work properly, a high vacuum must always be present. In the context of the invention, the vacuum can also be maintained that at least one of the electrodes consists at least partially of getter material without the actual Contact piece material thereby needs to be adversely affected. By partially atomizing the Getter material during switching operations immediately before the arc is extinguished are possible occurring gases then bound.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the figures explained.

Die F i g. 1 zeigt ein Schaltgefäß eines Vakuumschalters im Schnitt, bei dem die innere zylindrische Elektrode am beweglichen Kontaktstück angebracht ist.The F i g. 1 shows a switching vessel of a vacuum switch in section with the inner cylindrical electrode attached to the movable contact piece is.

In dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 ist das mit der inneren zylindrischen Elektrode versehene Kontaktstück feststehend angeordnet.In the embodiment according to FIG. 2 is the one provided with the inner cylindrical electrode Contact piece fixedly arranged.

Die Fig.3 zeigt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel des Vakuumschalters nach Fig.2, bei dem zwischen dem inneren und dem äußeren Mantel der einen äußeren Elektrode ein Spalt vorgesehen ist.The Figure 3 shows a modified embodiment of the vacuum switch according to Figure 2, in which a gap is provided between the inner and outer sheaths of the one outer electrode.

In der F i g. 4 sind rechts und links von der eingezeichneten Mittellinie zwei weitere Ausführungsbeispiele dargestellt.In FIG. 4 are two further exemplary embodiments to the right and left of the center line shown shown.

An Hand der F i g. 5 wird eine Ausführung mit einer besonders einfach gestalteten zusätzlichen Elektrode erläutert.On the basis of FIG. 5 is an embodiment with a particularly simply designed additional Electrode explained.

In den Figuren sind für gleiche Teile, Abstände usw. die gleichen Bezugszeichen eingetragen.In the figures, the same reference numerals are entered for the same parts, distances, etc.

Der Vakuumschalter nach F i g. 1 besitzt ein schematisch dargestelltes Gehäuse 2, das aus stirnseitig angeordneten plattenförmigen Metallteilen 3 und 4 sowie einem zwichen diesen Metallteilen befindlichen und mit ihnen verbundenen hohlzylindrischen Isolierkörpers besteht. Dieser Isolierkörper5 kann aus Glas oder Keramik hergestellt und kann glatt ausgebildet oder mit Rippen versehen sein.The vacuum switch according to FIG. 1 has a schematically shown housing 2, which consists of the end face arranged plate-shaped metal parts 3 and 4 and one located between these metal parts and there is a hollow cylindrical insulating body connected to them. This insulating body5 can made of glass or ceramic and can be smooth or ribbed.

Im Innern des Gehäuses 2 stehen sich ein feststehendes Kontaktstück 6 und ein bewegliches Kontaktstück? gegenüber. Beide Kontaktstücke sind scheiben- bzw. klotzartig geformt. Das feststehende Kontaktstück 6 kann beispielsweise an dem Metallteil 4 befestigt sein, über das zugleich die Stromzuführung erfolgt. Zum Anschluß einer Stromschiene, eines Kabels od. dgl. dient ein Anschlußbolzen 10, der mit dem Metallteil 4 verbunden ist.Inside the housing 2 are a fixed contact piece 6 and a movable contact piece? opposite to. Both contact pieces are shaped like discs or blocks. The fixed contact piece 6 can, for example, be attached to the metal part 4, via which the power supply at the same time he follows. To connect a busbar, a cable or the like. A connecting bolt 10, which is used with the metal part 4 is connected.

Das bewegliche Kontaktstück 7 ist an der Stirnseite einer länglichen hohlzylindrischen Elektrode 11 angebracht, die von einer Betätigungsstange 12 getragen wird. Diese Betätigungsstange dient gleichzeitig im eingeschalteten Zustand und unmittelbar danach als Stromzuführungsbolzen. Die Elektrode 11 ist nur an dem Ende mit der Betätigungsstange 12 verbunden, an dem sich das Kontaktstück 7 befindet. Die Betätigungsstange 12 ist durch eine Öffnung 13 des Metallteils 3 aus dem Gehäuse 2 herausgeführtThe movable contact piece 7 is on the end face of an elongated hollow-cylindrical electrode 11 attached, which is carried by an operating rod 12. This operating rod serves at the same time when switched on and immediately afterwards as a power supply bolt. The electrode 11 is only connected to the actuating rod 12 at the end at which the contact piece 7 is located. The actuating rod 12 is led out of the housing 2 through an opening 13 in the metal part 3

ίο und dort in nicht dargestellter Weise verschiebbar gelagert und mit einer geeigneten Antriebsvorrichtung verbunden. Zwischen dem Metallteil 3 und der Betätigungsstange 12 ist ein Faltenbalg 14 angeordnet, der das Gehäuse 2 gegenüber der umgebenden Atmosphäre abdichtet und die Ein- und Ausschaltbewegung der Betätigungsstange 12 ermöglicht. Zur Entlastung des Faltenbalges 14 von der Stromführung dient ein Verbindungsleiter 15, der die Betätigungsstange 12 galvanisch unmittelbar mit dem Me-ίο and displaceable there in a manner not shown stored and connected to a suitable drive device. Between the metal part 3 and the Actuating rod 12, a bellows 14 is arranged, which the housing 2 opposite the surrounding Seals atmosphere and enables the switching on and off movement of the actuating rod 12. To the A connecting conductor 15, which connects the actuating rod, relieves the bellows 14 from carrying current 12 galvanically directly with the meter

zo tallteil 3 verbindet.zo tall part 3 connects.

In dem Gehäuse 2 sind konzentrisch zu der inneren Elektrode 11 zwei äußere Elektroden 16 und 17 axial nebeneinander angeordnet, die den zwischen den Kontaktstücken 6 und 7 gezündeten Lichtbogen in noch zu beschreibender Weise führen. Die Elektrode 16 ist doppelwandig ausgebildet, wobei ihre Querschnittsform annähernd U-förmig ist. Das offene Ende ist dem Metallteil 4 zugewandt, wobei der innere Mantel 20 kürzer als der äußere Mantel 21 ist, der mit dem stirnseitigen Metallteil 4 verbunden ist. Ein in die Elektrode 16 eintretender Strom fließt daher stets über den Mantel 21 zum Metallteil 4. Zwischen den Mänteln 20 und 21 der Elektrode 16 ist eine Stufe 22 derart angeordnet, daß sich der zwisehen den Mänteln 20 und 21 am oberen Ende der Elektrode 16 vorhandene geringe Abstand 22' auf einen größeren Abstand 23 erweitert.Two outer electrodes 16 and 17 are concentric to the inner electrode 11 in the housing 2 arranged axially next to each other, the ignited between the contact pieces 6 and 7 arc lead in a manner to be described. The electrode 16 is double-walled, with its Cross-sectional shape is approximately U-shaped. The open end faces the metal part 4, the inner Jacket 20 is shorter than the outer jacket 21, which is connected to the metal part 4 on the end face. A current entering the electrode 16 therefore always flows via the jacket 21 to the metal part 4. Between the sheaths 20 and 21 of the electrode 16, a step 22 is arranged in such a way that between them the sheaths 20 and 21 at the upper end of the electrode 16 provided small spacing 22 ' extended a larger distance 23.

Die weitere äußere Elektrode 17 besitzt im wesentlichen die gleiche Gestalt wie die Elektrode 16; sie hat dementsprechend einen inneren, die Elektrode 11 konzentrisch mit einem isolierenden Ringspalt 28 umgebenden Mantel 24 und einen äußeren Mantel 25, wobei zwischen diesen Mänteln — ähnlich wie bei der Elektrode 16 — eine Stufe 26 vorhanden ist.The further outer electrode 17 has essentially the same shape as the electrode 16; she accordingly has an inner, the electrode 11 concentric with an insulating annular gap 28 surrounding jacket 24 and an outer jacket 25, with between these jackets - similar to at the electrode 16 - a step 26 is present.

Der Mantel 25 ist mit dem stirnseitigen Metallteil 3 des Gehäuses 2 verbunden, womit die Elektrode 17 das Potential der inneren Elektrode 11 erhält.The jacket 25 is connected to the metal part 3 of the housing 2 on the end face, whereby the electrode 17 the potential of the inner electrode 11 is maintained.

Wesentlich für die Anordnung der Elektroden 16 und 17 ist ein labyrinthartiges übereinandergreifen in der Weise, daß ein Ringkanal 27 mit der Querschnittsform eines Z gebildet wird, der zwei radial verlaufende Abschnitte und einen axial verlaufender Abschnitt aufweist. Da an den Elektroden 16 und 1" die Betriebsspannung des Vakuumschalters liegt wird vom Ausgang des Kanals 27 ausgehend die Be anspruchung des Isolierkörpers 5 in dessen Mittel zone verlegt. Dabei ergibt sich eine günstige Vertei lung des elektrostatischen Feldes, und durch die ent sprechende Bemessung der Krümmungsradien 30 um 31 an der äußeren Mündung des Kanals 27 sowi durch zweckmäßig bemessene Spalte 32 und 33 zwi sehen den äußeren Mänteln 21 und 25 und dem Iso Iierkörper5 wird eine elektrische Überbeanspru chung der Oberfläche des Isolierkörpers 5 verhindenA labyrinth-like overlap is essential for the arrangement of the electrodes 16 and 17 in such a way that an annular channel 27 is formed with the cross-sectional shape of a Z, the two radially having extending portions and an axially extending portion. Since electrodes 16 and 1 " the operating voltage of the vacuum switch is the output of the channel 27 starting the Be stress on the insulating body 5 moved in its central zone. This results in a favorable distribution development of the electrostatic field, and by the corresponding dimensioning of the radii of curvature 30 to 31 at the outer mouth of the channel 27 and through appropriately sized gaps 32 and 33 between seeing the outer jackets 21 and 25 and the insulating body 5 is an electrical overload prevention of the surface of the insulating body 5

Eine Vergrößerung des Abstandes der Elektrode entlang den elektrischen Feldlinien wesentlich übe die Kontaktöffnungsweite hinausgehend kann d£ durch unterbleiben. Durch die erwähnte günstigAn increase in the distance between the electrodes along the electric field lines is essential beyond the contact opening width, d £ can be omitted. By the mentioned cheap

Feldverteilung ergibt sich eine hohe Spannungsfestigkeit entlang dem Isolierkörper, und im Zusammenhang mit der zuverlässigen Lichtbogenrückführung aus dem Kanal 27 wird eine ganz beträchtliche Reduzierung der Bestäubung der Innenfläche des Isolierkörpers 5 und damit selbst bei höchsten Abschaltleistungen eine erhöhte Schalterlebensdauer erzielt.Field distribution results in a high dielectric strength along the insulating body, and in context with the reliable arc return from channel 27, there is a very considerable reduction the dusting of the inner surface of the insulating body 5 and thus even with the highest breaking capacities an increased switch service life is achieved.

Beim Abschalten gelangen die Kontaktstücke 6 und 7 in die in F i g. 1 dargestellte geöffnete Stellung. Der zwischen den Kontaktstücken 6 und 7 gezündete Lichtbogen wandert durch magnetische Beeinflussung in den Ringspalt zwischen den Elektroden 11 und 16. Er kann in diesem Spalt so lange nach oben wandern, bis er von der äußeren Elektrode 17, die sich auf demselben Potential wie die innere Elektrode 11 befindet, übernommen wird. Falls der Lichtbogen dann noch nicht erloschen ist, kann er in den Z-förmigen Kanal 27 eintreten. Dort entsteht jedoch eine derartige magnetische Beeinflussung des Lichtbogens, daß er sofort wieder wirkungsvoll zurückgetrieben wird. Er kann deshalb nicht in den Sichtbereich der Wandung des Isolierkörpers 5 gelangen und diesen beschädigen oder mit Metalldampf bestäuben. Hierzu trägt insbeondere bei, daß vom Eingang des Z-förmigen Kanals, der sich zwischen der obersten Stelle 29 der Elektrode 16 und der Stufe 26 der äußeren Elektrode 17 befindet, keine Sichtverbindung zu dem Isolierkörper 5 besteht.When switching off, the contact pieces 6 and 7 get into the position shown in FIG. 1 shown open position. The arc ignited between the contact pieces 6 and 7 migrates through magnetic influence into the annular gap between electrodes 11 and 16. It can move upwards in this gap as long as until it comes from the outer electrode 17, which is at the same potential as the inner electrode 11 is located, is taken over. If the arc has not yet been extinguished, it can turn into the Z-shaped one Enter channel 27. However, there is such a magnetic influence on the arc, that it is effectively driven back immediately. Therefore he cannot get into the field of vision reach the wall of the insulating body 5 and damage it or dust it with metal vapor. This contributes in particular that from the entrance of the Z-shaped channel, which is between the top Point 29 of the electrode 16 and the step 26 of the outer electrode 17, no line of sight to the insulating body 5 consists.

Der Vakuumschalter gemäß F i g. 2 stimmt in seinem grundsätzlichen Aufbau und seiner Wirkungsweise mit dem Schalter nach F i g. 1 völlig überein; jedoch ist in der Anordnung der Kontaktstücke 6 und 7 eine Änderung insoweit vorgenommen, als die innere Elektrode 11 mit dem Kontaktstück 7 feststehend angeordnet und das Kontaktstück 6 beweglich angeordnet ist. Dementsprechend befindet sich der Faltenbalg 14 an dem stirnseitigen Metallteil 4, und das Kontaktstück 6 ist auf einem verschiebbar geführten Träger 36 befestigt. Wie in dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 dient ein Verbindungsleiter 15 zur Entlastung des Faltenbalges 14 von der Stromführung.The vacuum switch according to FIG. 2 is correct in its basic structure and its mode of operation with the switch according to FIG. 1 completely matched; however, in the arrangement of the contact pieces 6 and 7 made a change in that the inner electrode 11 with the contact piece 7 is stationary arranged and the contact piece 6 is arranged movably. Accordingly, the Bellows 14 on the end-face metal part 4, and the contact piece 6 is guided on a displaceable Carrier 36 attached. As in the embodiment according to FIG. 1 is a connecting conductor 15 to relieve the bellows 14 from the current conduction.

Bei dem abgewandelten Vakuumschalter gemäß der F i g. 3 ist im Unterschied zu den anderen Ausführungsbeispielen der innere Mantel 20 der äußeren Elektrode 16 ebenfalls mit dem stirnseitigen Metaliteil4 des Vakuumgefäßes 2 verbunden, und im Bereich des oberen Endes 29 der Elektrode 16 ist ein isolierender Ringspalt 34 vorgesehen. Dieser Spalt kann sich sowohl unmittelbar an der obersten Stelle als auch etwas unterhalb dieser Stelle an der der inneren Elektrode 11 zugewandten oder der ihr abgewandten Seite befinden. Die an den Ringspalt 34 angrenzenden Teile der Elektroden können durch einen Wulst abgerundet sein oder an Stelle der Abrandung kann eine Überlappung vorgesehen sein, wie das in F i g. 4 angedeutet ist. Durch diesen Aufbau der äußeren Elektrode 16 erreicht man, daß bereits nach dem Austreten des Lichtbogens aus dem Bereich der Kontaktstücke 6 und 7 eine intensive Schleifenwirkung ausgeübt wird, die den Lichtbogen sehr rasch zum oberen Ende 29 der Elektrode 16 bewegt. Sobald aber der Lichtbogen auf die Elektrode 17 übergeht und in den Kanal 27 eintritt, wird er am Weiterlauf ebenfalls durch eine starke ScMeifenwirkung gehindert und zurückgetrieben.In the modified vacuum switch according to FIG. 3 differs from the other exemplary embodiments the inner jacket 20 of the outer electrode 16 also with the metal part 4 on the end face of the vacuum vessel 2 connected, and in the region of the upper end 29 of the electrode 16 is a insulating annular gap 34 is provided. This gap can be located directly at the top as well as somewhat below this point on the one facing the inner electrode 11 or the one facing away from it Side. The parts of the electrodes adjoining the annular gap 34 can be through a The bead can be rounded or instead of the border, an overlap can be provided, as in FIG F i g. 4 is indicated. This structure of the outer electrode 16 achieves that already after the emergence of the arc from the area of the contact pieces 6 and 7 has an intense loop effect is exerted, which moves the arc to the upper end 29 of the electrode 16 very quickly. As soon but the arc passes to the electrode 17 and enters the channel 27, it will continue to run also hindered and driven back by a strong grinding effect.

In den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen verläuft ein Teil der äußeren Elektrode 17, die sich auf dem Potential der inneren Elektrode 11 befindet, als Mantel 24 unter Wahrung eines Ringspaltes 28 parallel zu der inneren Elektrode 11. In Fig.4 sind zwei Abwandlungen für die Gestaltung der äußeren Elektrode und der inneren Elektrode 11 angegeben, die eine zusätzliche Beeinflussung des Lichtbogens ermöglichen.In the embodiments described so far, a part of the outer electrode 17 runs is at the potential of the inner electrode 11, as a jacket 24 while maintaining an annular gap 28 parallel to the inner electrode 11. In Figure 4 are two modifications for the design the outer electrode and the inner electrode 11 indicated, which have an additional influence on the Enable arc.

Im linken Teil der F i g. 4 ist die zusätzliche Elektrode als Ganzes mit 18 bezeichnet. Ihr innerer Mantel 24 ist derart umgestaltet, daß er als geradlinige Forsetzung des bisher als Stufe 26 bezeichneten Teiles der Elektrode 17 (F i g. 1) radial nach innen ragt, wobei die innere Elektrode 11 verkürzt und ebenfalls nach innen gezogen ist, so daß der Spalt 28 mit veränderter Lage erhalten bleibt. Man erzielt hierdurch ebenfalls eine sichere Erfassung des Lichtbogens am Eingang des Kanals 27.In the left part of FIG. 4, the additional electrode is designated as a whole by 18. Your inner coat 24 has been redesigned in such a way that it is a straight continuation of the part previously referred to as step 26 the electrode 17 (FIG. 1) protrudes radially inward, the inner electrode 11 being shortened and likewise is drawn inward, so that the gap 28 is retained with a changed position. One achieves through this also a reliable detection of the arc at the entrance of the channel 27.

Im rechten Teil der F i g. 4 ist die zusätzliche Elektrode als Ganzes mit 19 bezeichnet. Ihr innerer Mantel 24 ist entgegen den Ausführungsbeispielen nach den F i g. 1 bis 3 zum stirnseitigen Metallteil 3 nach unten, d. h. in Richtung des stirnseitigen Metallteiles 4, abgewinkelt. Außerdem ist die innere Elektrode 11 ebenfalls verkürzt, wobei sich das Ende der verkürzten Elektrode 11 und das Ende des inneren Mantels 24 in ähnlicher Weise gegenüberstehen wie der innere und der äußere Mantel der Elektrode 16 in Fig.3. Es empfiehlt sich jedoch, den wiederum mit 28 bezeichneten Spalt zwischen der inneren Elektrode 11 und der äußeren Elektrode 17 nicht in derselben Höhe wie den Spalt 34 in F i g. 3 anzuordnen. Die einander gegenüberstehenden Enden der Elektroden 11 und 18 bzw. 19 können, wie Fig.4 zeigt, zweckmäßigerweise einander überlappen.In the right part of FIG. 4, the additional electrode is designated as a whole by 19. Your inner coat 24 is contrary to the exemplary embodiments according to FIGS. 1 to 3 to the metal part 3 on the front below, d. H. in the direction of the front metal part 4, angled. Also is the inner electrode 11 also shortened, the end of the shortened electrode 11 and the end of the inner Shell 24 face in a similar manner as the inner and outer shell of the electrode 16 in Fig. 3. However, it is best to do that again with 28 designated gap between the inner electrode 11 and the outer electrode 17 is not in the same Height like the gap 34 in FIG. 3 to be arranged. The opposite ends of the electrodes 11 and 18 or 19 can, as FIG. 4 shows, expediently overlap one another.

Die veränderte Richtung des inneren Mantels 24 der äußeren Elektrode 19 im rechten Teil der F i g. 4 bewirkt eine Verlängerung der labyrinthartigen Überlappung zwischen den beiden äußeren Elektroden 16 und 19. Die Gefahr, daß Metalldampf auf den Isolierkörper 5 gelangt, ist infolgedessen besonders gering. Hierzu trägt bei, daß die veränderte Lage des Spaltes 28 zwischen den Elektroden 11 und 19 den Lichtbogen nach dem Eintritt in die labyrinthartige Überlappung der äußeren Elektroden 16 und 19 noch früher als in den vorangegangenen Ausführungsbeispielen zurücktreibt.The changed direction of the inner jacket 24 of the outer electrode 19 in the right part of FIG. 4th causes an extension of the labyrinth-like overlap between the two outer electrodes 16 and 19. The risk of metal vapor reaching the insulating body 5 is consequently particular small amount. This contributes to the fact that the changed position of the gap 28 between the electrodes 11 and 19 the arc after entering the labyrinthine overlap of the outer electrodes 16 and 19 drives back even earlier than in the previous exemplary embodiments.

An sich ist es bekannt, in Vakuumschaltern eine eigenmagnetisch bewirkte Rotation des Lichtbogens durch Schlitze in den Kontaktstücken oder den innen zugeordneten Elektroden zu erzeugen. Solche Schlitze können mit Vorteil auch bei der Elektrodenanordnung gemäß der Erfindung axial schräg verlau fend angewendet werden. Unter Umständen kann be reits eine günstige Wirkung erzielt werden, wenn nu: eine der Elektroden geschlitzt ist, und das selbst ein fach in axialer Richtung; es können jedoch auch aiii drei Elektroden mit Schlitzen versehen sein. Ii Fig.2 ist die doppelwandige Elektrode mit axia schräg verlaufenden Schlitzen 35 versehen, die sie; in dem äußeren Mantel 21 befinden.It is known per se, a self-magnetically caused rotation of the arc in vacuum switches to be generated by slots in the contact pieces or the electrodes assigned to the inside. Such Slots can advantageously extend axially obliquely in the electrode arrangement according to the invention fend can be applied. Under certain circumstances, a beneficial effect can already be achieved if only: one of the electrodes is slotted, and even a fold in the axial direction; however, aiii three electrodes should be provided with slots. Ii Fig.2 is the double-walled electrode with axia inclined slots 35 provided that they; are located in the outer jacket 21.

Einzelne Merkmale der beschriebenen Ausfüh rungsbeispiele können auch untereinander kombi niert werden, um die magnetische Einwirkung at den Lichtbogen zu korrigieren. Zum Beispiel kan die Gestaltung der Elektroden 11 und 17 (Fig.ί unabhängig davon vorgesehen sein, daß die äußei Elektrode 16 geteilt ist und im Bereich ihrer oberste Stelle einen Spalt 34 besitzt (F i g. 3).Individual features of the exemplary embodiments described can also be combined with one another in order to correct the magnetic effect at the arc. For example, the design kan of the electrodes 11 and 17 (Fig. Ί be provided independently from the fact that the electrode is divided äußei 16 and in the region of their uppermost position has a gap 34 (F i g. 3).

In F i g. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, das sich durch eine besonders einfache Gestaltung der hier mit 40 bezeichneten doppelwandigen Elektrode und der zusätzlichen, mit 39 bezeichneten Elektrode auszeichnet. Die zusätzliche Elektrode 39 erstreckt sich ausgehend von ihrem äußeren Mantel 25 unter rechtem Winkel radial einwärts und dann nochmals rechtwinklig axial in Richtung auf das stirnseitige Metallteil 4. Auch die doppelwandige Elektrode 40 ist einfacher als in den zuvor behandelten Beispielen geformt Abgesehen von dem Ringspalt 34, der die bereits an Hand der F i g. 4 beschriebene Lage hat, ist die doppelwandige Elektrode 40 im Querschnitt U-förmig gestaltet, wobei der innere Mantel 41 und der äußere Mantel 42 als konzentrisch zu der Betätigungsstange 12 angeordneteIn Fig. 5 shows a further exemplary embodiment which is characterized by a particularly simple design the double-walled electrode designated here by 40 and the additional electrode designated by 39 Electrode. The additional electrode 39 extends from its outer jacket 25 at a right angle radially inwards and then again at right angles axially in the direction of the frontal metal part 4. The double-walled electrode 40 is also simpler than in those discussed above Shaped examples Apart from the annular gap 34, which has already been shown on the basis of FIGS. 4 described Has layer, the double-walled electrode 40 is U-shaped in cross section, the inner Jacket 41 and the outer jacket 42 arranged concentrically to the actuating rod 12

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Hohlzylinder ausgebildet sind, die ein radiales Verbindungsstück 43 besitzen. Die innere Elektrode 11 hat die bereits an Hand des rechten Teils der F i g. 4 erläuterte verkürzte Form mit einer Einziehung an ihrem oberen Ende, durch die ein Ringspalt 28 mit der zusätzlichen Elektrode 39 gebildet wird.Hollow cylinders are formed which have a radial connecting piece 43. The inner electrode 11 has already shown on the right-hand part of FIG. 4 explained abbreviated form with a Retraction at its upper end, through which an annular gap 28 with the additional electrode 39 is formed will.

Der zwischen den Elektroden 39 und 40 vorhandene Kanal 44 hat in F i g. 5 eine einfache Winkel- form. Zwischen dem Eingang dieses Kanals, der bei den gegeneinander versetzten Ringspalten 28 und 34 liegt, und der Mündung an dem Isolierkörper 5 be steht jedoch ebenso wie in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen keine Sichtverbindung. Dies ist wesentlich für den Schutz des Isolierkörpers 5 voi der Bestäubung durch Metalldampf.The channel 44 present between the electrodes 39 and 40 has in FIG. 5 a simple angle form. Between the entrance of this channel, which is at the mutually offset annular gaps 28 and 34 is, and the mouth on the insulating body 5 be available, however, as well as in the previously described Embodiments no line of sight. This is essential for the protection of the insulating body 5 voi dusting by metal vapor.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Vacuum circuit breaker with contact pieces, one of which is a switching arc on an electrode system crosses that of an inner cylindrical and a concentric to this arranged double-walled cylindrical outer electrode, the outer Sheath is connected to voltage, and with a surrounding the contact pieces and the electrode system Housing, which consists of an insulating body and this final front-side live Metal parts consists, thereby characterized in that one of the contact pieces (7) is attached to the inner electrode (11) is and that axially next to the double-walled electrode (16) another outer electrode (17) is arranged, which is at the potential of the inner electrode (11) and the double-walled Electrode (16) forming an at least partially radial annular channel (27) is opposite (Fig. 1).

2. Vacuum circuit breaker according to claim 1, characterized in that the additional Electrode (17) has an outer jacket (25) and starting from its double-walled Electrode (16) opposite end (30) continues radially inward (FIG. 1).

3. Vacuum circuit breaker according to claim 2, characterized in that the double-walled Electrode (16) with its outer jacket (21) on one (4) and the other electrode (17) with its outer jacket (25) is attached to the other end-face metal part (3) (FIG. 1).

4. Vacuum circuit breaker according to claim 1, characterized in that the inner jacket (20) and the outer jacket (21) of the double-walled electrode (16) from each other by a insulating annular gap (34) are separated and that the inner jacket (20) over the associated end face Metal part (4) is also connected to voltage (Fig. 3).

5. Vacuum circuit breaker according to claim 1, characterized in that the outer jacket (25) of the additional electrode (17) with the outer one Sheath (21) of the double-walled electrode (16) is aligned and that these aligned sheaths (21, 25) with a gap (32, 33) run parallel to the insulating body (5), the channel (27) opens approximately in the middle of the insulating body (5) (Fig.l).

6. Vacuum circuit breaker according to claim 1, characterized in that between the additional Electrode (17) and the inner electrode (11) an insulating gap (28) is present is (Fig.l).

7. vacuum power switch according to claim 6, characterized in that the additional electrode (19) is one with the inner electrode (11) has approximately aligned part (24) and that the insulating gap (28) between the fleeing parts (11, 24) in the area of the interior The end (29) of the double-walled electrode (16) is located (Fig. 4).

8. Vacuum circuit breaker according to spoke 1, characterized in that the additional Electrode (19) surrounds the double-walled electrode (16) like a labyrinth (FIG. 4).

9 vacuum circuit breaker after address, characterized in that there is no visual connection between the ends of the annular channel (27) exists (Fig. 1).

10 vacuum circuit breaker according to spoke 1, characterized in that the distances between Electrodes (11, 16 and 16, 17) at different potentials are roughly the same or are partially smaller than the distance between the contact pieces (6,7) in the open state (Fig.l).

11. Vacuum circuit breaker according to claim 1,

characterized in that at least one of the electrodes (11, 16, 17) at least partially Getter material consists.

12. Vacuum circuit breaker according spoke 1, characterized in that at least one of the Electrodes (16) is provided with slots (35) (Fig. 2).

13. Vacuum circuit breaker according to one of the preceding claims, characterized in that that the inner electrode (11) as a hollow cylinder surrounding the power supply bolt (12) is formed, which is only at the end provided with the contact piece (7) with the power supply bolt (12) is connected (Fig. 1).