DE19713478C1

DE19713478C1 - Vacuum switch tube e.g. for low-voltage switching

Info

Publication number: DE19713478C1
Application number: DE1997113478
Authority: DE
Inventors: Joerg Kusserow; Roman Dr Renz
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 1997-03-18
Filing date: 1997-03-18
Publication date: 1998-04-09
Anticipated expiration: 2017-03-19
Also published as: WO1998042000A1

Abstract

The invention relates to vacuum switching tubes with a metal middle part (5) positioned between two ceramic insulators (6, 7). Said middle part consists of copper and is soldered directly to said insulators (6, 7) on the end side via thin-walled connecting pieces (51, 52). Shields (11, 12) for said insulators are soldered directly with their one end to the respective connecting piece or the insulator in the region of said thin-walled connecting pieces (51, 52).

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der vakuumelektronischen Bauelemente und ist bei der konstruktiven Ausgestaltung von Vakuumschaltröhren anzuwenden, bei denen ein feststehender und ein axial bewegbarer Kontakt von einem Gehäuse umgeben sind und dieses Gehäuse aus zwei Keramikisolatoren, einem zwischen den beiden Isolatoren angeordneten metallenen Mit teilteil, zwei Endflanschen und einem Faltenbalg besteht. Derartige Vakuumschaltröhren werden vor allem im Spannungsbe reich ab 15 kV eingesetzt, um die Kosten für den zylindri schen Teil des Gehäuses zu reduzieren und um den keramischen Teil des Gehäuses der unmittelbaren Temperatureinwirkung der Schaltstrecke zu entziehen.The invention is in the field of vacuum electronics Components and is in the design of Vacuum interrupters to use where a fixed and an axially movable contact surrounded by a housing are and this housing from two ceramic insulators, one metal Mit arranged between the two insulators part, two end flanges and a bellows. Such vacuum interrupters are mainly used in voltage used from 15 kV to reduce the cost of the cylinder to reduce the part of the housing and the ceramic Part of the housing of the direct exposure to temperature To withdraw switching distance.

Bei einer bekannten Vakuumschaltröhre dieser Art besteht das metallene Mittelteil aus einem dickwandigen Rohrstück aus Kupfer und geht an jedem Ende unter Bildung einer äußeren und einer inneren umlaufenden Schulter in einen kurzen, ringför migen Stutzen über. Auf die äußere Schulter ist jeweils ein den bewegbaren bzw. den feststehenden Kontakt konzentrisch umgebendes rohrförmiges, dünnwandiges Zwischenstück mit sei nem einen Ende aufgelötet, wobei das andere Ende dieses Zwi schenstückes in die Stirnfläche des angrenzenden Keramikiso lators eingesetzt und mit diesem verlötet ist. An der inneren Schulter ist eine dem angrenzenden Keramikisolator zugeordne te, rohrförmige Abschirmung befestigt, und zwar mittels einer Vielzahl von an die Abschirmung angelöteten, sich radial er streckenden Armen, die mit ihren Enden auf dieser Schulter aufliegen und dort mit dem Mittelteil verlötet sind (US 3,766,345/DE-OS 23 60 668). In a known vacuum interrupter of this type, there is metal middle part made of a thick-walled pipe section Copper and goes at each end to form an outer and an inner circumferential shoulder in a short, ringför spigot. There is one on each of the outer shoulders the movable or the fixed contact concentrically surrounding tubular, thin-walled intermediate piece with be one end is soldered, the other end of this intermediate in the end face of the adjacent ceramic iso lators used and soldered to it. On the inside Shoulder is assigned to the adjacent ceramic insulator te, tubular shield attached, by means of a Variety of radially soldered to the shield stretching arms with their ends on this shoulder lie there and are soldered to the middle section (US 3,766,345 / DE-OS 23 60 668).

Bei einer anderen bekannten Vakuumschaltröhre dieser Art be steht das metallene Mittelteil aus einem Zylinder, dessen Endflansche mit zwei kragenartigen Teilen verlötet sind, die ihrerseits mit dem angrenzenden Isolatoren durch eine Schnei denlötung verbunden sind. Der Zylinder und die kragenartigen Teile bestehen dabei aus einem Material, dessen Ausdehnungs koeffizient an den Ausdehnungskoeffizienten der Isolatoren angepaßt ist. Den Isolatoren zugeordnete rohrförmige Abschir mungen sind mit ihrem einen Ende radial an dem Mittelteil be festigt (US 4,088,860).In another known vacuum interrupter of this type be is the metal middle part of a cylinder, the End flanges are soldered to two collar-like parts that in turn with the adjacent insulators through a cut soldering are connected. The cylinder and the collar-like Parts consist of a material whose expansion coefficient on the expansion coefficients of the insulators is adjusted. Tubular shield associated with the insulators with one end are radial on the central part be strengthens (US 4,088,860).

Für eine im Niederspannungsbereich betriebene Vakuumschalt röhre ist weiterhin eine Gehäusekonstruktion bekannt, die sich durch zwei kappenartige metallene Endteile aus Kupfer oder Stahl und einen zwischen den kappenartigen Teilen ange ordneten und den bewegbaren Kontaktbolzen umgebenden ringför migen Keramikisolator auszeichnet, wobei die Kappen im Rand bereich dünnwandig ausgebildet und die Kappenränder nach Art einer Schneidenlötung mit den Stirnseiten des Keramikisola tors verlötet sind. Ein dem Keramikisolator zugeordneter rohrförmiger Schirm liegt mit seinem einen Ende auf einer Schulter auf, die am Übergang vom dickwandigen auf den dünn wandigen Bereich der mit dem feststehenden Kontakt verbunde nen Kappe innen umläuft, und ist dort mit der Kappe verlötet (US 4,746,777/EP 0 254 089 A1).For a vacuum switch operated in the low voltage range A housing construction is also known, the tube through two cap-like metal end parts made of copper or steel and one between the cap-like parts arranged and ringför surrounding the movable contact pin distinguished ceramic insulator, with the caps in the edge area is thin-walled and the cap edges according to Art a cutting edge soldering with the end faces of the ceramic insola tors are soldered. An assigned to the ceramic insulator tubular umbrella lies with one end on one Shoulder on that at the transition from thick-walled to thin wall area of the connected with the fixed contact around the inside of the cap and is soldered to the cap there (US 4,746,777 / EP 0 254 089 A1).

Ausgehend von einer Vakuumschaltröhre mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den konstruktiven Aufwand für das Gehäuse zu vereinfachen und damit die Kosten für die Herstellung der Vakuumschaltröhre zu reduzieren.Starting from a vacuum interrupter with the characteristics of The preamble of claim 1 is the invention Task based on the design effort for the housing to simplify and thus the cost of producing the Reduce vacuum interrupter.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen daß die beiden rohrförmigen, dünnwandigen Zwischenstücke als Schneiden je weils einstückig mit dem Mittelteil ausgebildet und nach Art einer Schneidenlötung mit der Stirnfläche des jeweiligen Iso lators verlötet sind und daß die Abschirmung mit ihrem einen randartig ausgebildeten Ende an der umlaufenden Schulter des metallenen Mitteilteiles anliegt und dort mit dem Mittelteil verlötet ist.To solve this problem is provided according to the invention that the two tubular, thin-walled intermediate pieces as cutting each Weil formed in one piece with the middle part and according to Art a cutting edge soldering with the end face of the respective iso lators are soldered and that the shield with their one edge-shaped end on the circumferential shoulder of the metal middle part rests and there with the middle part is soldered.

Bei einer derartigen Ausgestaltung des Mittelteiles und der damit verbundenen Zuordnung der Abschirmung können das Mit telteil und die beiden angrenzenden Isolatoren und die Ab schirmung in einem einzigen Lötvorgang miteinander verbunden werden. Wenn auch die Endflansche des Gehäuses der Vakuum schaltröhre entsprechend ausgebildet und der Faltenbalg und die beiden Kontaktstücke mit ihren Kontaktbolzen in geeigne ter Weise den Endflanschen zugeordnet sind, lassen sich die das vakuumdichte Gehäuse bildenden Teile in einem einzigen Lötvorgang durch eine sogenannte Verschlußlötung miteinander verbinden. Dies ist auch dann möglich, wenn im Bereich des anderen Stutzens des metallenen Mitteilteiles eine dem ande ren Isolator zugeordnete zweite Abschirmung befestigt ist, indem die zweite Abschirmung mit ihrem einen, randartig aus gebildeten Ende auf der Stirnfläche des Isolators aufliegt und dort mit dem Isolator verlötet ist.With such a configuration of the middle part and the associated assignment of the shielding can with telteil and the two adjacent insulators and the Ab shielding connected in a single soldering process will. If the end flanges of the housing the vacuum switching tube designed accordingly and the bellows and the two contact pieces with their contact bolts in suitable ter are assigned to the end flanges, the the vacuum-tight housing parts in one Soldering process by so-called closure soldering with each other connect. This is also possible if in the area of other nozzle of the metal part one the other ren isolator associated second shield is attached, by the second shield with its one, edge-like formed end rests on the end face of the insulator and soldered there to the insulator.

Bei Vakuumschaltröhren der vorliegenden Art, bei denen die eigentlichen Kontakte einen relativ großen Außendurchmesser aufweisen, kann es sinnvoll sein, daß Mittelteil nicht als glatten Zylinder auszubilden, sondern an den Enden zu veren gen, um Keramikisolatoren mit möglichst kleinem Außendurch messer einsetzen zu können. In diesen Fällen ist es montage technisch von Vorteil, wenn das Mittelteil im Bereich des größten Durchmessers axial geteilt ist, wobei diese beiden Teile im Zuge der Lötung der Gehäuseteile ebenfalls miteinan der verlötet werden.In vacuum interrupters of the type in which the actual contacts have a relatively large outside diameter have, it may be useful that the middle part is not as to form smooth cylinders, but to narrow them at the ends to ceramic insulators with the smallest possible outside diameter to be able to use knives. In these cases it is assembly technically advantageous if the middle part in the area of largest diameter is axially divided, these two Parts in the course of soldering the housing parts also together who are soldered.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Fig. 1 und 2 dargestellt. Dabei zeigtTwo embodiments of the invention are shown in FIGS. 1 and 2. It shows

Fig. 1 eine Vakuumschaltröhre mit glattem Mitteilteil und Fig. 1 is a vacuum interrupter with a smooth central part and

Fig. 2 im Ausschnitt ein Mittelteil mit an den Enden ver ringertem Durchmesser. Fig. 2 in section a central part with a reduced diameter at the ends ver.

Die Vakuumschaltröhre gemäß Fig. 1 weist eine Kontaktanord nung auf, die aus dem feststehenden Kontakt 1 und dem axial bewegbaren Kontakt 2 besteht, wobei diese Kontakte mit Kon taktbolzen 3 bzw. 4 versehen sind. Diese Kontaktanordnung ist in ein vakuumdichtes Gehäuse eingeschlossen, das aus dem me tallenen Mitteilteil 5, den beiden angrenzenden Keramikisola toren 6 und 7, den beiden Endflanschen 8 und 9 sowie dem Fal tenbalg 10 besteht. Mit dem Gehäuse verbunden sind weiterhin Schirme 11 und 12, die an dem Mitteilteil 5 befestigt, sowie Schirme 13 und 14, die zugleich Teile der Endflansche 8 und 9 sind.The vacuum interrupter of FIG. 1 has a Kontaktanord voltage, which consists of the fixed contact 1 and the axially movable contact 2, which contact with con tact studs are provided 3 and 4. This contact arrangement is enclosed in a vacuum-tight housing which consists of the me tallenen Mitteilteil 5 , the two adjacent ceramic isolators 6 and 7 , the two end flanges 8 and 9 and the Fal tenbalg 10 . Also connected to the housing are screens 11 and 12 , which are fastened to the central part 5 , and screens 13 and 14 , which are also parts of the end flanges 8 and 9 .

Bei dem Mittelteil 5 handelt es sich um ein dickwandiges Kup ferteil, dessen Enden eine dünnere Wandstärke aufweisen und als Schneiden 51 und 52 ausgebildet sind. Bei der Herstellung der Schneiden wurde eine innen umlaufende Schulter 53 und 54 gebildet. Auf die Schulter 54 ist die Abschirmung 11 aufge setzt, die an sich rohrförmig ausgebildet ist, aber an dem einen Ende in einen Rand 55 übergeht, der auf der Schulter 54 aufsitzt. Die Abschirmung 12 ist ebenfalls rohrförmig ausge bildet und an dem einen Ende mit einem Rand 56 versehen, der auf der dem Mitteilteil 5 zugekehrten Stirnfläche des Kerami kisolators 6 aufliegt. Alle Gehäuseteile sind in den aneinan dergrenzenden Bereichen miteinander verlötet, wobei für die Verlötung des Mitteilteiles 5 mit den Stirnseiten der Isola toren 6 und 7 eine Schneidenlötung gewählt ist. Eine solche Schneidenlötung ist auch für die Verlötung der Endflansche 8 und 9 mit den Keramikisolatoren 6 und 7 gewählt. Der Lötvor gang, der durch entsprechende Maßnahmen im Bereich einer oder zweier Lötstellen als Verschlußlötung durchgeführt wird, be zieht auch die Verlötung des Kontaktbolzens 3 mit dem End flansch 8 und des Kontaktbolzens 4 mit dem Faltenbalg 10 mit ein, so daß alle für den Gesamtaufbau der Vakuumschaltröhre erforderlichen Lötverbindungen in einem einzigen Arbeitsgang durchgeführt werden können.When the middle part 5 is a thick-walled copper ferteil, the ends of which have a thinner wall thickness and are designed as cutting edges 51 and 52 . During the manufacture of the cutting edges, an inner circumferential shoulder 53 and 54 was formed. On the shoulder 54 , the shield 11 is set up, which is tubular in itself, but at one end merges into an edge 55 which sits on the shoulder 54 . The shield 12 is also tubular and forms at one end with an edge 56 which lies on the face 5 facing the end face of the Kerami kisolators 6 . All housing parts are soldered to each other in the mutually adjacent areas, wherein for the soldering of the middle part 5 with the end faces of the isolators 6 and 7 a cutting edge soldering is selected. Such cutting edge soldering is also selected for the soldering of the end flanges 8 and 9 with the ceramic insulators 6 and 7 . The Lötvor gear, which is carried out by appropriate measures in the area of one or two solder joints as a closure soldering, also draws the soldering of the contact bolt 3 with the end flange 8 and the contact bolt 4 with the bellows 10 , so that all for the overall construction of the Vacuum interrupter required solder connections can be performed in a single operation.

Gemäß Fig. 2 weisen die Kontakte 21 und 22 einen Außendurch messer auf, der größer als der Innendurchmesser der Isolato ren 61 und 62 ist. Die Formgebung des Mitteilteiles 50 aus Kupfer nimmt hierauf Rücksicht, indem die Enden 57 und 58 dieses Mitteilteiles verjüngt sind und nach der Verjüngung in einen schneidenartigen rohrförmigen Abschnitt 59 übergehen, der jeweils stumpf mit dem jeweils angrenzenden Isolator ver lötet ist. Auch hier ist am Übergang vom dickwandigen Bereich des Mittelteiles 50 auf den dünnwandigen Abschnitt 59 eine innen umlaufende Schulter vorgesehen, auf die die Abschirmung 63 mit dem hierzu vorgesehenen Rand 64 aufgesetzt und verlö tet ist.Referring to FIG. 2, the contacts 21 and 22 has an outer diameter which is larger than the inner diameter of the Isolato ren 61 and 62 is. The shape of the middle part 50 made of copper takes this into account by tapering the ends 57 and 58 of this middle part and after the tapering into a cutting-like tubular section 59 , each of which is butt-soldered to the adjacent insulator. Here too, an inner circumferential shoulder is provided at the transition from the thick-walled area of the middle part 50 to the thin-walled section 59 , onto which the shield 63 with the edge 64 provided for this purpose is placed and soldered.

Das Mittelteil 51 ist im Bereich 65 axial geteilt, wobei die beiden Teile 66 und 67 im Zuge des Lötvorganges des Gesamtge häuses ebenfalls miteinander verlötet sind.The middle part 51 is axially divided in the region 65 , the two parts 66 and 67 also being soldered to one another in the course of the soldering process of the housing as a whole.

Die neue Vakuumschaltröhre ist besonders zum Einsatz in ge kapselten, mit einem Isoliergas wie SF₆ gefüllten Schaltanla gen geeignet. Bei einer derartigen Anwendung kann die axiale Länge der Isolatoren der Vakuumschaltröhre kürzer als sonst üblich gewählt werden, wodurch man einen insgesamt sehr kom pakten Aufbau der Schaltröhre erhält.The new vacuum interrupter is particularly suitable for use in ge encapsulated switchgear filled with an insulating gas such as SF₆ suitable. In such an application, the axial The length of the isolators of the vacuum interrupter is shorter than usual Usually chosen, which makes you a very com compact structure of the switching tube.

Claims

1.Vacuum interrupter with a stationary and an axially movable contact surrounding housing made of two ceramic insulators, a tubular, metal middle part arranged between the two insulators, two end flanges and a bellows, in which the metal middle part consists of copper and each forming a circumferential one inner shoulder and using a thin-walled, tubular intermediate piece is soldered to the adjacent insulators, and in the area of the intermediate piece surrounding the movable contact, a shield assigned to the adjacent insulator is fastened to the central part, characterized in that the two tubular, thin-walled intermediate pieces as Schnei ( 51 , 52 ) each integrally formed with the central part ( 5 ) and soldered in the manner of a cutting edge soldering to the end face of the respective insulator ( 6 , 7 ) and that the shield ( 11 ) with their one, ran D-shaped end ( 55 ) rests on the circumferential shoulder ( 54 ) of the metal middle part ( 5 ) and is soldered there to the middle part.

2. Vacuum interrupter according to Claim 1, in which a second shield assigned to the other insulator is fastened in the region of the other connector, characterized in that the second shield ( 12 ) with its one edge-shaped end ( 56 ) on the end face of the insulator ( 6 ) rests there and is soldered to the insulator.

3. Vacuum interrupter according to claim 1 or 2, wherein the inner diameter of the two insulators ( 61 , 62 ) is smaller than the outer diameter of the two contacts ( 21 , 22 ), characterized in that the metal middle part ( 50 ) has areas of different diameters and is axially divided (66, 67) in the area of the largest diameter.