DE2124426A1

DE2124426A1 - Vacuum switch contact

Info

Publication number: DE2124426A1
Application number: DE19712124426
Authority: DE
Inventors: Hans; Peche Gerhard Dr.-Ing.; 1000 Berlin. P Bettge
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-05-17
Filing date: 1971-05-17
Publication date: 1972-11-23
Also published as: CH531248A; FR2137442A1; FR2137442B1; AT311479B

Description

Die Erfindung betrifft einen Vakuumschalter mit einem auf einem beweglichen Kontaktträger und einem auf einem feststehenden Kontaktträger befestigten Kontaktstück aus einem metallischen Material hoher elektrischer Leitfähigkeit, bei dem mindestens ein Kontaktstück einen das Kontaktmaterial versprödenden Metallzusatz enthält.The invention relates to a vacuum switch with one on one movable contact carrier and one on a fixed contact carrier attached contact piece made of a metallic material of high electrical conductivity, in which at least one contact piece contains a metal additive that embrittles the contact material.

Sehaltkontakte für Vakuumschalter sollen einerseits eine hohe elektrische Leitfähigkeit haben und andererseits lichtbogenbe- i ständig sein, um den Kontaktabbrand beim Betrieb des Vakuumschalters · niedrig zu halten. Letztere !Forderung nach einem geringen Kontaktabbrand ist von besonderer Bedeutung für Vakuumschalter mit großen Schaltzahlen, weil man möglichst vermeiden will, den Kontakthub während der Lebensdauer eines Vakuumschalters nachstellen zu müssen.Holding contacts for vacuum switches should, on the one hand, have a high electrical conductivity and, on the other hand, be arc-resistant in order to keep contact wear low when the vacuum switch is in operation. The requirement for a low contact erosion is of particular importance for vacuum switches with a large number of switching operations, because you want to avoid having to readjust the contact stroke during the service life of a vacuum switch.

Um lichtbogenbeständige Kontaktstücke großer mechanischer Festigkeit zu erzielen, ist es bekannt, die Kontaktstücke eines Vakuumschalters aus einem porösen Körper herzustellen, der mit einer geeigneten Metallegierung gefüllt ist (man vergleiche beispielsweise die deutsche Patentschrift 1 081 950, insbesondere Patentanspruch 6 mit zugehöriger Beschreibung). Der Körper besteht dabei aus Wolfram oder aus Molybdän und ist durch Sinterung von Wolframoder Molybdänpulver hergestellt.Around arc-resistant contact pieces with great mechanical strength to achieve, it is known to use the contact pieces of a vacuum switch from a porous body filled with a suitable metal alloy (compare for example German patent specification 1 081 950, in particular patent claim 6 with the associated description). The body persists made of tungsten or molybdenum and is made by sintering tungsten or molybdenum powder.

Y/enn man ein solches poröses Kontaktstück lediglich mit einem Metall hoher elektrischer Leitfähigkeit, insbesondere Kupfer, versetzt, besteht gewöhnlich eine Neigung zum Verschweißen der Kontakte. Um ein Verschweißen der Kontakte abzuschwächen, ist es auch bereits bekannt, das metallische Material hoher elektrischer Leitfähigkeit mit einem das Kontaktmaterial versprödenden Metall-If such a porous contact piece is only used with a metal of high electrical conductivity, in particular copper, offset, there is usually a tendency for the contacts to weld. To reduce welding of the contacts, is it also already known the metallic material high electrical Conductivity with a metal that embrittles the contact material

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zusatz zu versehen (man vergleiche die deutsche Patentschrift 1 236 630). Dabei ist u.a. erwähnt, daß eines der Kontaktstücke beispielsweise aus Kupfer, dem einige wenige Prozent Wismut oder Blei zulegiert sind, und der andere Kontakt aus reinem Kupfer bestehen kann.to be added (compare German patent specification 1 236 630). It is mentioned, among other things, that one of the contact pieces For example, made of copper, to which a few percent bismuth or lead are alloyed, and the other contact made of pure copper can exist.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß man die zum Teil widersprüchlichen Anforderungen an die Eigenschaften der Kontakte eines Vakuumschalters besonders gezielt erfüllen kann, • wenn man die Kontaktstücke aus unterschiedlichen Materialien herstellt (unsymmetrische Kontaktpaarung). Man kann dann beispielsweise eines der Kontaktstücke aus einem abbrandfesten Y/erkstoff hoher elektrischer Leitfähigkeit, beispielsweise einem an sich bekannten Wolfram-Kupfer-Verbundkörper, und den anderen Kontakt aus einem gut elektrisch leitfähigen Metall herstellen, das mit einem seine Schweißneigung herabsetzenden Zusatz legiert ist.The invention is based on the knowledge that the sometimes contradicting requirements for the properties of the Can meet the contacts of a vacuum switch in a particularly targeted manner, • if the contact pieces are made from different materials (asymmetrical contact pairing). You can then, for example, one of the contact pieces made of an erosion-resistant Y / er material high electrical conductivity, for example a known tungsten-copper composite body, and the other contact made of a good electrically conductive metal that is alloyed with an additive that reduces its tendency to weld.

Metalle wie Wismut, Tellur und Blei haben eine niedrige Schmelztemperatur. Sie dringen daher in übliche Lote ein und verspröden sie stark, so daß insbesondere Stirnflächenlötungen nicht mit ausreichender Festigkeit ausführbar sind. Bei einem VakuumschaD-ter mit Kontaktstücken, von denen mindestens eines aus einem Metall mit einem versprödenden Zusatz besteht, ergibt sich deshalb das Problem, ein solches Kontaktstück an einen zugehörigen Kontaktträger elektrisch leitfähig und mechanisch fest anzubringen. Dieses Problem ist im Zusammenhang mit einer unsymmetrischen Kontaktpaarung immer dann unvermeidbar, wenn eines der Kontaktstücke durch versprödende Zusätze mit einer geringen Schweißneigung ausgestattet ist. Um trotzdem die Vorteile einer unsymmetrischen Kontaktpaarung ohne die erwähnten Schwierigkeiten nützen zu können, wird bei einem Vakuumschalter der eingangs genannten Art nach der Erfindung vorgeschlagen, daß bei Verwendung unterschiedlicher Materialien für die Kontaktstücke das den das Kontaktmaterial versprödenden Metallzusatz enthaltende Kontaktstück in den Kontaktträger eingeschraubt ist und mit diesem verlötet ist.Metals like bismuth, tellurium and lead have a low melting temperature. They therefore penetrate common solders and embrittle them severely, so that especially end face soldering is insufficient Strength are feasible. With a vacuum switch with contact pieces, of which at least one consists of a metal with an embrittling additive, this therefore results Problem of attaching such a contact piece to an associated contact carrier in an electrically conductive and mechanically solid manner. This In connection with an asymmetrical contact pairing, the problem is always unavoidable when one of the contact pieces becomes brittle Additives with a low tendency to weld. To still take advantage of an asymmetrical contact pairing without being able to use the difficulties mentioned, one becomes Proposed vacuum switch of the type mentioned according to the invention, that when using different materials for the contact pieces the metal additive that embrittles the contact material containing contact piece is screwed into the contact carrier and is soldered to this.

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Es ist an sich bereits ein Vakuumschalter bekannt, bei dem beide Kontaktstücke in die Kontaktträger eingeschraubt sind (man vergleiche die deutsche Patentschrift 1 048 625). Die Kontaktstücke sind jeweils im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung symmetrisch ausgebildet. Darüber hinaus enthält bei diesem an sich bekannten Vakuumschalter keines der symmetrischen Kontaktstücke einen das Kontaktmaterial versprödenden Metallzusatz, so daß das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem dort nicht besteht. Zudem ist bei diesem an sich bekannten Vakuumschalter keines der aus lötfähigem Material bestehenden Kontaktstücke mit einem Kontaktträger verlötet.A vacuum switch is already known per se in which both contact pieces are screwed into the contact carriers (compare German patent specification 1 048 625). The contact pieces are each in contrast to the present invention symmetrically designed. In addition, in this known vacuum switch, none of the symmetrical ones Contact pieces a metal additive which embrittles the contact material, so that the present invention is based the problem does not exist there. In addition, none of the vacuum switches, which are known per se, are made of solderable material existing contact pieces are soldered to a contact carrier.

Mit der Erfindtmg ist der wesentliche Portschritt erzielt, daß man die Kontaktstücke eines Vakuumschalters mit unterschiedlich vorteilhaften Eigenschaften paaren kann, ohne Nachteile bei der { konstruktiven Befestigung der Kontaktstücke an den Kontaktträgern zu haben. Gleichzeitig ist durch das zusätzliche Verlöten des in den Kontaktträger eingeschraubten KontaktStückes, welches den das Kontaktmaterial versprödenden Metallzusatz enthält, ein geringer Übergangswiderstand vom Kontaktträger zum Kontaktstück gesichert.With the invention, the essential port step is achieved that you can pair the contact pieces of a vacuum switch with different advantageous properties, without disadvantages in the { constructive attachment of the contact pieces to the contact carriers to have. At the same time, the additional soldering of the contact piece screwed into the contact carrier, which the the contact material contains embrittling metal additive, a low contact resistance from the contact carrier to the contact piece secured.

Es ist zweckmäßig, das den das Kontaktmaterial versprödenden Metallzusatz enthaltende Kontaktstück dem feststehenden Kontaktträger zuzuordnen, da am feststehenden Kontaktträger mehr räumliche Freiheit zur Verfügung steht als am beweglichen Kontaktträger. It is expedient to attach the contact piece containing the metal additive which embrittles the contact material to the stationary contact carrier to be assigned, since more spatial freedom is available on the fixed contact carrier than on the movable contact carrier.

Anhand der Figuren der Zeichnung soll die Erfindung nachstehend mit weiteren Merkmalen näher erläutert werden. Dabei zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt eines vereinfacht dargestellten Vakuumschalters gemäß der Erfindung, Fig. 2 das feststehende Kontaktstück eines erfindungsgemäßen Vakuumschalters undWith reference to the figures of the drawing, the invention is to be explained in more detail below with further features. It shows 1 shows a longitudinal section of a vacuum switch according to the invention, shown in a simplified manner, Fig. 2 shows the stationary contact piece of a vacuum switch according to the invention and

Fig. 3 das bewegliche Kontaktstück eines erfindungsgemäßen Vakuum-schalters. 3 shows the movable contact piece of a vacuum switch according to the invention.

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In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 ein zylindrischer Isolierkörper versehen, der mit der metallischen Endplatte 2 und der metallischen Endplatte 3 ein vakuumdichtes Gehäuse "bildet. In diesem vakuumdichten Gehäuse sind einander gegenüberstehend ein Kontaktstück 4 und ein Kontaktstück 5 angeordnet. Erfindungsgemäß ist das einen das Kontaktmaterial versprödenden Metallzusatz enthaltende Kontaktstück 4 in einen Kontaktträger 6 eingeschraubt. Wie bereits erwähnt, ist es dabei zweckmäßig, das Kontaktstück 4 mit dem Metallzusatz dem feststehenden Kontaktträger 6 zuzuordnen. Das in den Kontaktträger 6 eingeschraubte Kontaktstück 4 ist zum Sichern eines geringen Übergangswiderstandes vom Kontaktstück zum Kontaktträger 6 mit diesem verlötet. Das Kontaktstück 5 ohne den versprödenden Metallzusatz ist an dem beweglichen Kontaktträger 7 angelötet. Ein Metallbalg 8 dichtet den Vakuumschalter dort ab, wo: der Kontaktträger 7 beweglich durch das vakuumdichte Gehäuse des Vakuumschalters hindurchgeführt ist.In FIG. 1, the reference numeral 1 denotes a cylindrical insulating body which is connected to the metallic end plate 2 and the metallic end plate 3 forms a vacuum-tight housing ″. In this vacuum-tight housing are opposed to each other a contact piece 4 and a contact piece 5 are arranged. According to the invention, one is the contact material contact piece 4 containing embrittling metal additive is screwed into a contact carrier 6. As already mentioned, it is useful to assign the contact piece 4 with the metal additive to the fixed contact carrier 6. That The contact piece 4 screwed into the contact carrier 6 is to ensure a low transition resistance from the contact piece soldered to the contact carrier 6 with this. The contact piece 5 without the embrittling metal additive is soldered to the movable contact carrier 7. A metal bellows 8 seals the vacuum switch from where: the contact carrier 7 is movably guided through the vacuum-tight housing of the vacuum switch.

In Fig. 2 ist vergrößert das Kontaktstück 4 eines Vakuumschalters nach Fig. 1 auf dem zugehörigen feststehenden Kontaktträger 6 dargestellt. Das Kontaktstück 4 besteht aus einem Material hoher elektrischer Leitfähigkeit, vorzugsweise aus Kupfer, und der das Kontaktmaterial versprödende Metallzusatz ist vorzugsweise Blei, Tellur oder Wismut. Eine entsprechende Sprödigkeit erhält man beispielsweise, wenn man dem in seiner Grundsubstanz aus Kupfer bestehenden Kontaktstück 4 als Antischweißkomponente bis zu 2 $ Wismut zulegiert. Das den versprödenden Metallzusatz enthaltende Kontaktstück 4 ist erfindungsgemäß in den feststehenden Kontaktträger 6 eingeschraubt und mit diesem verlötet.In Fig. 2, the contact piece 4 of a vacuum switch according to Fig. 1 is enlarged on the associated fixed contact carrier 6 shown. The contact piece 4 consists of a material of high electrical conductivity, preferably of Copper, and the metal additive that embrittles the contact material is preferably lead, tellurium or bismuth. A corresponding Brittleness is obtained, for example, if the contact piece 4, which is made of copper in its basic substance, is used as an anti-perspiration component up to $ 2 bismuth alloyed. The contact piece 4 containing the embrittling metal additive is according to the invention screwed into the fixed contact carrier 6 and soldered to it.

In Fig. 3 ist vergrößert das Kontaktstück 5 eines Vakuumschalters nach Fig. 1 auf dem zugehörigen beweglichen Kontaktträger 7 der Fig. 1 dargestellt. Der den Kontaktträger 7 umgebende Metallbalg 8 dichtet den Vakuumschalter nach Fig. 1 dort ab, wo der Kontaktträger 7 durch das vakuumdichte Gehäuse des Vakuumschalters hindurchgeführt ist. Das mit dem beweglichenIn Fig. 3, the contact piece 5 of a vacuum switch according to Fig. 1 is enlarged on the associated movable contact carrier 7 of FIG. The metal bellows 8 surrounding the contact carrier 7 seals the vacuum switch according to FIG. 1 there from where the contact carrier 7 is passed through the vacuum-tight housing of the vacuum switch. The one with the moving one

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Kontaktträger 7 verbundene Kontaktstück 5 besteht vorzugsweise aus einem Wolfram-Kupfer-Verbundkörper. Bei der Herstellung des Verbundkörpers wird das Kupfer dabei beispielsweise in das fertiggesinterte Wolframgerüst mit einem Porengehalt von ca. 40 eingeschmolzen. Der Wolfram-Kupfer-Verbundkörper, der das Kontaktstück 5 bildet, ist zweckmäßig am Kontaktträger 7 hart angelötet.Contact carrier 7 connected contact piece 5 is preferably made of a tungsten-copper composite body. During the production of the composite body, the copper is for example in the Fully sintered tungsten framework with a pore content of approx. 40 melted down. The tungsten-copper composite that makes up the contact piece 5 forms is expediently brazed to the contact carrier 7.

Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält das Wolfram-Kupfer-Kontaktmaterial des mit dem beweglichen Kontaktträger 7 verlöteten Kontaktstückes 5 einen Titanzusatz. Dieser Titanzusatz sorgt bei Zerstäubung für die Getterung von im Vakuumschalter enthaltenen Restgasen.In a practical embodiment of the invention, the tungsten-copper contact material contains the movable contact carrier 7 soldered contact piece 5 a titanium additive. This titanium additive ensures the gettering of the vacuum switch during sputtering contained residual gases.

6 Patentansprüche
3 Figuren6 claims
3 figures

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Claims

1. ^ Vacuum switch with one on a movable contact carrier and a contact piece made of a metallic material, which is fastened to a stationary contact carrier, of high electrical power Conductivity, in which at least one contact piece contains a metal additive which embrittles the contact material, thereby characterized in that when using different materials for the contact pieces (4,5) the the contact material contact piece (4-) containing embrittling metal additive is screwed into the contact carrier (6) and is soldered to it.

2. Vacuum switch according to claim 1, characterized

fe shows that the embrittling of the contact material Contact piece (4) containing metal additive is assigned to the stationary contact carrier (6).

3. Vacuum switch according to claim 1 or 2, characterized in that the metallic material is high electrical The conductivity of the contact piece (4) is copper and that the metal additive which embrittles the contact material is lead, tellurium or Y'ismuth is.

4. Vacuum switch according to one of claims 1 to 3, characterized in that the contact piece (4) with the embrittling metal additive on the fixed contact carrier (6) and the contact piece (5) without this additive on the movable contact carrier (7) is attached.

5. Vacuum switch according to one of claims 1 to 4, characterized in that the with the movable contact carrier (7) connected contact piece (5) consists of a tungsten-copper composite body and this is brazed to the contact carrier (7) is.

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6, vacuum switch according to claim 5, characterized that the tungsten-copper contact material of the contact piece soldered to the movable contact carrier (7) (5) contains a titanium additive.

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