WO2000077807A1 - Vakuumschaltröhre mit einem dampfschirm - Google Patents

Vakuumschaltröhre mit einem dampfschirm Download PDF

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Definitions

  • the invention is in the field of electrical components and can be used in the structural design of vacuum interrupters, the housing of which has a tubular ceramic insulator and two end plates and in which the ceramic insulator is provided with an inner circumferential step for fastening a cylindrical steam shield.
  • the steam shield In order to protect the ceramic insulator against deposits of electrode material evaporating during switching operations in vacuum interrupters of the type mentioned, it is common to arrange the steam shield at floating potential and to provide the ceramic insulator with an internally circumferential step for the insulated arrangement of the steam shield Side of the steam screen rests by means of a conical narrowing and merging into a cylindrical area and on the other side of which there is a retaining ring which concentrically surrounds the cylindrical area of the steam screen and is positively and materially connected to it.
  • This retaining ring can have a cylindrical area and an axially adjoining ring-like curved area, the cylindrical area being connected to the cylindrical area of the steam shield and the ring-like curved area resting on the step of the insulator (EP 0 309 978 A2, FIG. 5 ; US 4,896,008). - It is also known to fix the steam screen on an inner circumferential step without a special retaining ring by the free end of the tapered
  • a steam shield to floating potential in vacuum interrupters, the housing of which has at least two hollow-cylindrical ceramic insulators, it is also known to provide a metallic annular disc arranged between the ceramic insulators with an extension, which extends in the axial direction of the vacuum interrupters, for holding the steam shield.
  • This approach can be designed as a conically tapered piece of pipe and provided by means of a galvanically applied silver layer in order to connect the steam shield to the steam shield when the two ceramic insulators are soldered to the ring washer (DE 44 29 379 AI).
  • the object of the invention is to optimize the shield holder dielectrically and to ensure ease of manufacture.
  • This task takes into account the knowledge that the known shield holders, which have relatively sharp edges on the side facing the ceramic insulator, can have a negative influence on the dielectric conditions in the tests of the vacuum switching tubes carried out by means of high voltage.
  • the retaining ring has a cylindrical area which is supported on the inner circumferential step of the ceramic insulator and an adjoining circular arc shape has inwardly projecting collar and that the end of the cylindrically tapering region of the steam screen - axially not projecting over the holder ring - is flanged to the collar of the holder ring.
  • An umbrella holder designed in this way is easy to assemble because after the insertion of the retaining ring and the steam shield m the insulator requires only one mechanical measure - slight flanging of one edge of the steam shield - in order to fix the steam shield.
  • a possibly additionally provided material connection by soldering can be carried out in connection with the soldering of the vacuum switching tubes as a whole.
  • the new design for the steam shield and retaining ring further ensures that both the retaining ring and the steam shield have no sharp edges acting in the direction of the ceramic insulator, that is to say there are no dielectric weak points in this area.
  • FIG. 2 An exemplary embodiment of the novel mounting of the steam shield of a vacuum interrupter is shown in detail in FIG. 2.
  • Figure 1 shows a vacuum switch tube with a conventional bracket.
  • the housing of the known vacuum switching tubes according to FIG. 1 essentially consists of the tubular ceramic insulator 1, two end caps 2 and 3 soldered to this ceramic insulator, two power supply bolts 4 and 5 to not shown contacts and a bellows 6, the end cap 3 being soldered directly to the power supply bolt 5 and the end cap 2 indirectly to the power supply bolt 4 via the bellows 6.
  • the ceramic insulator 1 has an annular circumferential step 11, to which a steam shield 7 is fastened by means of a retaining ring 8. Steam shield and retaining ring are usually made of sheet steel.
  • the circumferential step 11 is provided on one side with a bevel 12, against which the steam screen rests by means of a correspondingly conical constriction.
  • the stage 11 on the other side has a cross to the ceramic insulator
  • a hollow-cylindrical region of the holding ring 8 runs parallel to a corresponding section of the steam shield 7, the end of the steam shield 7 projecting axially beyond the holding ring 8 and being slightly flanged to the outside.
  • the steam screen and holder are usually still connected to one another by spot welding.
  • the holder provided on the step 11 of the ceramic insulator 1 according to FIG. 2 for the steam shield 71 uses a retaining ring 81, which is made of a cylindrical, on the step
  • the retaining ring is provided at least on its outside with a galvanically applied silver coating 84, which melts when the vacuum interrupter is soldered and forms a copper-silver eutectic with the corresponding surface layer of the retaining ring 81 made of copper. that penetrates the soldering of the retaining ring 81 with the steam screen 7 via capillary forces in the corresponding joining area.

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Abstract

Um bei einer Vakuumschaltröhre mit rohrförmigem Isolator (1) die an einer umlaufenden Stufe (11) des Keramikisolators vorgesehene Fixierung des Dampfschirmes (71) dielektrisch zu optimieren, weist ein dem Dampfschirm (71) zugeordneter Haltering (81) einen sich an der Stufe abstützenden zylindrischen Bereich (82) sowie einen nach innen ragenden Kragen (83) auf, wobei das eine Ende (73/74) des Dampfschirmes (71) an den Kragen (83) umgebördelt ist.

Description

Beschreibung
Vakuumschaltröhre mit einem Dampfschirm
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der elektrischen Bauelemente und ist bei der konstruktiven Ausgestaltung von Vakuumschaltröhren anzuwenden, deren Gehäuse einen rohrförmigen Keramikisolator und zwei Endplatten aufweist und bei der der Keramikisolator mit einer innen umlaufenden Stufe zur Befes- tigung eines zylindrischen Dampfschirmes versehen ist.
Um bei Vakuumschaltröhren der genannten Art den Keramikisolator gegen Ablagerungen von bei Schaltvorgängen verdampfenden Elektrodenmaterial zu schützen, ist es üblich, den Dampf- schirm auf schwebendem Potential anzuordnen und für die isolierte Anordnung des Dampfschirmes den Keramikisolator mit einer innen umlaufenden Stufe zu versehen, an deren einer Seite der Dampfschirm mittels einer konisch verlaufenden und in einen zylindrischen Bereich übergehenden Verengung anliegt und an deren anderer Seite ein Haltering anliegt, der den zylindrischen Bereich des Dampfschirmes konzentrisch umgibt und mit diesem form- und Stoffschlüssig verbunden ist. Dieser Haltering kann einen zylindrischen Bereich sowie einen sich axial anschließenden, ringartig gewölbten Bereich aufweisen, wobei der zylindrische Bereich mit dem zylindrischen Bereich des Dampfschirmes verbunden ist und der ringartig gewölbte Bereich an der Stufe des Isolators anliegt (EP 0 309 978 A2, Fig. 5; US 4,896,008). - Es ist weiterhin bekannt, den Dampfschirm an einer innen umlaufenden Stufe ohne einen speziellen Haltering zu fixieren, indem das freie Ende des verjüngten
Bereiches des Dampfschirmes an deren anderen Seite der Stufe umgebördelt ist (EP 0 406 955 Bl / US 5,077,883 A) . - Weiterhin ist es bekannt, einen durchgehend zylindrischen Schirm mit Hilfe eines Halteringes an der Stufe zu befestigen, wobei der Haltering einen ringförmigen, mit dem Dampfschirm verlo¬ teten oder verschweißten Abschnitt sowie beidseitig der Stufe radial abstehende Halteteile aufweist (US 3,586,801 A) .
Zur Befestigung eines Dampfschirmes auf schwebendem Potential bei Vakuumschaltrohren, deren Gehäuse wenigstens zwei hohlzy- lindπsche Keramikisolatoren aufweist, ist es weiterhin bekannt, eine zwischen den Keramikisolatoren angeordnete metal- lische Ringscheibe mit einem sich in Achsrichtung der Vakuumschaltrohre erstreckenden Ansatz zur Halterung des Dampfschirmes zu versehen. Dieser Ansatz kann als konisch verjüngtes Rohrstuck ausgebildet und mittels einer galvanisch aufgebrachten Silberschicht versehen sein, um den Dampfschirm beim Verlöten der beiden Keramikisolatoren mit der Ringscheibe zugleich mit dem Dampfschirm stoffschlüssig zu verbinden (DE 44 29 379 AI) .
Ausgehend von einer Vakuumschaltröhre mit dem Merkmalen des Oberbegriffes des Schutzanspruches 1 (EP 0 309 978 A2 /
US 4,896,008 A) liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Schirmhalterung dielektrisch zu optimieren und dabei auf eine einfache Herstellbarkeit zu achten. Diese Aufgabenstellung berücksichtigt die Erkenntnis, daß die bekannten Schirmhalte- rungen, die an der dem Keramikisolator zugewandten Seite relativ scharfe Kanten aufweisen, bei den mittels Hochspannung durchgeführten Prüfungen der Vakuumschaltrohre die dielektrischen Verhaltnisse negativ beeinflussen können.
Zur Losung der genannten Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß der Haltering einen zylindrischen, sich an der innen umlaufenden Stufe des Keramikisolators abstutzenden Bereich und einen sich daran anschließenden, kreisbogenfor ig nach innen ragenden Kragen aufweist und daß das Ende des zylindrisch auslaufenden Bereiches des Dampfschirmes - den Halterring axial nicht überragend - an den Kragen des Halteringes umgebordelt ist.
Eine derart ausgebildete Schirmhalterung ist leicht montierbar, weil nach dem Einbringen des Halteringes und des Dampfschirmes m den Isolator nur eine mechanische Maßnahme - leichtes Umbordeln des einen Randes des Dampfschirmes - er- forderlich ist, um den Dampfschirm zu fixieren. Eine evtl. zusatzlich vorgesehene Stoffschlussige Verbindung durch Loten kann im Zusammenhang mit der Verlotung der Vakuumschaltrohre als Ganzes vorgenommen werden. Um hierbei nicht mit einer montagemaßig schwierig zu handhabenden Lotfolie arbeiten zu müssen, empfiehlt es sich, als Dampfschirm und Haltering Kupferteile zu verwenden und diese mittels eines Kupfer-Silber- Eutektikums zu verlöten, welches wahrend der Verschlußlotung der Vakuumschaltrohre mittels einer etwa 20 bis 50 μm dicken Silberbeschichtung des Halteringes entsteht. - Die neuartige Formgebung für Dampfschirm und Haltering gewahrleistet weiterhin, daß sowohl der Haltering als auch der Dampfschirm keine m Richtung des Keramikisolators wirkenden scharfen Kanten aufweisen, also in diesem Bereich keine dielektrischen Schwachstellen vorhanden sind.
Ein Ausfuhrungsbeispiel für die neuartige Halterung des Dampfschirmes einer Vakuumschaltrohre ist in Figur 2 im Ausschnitt dargestellt. Figur 1 zeigt dagegen eine Vakuumschaltrohre mit herkömmlicher Halterung.
Das Gehäuse der bekannten Vakuumschaltrohre gemäß Figur 1 besteht im wesentlichen aus dem rohrformigen Keramikisolator 1, zwei mit diesem Keramikisolator verloteten Endkappen 2 und 3, zwei Stromzufuhrungsbolzen 4 und 5 zu nicht naher dargestellten Kontakten sowie einem Faltenbalg 6, wobei die Endkappe 3 direkt mit dem Stromzufuhrungsbolzen 5 und die Endkappe 2 indirekt über den Faltenbalg 6 mit dem Stromzufuhrungsbolzen 4 verlotet ist. Der Keramikisolator 1 weist eine ringförmig umlaufende Stufe 11 auf, an der mittels eines Halteringes 8 ein Dampfschirm 7 befestigt ist. Dampfschirm und Haltering bestehen üblicherweise aus Stahlblech.
Die umlaufende Stufe 11 ist auf der einen Seite mit einer Schräge 12 versehen, an der der Dampfschirm mittels einer entsprechend konisch geformten Verengung anliegt. Die Stufe 11 weist auf der anderen Seite eine quer zum Keramikisolator
I verlaufende Anlageflache 13 auf, an der die Halterung 8 mit einem kreisbogenformig gekrümmten Bereich anliegt. Ein hohl- zylmdrisch ausgebildeter Bereich des Halteringes 8 verlauft parallel zu einem entsprechenden Abschnitt des Dampfschirmes 7, wobei das Ende des Dampfschirmes 7 den Haltering 8 axial überragt und leicht nach außen umgebordelt ist. Üblicherweise sind Dampfschirm und Halterung noch durch eine Punktschwei- ßung miteinander verbunden.
Die an der Stufe 11 des Keramikisolators 1 vorgesehene Halterung gemäß Figur 2 für den Dampfschirm 71 verwendet einen Haltering 81, der aus einem zylindrischen, sich an der Stufe
II abstutzenden Bereich 82 sowie einen sich daran anschließenden, kreisbogenformig nach innen ragenden Kragen 83 aufweist. An diesen Kragen anliegend ist das eine, zylindrisch ausgebildete Ende 73 des Dampfschirmes mit einem kurzen Ab- schnitt 74 umgebordelt, wobei das Ende 73 den Haltering 81 axial nicht überragt und somit im Blick auf den Keramikisolator 1 im dielektrischen Schatten des Halteringes 81 liegt. Im übrigen ist der konische Bereich 72 des Dampfschirmes 71 nur soweit geführt, daß der zylindrische Bereich 73 mit leichtem
Spiel an der inneren Kante der Stufe 11 entlang geführt ist.
Zur Verlötung des Halteringes 81 mit dem Dampfschirm 7 ist der Haltering wenigstens auf seiner Außenseite mit einer galvanisch aufgebrachten Silberbeschichtung 84 versehen, die bei der Verschlußlötung der Vakuumschaltröhre schmilzt und mit der entsprechenden Oberflächenschicht des aus Kupfer bestehenden Halteringes 81 ein Kupfer-Silber-Eutektikum bildet, das zur Verlötung des Halteringes 81 mit dem Dampfschirm 7 über Kapillarkräfte in den entsprechenden Fügebereich eindringt .

Claims

Patentansprüche
1. Vakuumschaltröhre, deren Gehäuse einen rohrförmigen Keramikisolator und zwei Endplatten aufweist und bei der der Ke- ramikisolator mit einer innen umlaufenden Stufe zur Befestigung eines zylindrischen Dampfschirmes versehen ist, wobei der Dampfschirm mittels einer konisch verlaufenden Verengung, die in einen zylindrischen Bereich ausläuft, an der einen Seite der Stufe anliegt und mittels eines an der ande- ren Seite der Stufe anliegenden, den Dampfschirm konzentrisch umgebenden und mit dem Dampfschirm form- und Stoffschlüssig verbundenen Halteringes an der Stufe fixiert ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Haltering (81) einen zylindrischen, sich an der Stufe des Keramikisolators abstützenden Bereich (82) und einen sich daran anschließenden, nach innen ragenden, kreisbogenförmigen Kragen (83) aufweist, und daß das Ende (74) des zylindrisch auslaufenden Bereiches (73) des Dampfschirmes (71) - den Haltering (81) axial nicht überragend - an den Kragen (83) des Halteringes (81) umgebördelt ist.
2. Vakuumschaltröhre nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Dampfschirm (71) und der Haltering (81) aus Kupfer bestehen und mittels eines Kupfer-Silber-Eutektikums verlötet sind, das aus einer etwa 20 bis 50 μm dicken Silberbeschichtung (84) des Halteringes entstanden ist.
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