DE19713478C1 - Vakuumschaltröhre mit einem zwischen zwei Isolatoren angeordneten metallenen Gehäuseteil - Google Patents

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.

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).

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).

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).

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.

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.

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.

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.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Fig. 1 und 2 dargestellt. Dabei zeigt

Fig. 1 eine Vakuumschaltröhre mit glattem Mitteilteil und

Fig. 2 im Ausschnitt ein Mittelteil mit an den Enden ver­ ringertem Durchmesser.

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.

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.

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.

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.

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.

Claims (3)

1. Vakuumschaltröhre mit einem einen feststehenden und einen axial bewegbaren Kontakt umgebenden Gehäuse aus zwei Keramik­ isolatoren, einem zwischen den beiden Isolatoren angeordneten rohrförmigen, metallenen Mittelteil, zwei Endflanschen und einem Faltenbalg, bei der das metallene Mittelteil aus Kupfer besteht und unter Bildung jeweils einer umlaufenden inneren Schulter und unter Verwendung jeweils eines dünnwandigen, rohrförmigen Zwischen­ stückes mit den angrenzenden Isolatoren verlötet ist, und bei der im Bereich des den bewegbaren Kontakt umgebenden Zwischenstückes eine dem angrenzenden Isolator zugeordnete Abschirmung an dem Mittelteil befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden rohrförmigen, dünnwandigen Zwischenstücke als Schnei­ den (51, 52) jeweils einstückig mit dem Mittelteil (5) ausgebildet und nach Art einer Schneidenlötung mit der Stirnfläche des jeweiligen Isolators (6, 7) verlötet sind und daß die Abschirmung (11) mit ihrem einen, randartig ausgebildeten Ende (55) auf der umlaufenden Schulter (54) des metallenen Mittelteiles (5) aufliegt und dort mit dem Mittelteil verlötet ist.

2. Vakuumschaltröhre nach Anspruch 1, bei der im Bereich des anderen Stutzens eine dem anderen Isolator zugeordnete zweite Abschirmung befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Abschirmung (12) mit ihrem einen, randartig ausgebildeten Ende (56) auf der Stirnfläche des Isolators (6) aufliegt und dort mit dem Isolator verlötet ist.

3. Vakuumschaltröhre nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Innendurchmesser der beiden Isolatoren (61, 62) kleiner als der Außendurchmesser der beiden Kontakte (21, 22) ist, dadurch gekennzeichnet, daß das metallene Mittelteil (50) Bereiche unterschiedlichen Durchmessers aufweist und im Bereich des größten Durchmessers axial geteilt (66, 67) ist.