DE2308913A1

DE2308913A1 - VACUUM ARC DEVICE

Info

Publication number: DE2308913A1
Application number: DE19732308913
Authority: DE
Inventors: Harris Lawson Parks
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1972-03-20
Filing date: 1973-02-23
Publication date: 1973-10-04
Also published as: FR2176902B1; CA977407A; US3769538A; GB1401867A; FR2176902A1; JPS496435A

Description

Dr. Hear students Patent attorney

6 Frankfurt/ Main 16 Frankfurt / Main 1

Niddastr. 52Niddastr. 52

22. Februar 1973 Vo./c s .February 22, 1973 Vo./c s.

222O-RD-4742222O-RD-4742

GENERAL ELECTRIC COMPANY

1 River Road
Schenectady, N.Y., U.S.A.1 River Road
Schenectady, NY, USA

Vacuum arc device

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf verbesserte Vakuum-Lichtbogenvorrichtungen. ,Insbesondere betrifft die Erfindung verbesserte Vorrichtungen, wie z.B. Vakuum-Funkenstrecken, triggerbare Vakuum-Funkenstrecken, Vakuum-Schalter und dergleichen, bei denen eine Stabanordnung aus ineinandergeschichteten einzelnen Lichtbogen-Elektrodenteilen eine große Lichtbogenoberfläche darstellt, um Lichtbogencharakteristiken für hohe Ströme mit kleinen Stromdichten zu erhalten. Bei der Entwicklung von Vakuum-Lichtbogenvorrichtungen, wie z.B. Vakuum-Funkenstrecken und Vakuum-Schaltern, ist eine Reihe von Problemen aufgetreten und gelöst worden. Eines der erst vor kurzem gelösten Probleme bezieht sich auf die Bildung von Anodenpunkten aufgrund der "Bündelung" (bunching) von Stromleitungspfaden des Lichtbogens zwischen den Kathoden- undThe present invention relates to improved vacuum arc devices. In particular, the invention relates to improved Devices such as vacuum spark gaps, triggerable vacuum spark gaps, vacuum switches and the like where a rod arrangement consisting of individual arc electrode parts stacked one inside the other represents a large arc surface, to obtain arc characteristics for high currents with low current densities. In the development of vacuum arc devices, such as vacuum spark gaps and vacuum switches, a number of problems have occurred and been resolved been. One of the only recently resolved problems relates to the formation of anode dots due to "bunching" of current conduction paths of the arc between the cathode and

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Anoden-Strukturen in Konstruktionen, in denen eine Vielzahl eingeschichteter bzw. verschachtelter Elektrodenteile verwendet werden, um einen großen Bereich der Lichtbogenoberfläche zu erreichen, damit eine geringe Stromdichte des Lichtbogens beibehalten wird. Bei vielen bekannten Vorrichtungen führte die Konfiguration derartiger Elektroden zu Lichtbogenströmen zwischen den Elektroden, \ und die durch die Stromleitung in den Elektrodenteilen erzeugten Magnetfelder übten eine Wechselwirkung aus, so daß die daraus resultierenden mechanischen Kräfte,d.h.,die JxB-Kräfte, zur Bildung einer Bündelung bzw. Einschnürung der Strompfade und zur Bildung von zerstörenden Anodenpunkten führten. Vor kurzem wurde, wie es in der OS-Patentschrift 3 679 474 beschrieben ist, die durch diese Bezugnahme in die Offenbarung der vorliegenden Anmeldung eingeschlossen wird, dieses Problem dadurch weitgehend überwunden, daß Elektrodensätze geschaffen wurden, die jeweils einander gegenüberliegende Stabanordnungen aus einzelnen Lichtbogen-Elektrodenteilen enthalten, welche in einer Kreisform senkrecht zu einer Lichtbogen-Elektrodenplatte angeordnet sind, mit der sie elektrisch und mechanisch verbunden sind, und die einem entgegengesetzt gepolten Lichtbogen-Elektrodensatz ähnlicher Konfiguration gegenüberstehen, so daß die einzelnen Stäbe der sich gegenüberstehenden Lichtbogen-Elektrodensätze untereinander verschachtelt sind, so daß eine Vielzahl elektrisch paralleler Lichtbogenpaare erzeugt wird. Diese Anordnung hat zu einer wesentlichen Aufhebung aller, außer restlicher azimutaler, j*x B - Kräfte geführt, wodurch die "Bündelung" bzw. "Einschnürung" der Lichtbogenpfade an der Anodenelektrode und die Bildung zerstörerischer Anodenpunkte im wesentlichen eliminiert wurde.Anode structures in constructions in which a plurality of layered or nested electrode parts are used to reach a large area of the arc surface in order to maintain a low current density of the arc. In many known devices, the configuration resulted in such electrodes to arc currents between the electrodes, \ and the magnetic fields generated by the current conduction in the electrode parts exerted an interaction, so that the resulting mechanical forces that is, the JxB forces to form a bundling or constriction of the current paths and led to the formation of destructive anode points. Recently, as described in US Pat. No. 3,679,474, which is incorporated by reference into the disclosure of the present application, this problem has been largely overcome in that electrode sets have been created which each have opposing rod assemblies of individual arcs. Contain electrode parts which are arranged in a circular shape perpendicular to an arc electrode plate, with which they are electrically and mechanically connected, and which face an oppositely polarized arc electrode set of similar configuration, so that the individual rods of the opposing arc electrode sets nested with one another are so that a plurality of electrically parallel pairs of arcs is generated. This arrangement has resulted in a substantial cancellation of all, except residual azimuthal, j * x B forces, whereby the "bundling" or "constriction" of the arc paths at the anode electrode and the formation of destructive anode points were essentially eliminated.

Die Lösung gemäß der US-Patentschrift 3 679 474 stellt zwar einen großen technischen Fortschritt dar und ermöglicht die Erzielung bisher unerreichbarer Stromunterbrechungs- und Stromführungskapazitäten ohne die Bildung von Anodenpunkten. Die Verwendung üblicherThe solution according to US Pat. No. 3,679,474 represents one represents great technical progress and enables the achievement of previously unattainable current interruption and current carrying capacities without the formation of anode points. The use of more common

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Materialien für Lichtbogenelektroden, wie z.B. Zonen-raffiniertes
OFHC-Kupfer, überwindet aber nicht den bei bisherigen Vakuum-Lichtbogeneinrichtungen bestehenden Nachteil, daß derartige Materialien weder eine genügend hohe Rückgewinnung der Spannungsfestig· keit noch eine dielektrische Betriebsspannungsfestigkeit bzw. HaI-: tefestigkelt zur Aufnahme höherer Spannungen zeigen und die wei- ; terhin gewisse Beschränkungen hinsichtlich der physikalischen i Festigkeit besitzen, welche das Stromunterbrechungsvermögen be- ' grenzen.Materials for arc electrodes, such as zone-refined
OFHC copper, but does not overcome the disadvantage that existed in previous vacuum arc devices that such materials show neither a sufficiently high recovery of the dielectric strength nor a dielectric operating voltage strength or holding strength for absorbing higher voltages and the white; furthermore have certain limitations in terms of physical strength which limit the current interruption capacity.

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Vakuum-Lichtbogenvorrichtungen zu schaffen, bei denen der Vorteil bekannter Strukturen ausgenutzt ist, welche die Bildung von Anodenpunk- \ ten vermeiden, und bei denen aber darüber hinaus eine höhere di- IIt is therefore an object of the present invention, vacuum arc devices to create, in which the advantage of known structures is exploited, which avoid the formation of Anodenpunk- \ th, and in which but beyond a higher di- I

elektrische Festigkeit und schnellere Wiederkehr der dielektri- ; sehen Festigkeit erreichbar 1st. jelectrical strength and faster recovery of dielectric; see strength achievable 1st. j

Furthermore, such vacuum arc devices should be created

fen werden, die eine verbesserte mechanische Festigkeit besitzen, [ will have an improved mechanical strength, [

die die Unterbrechung höherer Ströme als die bekannten Vorrich- ■ tungen erleichtern.the interruption of higher currents than the known Vorrich- ■ make things easier.

Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, verbesserte < Vakuum-Lichtbogenvorrichtungen zu schaffen, die höheren Spannungen standzuhalten vermögen, höhere Ströme unterbrechen, mit besseren elektrischen Charakteristiken arbeiten als die bekannten
Vorrichtungen und die aus billigen Materialien hergestellt werden, die keine teuren Herstellungsverfahren erfordern.A further object of the present invention is to provide improved vacuum arc devices which are able to withstand higher voltages, interrupt higher currents, and operate with better electrical characteristics than the known ones
Devices and that are made from inexpensive materials that do not require expensive manufacturing processes.

Diese Aufgaben werden bei Vakuum-Lichtbogenvorrichtungen der eingangs genannten Art gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung
dadurch gelöst, daß die Vakuum-Lichtbogenvorrichtungen ein Paar
primär· Lichtbogenelektrodeneinheiten enthalten, die jeweils el- ' ne Basisplatt· und zählreiche stabähnliche Lichtbogenteil· auf- '■ These objects are achieved in the case of vacuum arc devices of the type mentioned at the outset according to an exemplary embodiment of the invention
solved in that the vacuum arc devices a pair
primarily · contain arc electrode units, each having a base plate · and numerous rod-like arc parts · on- '■

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weisen, die senkrecht zur Basisplatte angeordnet und praktisch in einer Kreisform ausgebildet und derart angepaßt sind, daß, wenn ein Paar entgegengesetzt gepolter Einheiten ineinander verschach-have, which are arranged perpendicular to the base plate and practically formed in a circular shape and adapted such that, if a pair of oppositely polarized units interlocking

telt ist, zahlreiche elektrisch parallele Lichtbogenpfade gebildet sind. Weiterhin sind diese Lichtbogenelektrodeneinheiten er- ; : findungsgemäß aus einem gasfreien gehärteten eisenhaltigen Mate- Itelt, numerous electrically parallel arc paths are formed are. Furthermore, these arc electrode units are er; : according to the invention made of a gas-free hardened ferrous material

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rial hergestellt, das eine große Härte und Duktilität und eine ' größere dielektrische Festigkeit besitzt als die bisher bei derartigen Applikationen verwendeten Materialien. ,rial, which has great hardness and ductility and a ' has greater dielectric strength than the materials previously used in such applications. ,

^: ι ^: ι

Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen an- j hand der folgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen ;The invention will now be described with further features and advantages on the basis of the following description and the accompanying drawings;

verschiedener Ausführungebeispiele näher erläutert. ivarious exemplary embodiments explained in more detail. i

Fig. 1 ist eine schematische senkrechte Querschnittsansicht einer erfindungsgemäß aufgebauten Vorrichtung.Fig. 1 is a schematic vertical cross-sectional view of an apparatus constructed in accordance with the invention.

Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht nach einem Schnitt entlang der Linie 2-2 der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung.FIG. 2 is a cross-sectional view after a section taken along line 2-2 of the apparatus shown in FIG.

Fig. 3 ist eine graphische Darstellung der Wiederkehrcharakteristiken der Spannungsfestigkeit der Lichtbogenelektroden in Vakuum, die aus Materialien hergestellt sind, wie sie beim Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtungen verwendet werden, im Vergleich zu den ähnlichen Charakteristiken für Lichtbogenelektroden, die aus normalerweise bei Vakuum-Lichtbogenvorrichtungen verwendeten Materialien hergestellt sind.Figure 3 is a graph of the recurrence characteristics the dielectric strength of the arc electrodes in vacuum made of materials like them may be used in constructing the devices of the present invention as compared to the similar characteristics for arc electrodes, which are normally used in vacuum arc devices materials used are made.

Fig. 4 ist eine schematische vertikale Querschnittsansicht von einer triggerbaren Vakuum-Funkenstreckenvorrichtung, die gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist.FIG. 4 is a schematic vertical cross-sectional view of a triggerable vacuum spark gap device comprising is constructed in accordance with the present invention.

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Fig. 5 ist eine schematische vertikale Querschnittsansicht von einem erfindungsgemäß aufgebauten Vakuum-Schalter. jFig. 5 is a schematic vertical cross-sectional view of a vacuum interrupter constructed in accordance with the present invention. j

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäß aufgebaute Vakuum-Funkenstrekkenvorrichtung allgemein bei IO dargestellt. Die Vorrichtung IO j umfaßt einen oberen Lichtbogenelektrodensatz 11 und einen unteren j Lichtbogenelektrodensatz 12, die durch eine isolierende zylinder- ·, förmige Seitenwand 13 miteinander verbunden sind, die mit den oberen und unteren Elektrodensätzen 11 und 12 hermetisch abgedichtet j ist, um ein hermetisch abgedichtetes evakuierbares Gehäuse 14 zu ' bilden. Der obere Lichtbogenelektrodensatz 11 weist eine Basis- i platte oder einen Scheibenteil 15 und zahlreiche nach unten herabhängende Elektrodenteile 16 auf, die elektrisch und mechanisch an diesem angebracht sind. Der untere Elektrodensatz 12 umfaßt eine Basisplatte oder einen Scheibenteil 17 und zahlreiche nach oben stehende Elektrodenteile 18, die elektrisch und mechanisch, an der Basisplatte angebracht sind und senkrecht dazu angeordnet sind, wie die Elektrodenteile 16 in bezug auf die Basisplatte 15.In Fig. 1, a vacuum spark gap device constructed according to the invention is shown generally at IO. The device IO j comprises an upper arc electrode set 11 and a lower j arc electrode set 12, the cylinder by an insulating ·, shaped side wall 13 are connected to each other, which is j hermetically sealed with the upper and lower sets of electrodes 11 and 12 to a hermetically sealed to form evacuable housing 14 '. The upper set of arc electrodes 11 has a base plate or disk part 15 and numerous downwardly depending electrode parts 16 which are electrically and mechanically attached to it. The lower electrode set 12 comprises a base plate or disk part 17 and numerous upwardly projecting electrode parts 18 which are electrically and mechanically attached to the base plate and are arranged perpendicular thereto, like the electrode parts 16 with respect to the base plate 15.

Alle Elektrodenteile 16 und 18 sind massive, stabähnliche Teile mit glatter Oberfläche, wie es in den Figuren dargestellt ist. Auch wenn eine zylinderformige Geometrie für ideal angesehen wird, so können trotzdem auch abgerundete keilförmige oder radiale Blätter oder Schaufeln ohne scharfe Kanten verwendet werden, um die vergrößerte Lichtbogenfläche zu erhalten. Die Ineinanderschichtung der Lichtbogenelektrodensätze 11 und 12 erzeugt zahlreiche parallele Funkenstrecken zwischen den Elektroden, wie es bei 21 in Fig.2 dargestellt ist. In dieser Figur sind die Lichtbogenelektroden der einen Polarität mit einer einzelnen Umfangslinie und die Elektrodenteile der entgegengesetzten Polarität mit einer doppelten Umfangslinie dargestellt.All electrode parts 16 and 18 are solid, rod-like parts with a smooth surface, as shown in the figures. Even if a cylindrical geometry is considered ideal, so rounded wedge-shaped or radial blades or blades without sharp edges can still be used to cut the to obtain an enlarged arc area. The layering the arc electrode sets 11 and 12 produce numerous parallel spark gaps between the electrodes, as shown at 21 in Fig.2 is shown. In this figure, the arc electrodes are of one polarity with a single circumference and the electrode parts the opposite polarity shown with a double circumference.

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Das Gehäuse wird dadurch vervollständigt und abgedichtet, daß übliche Keramik/Metalldichtungen durch hülsenförmige Dichtelemente 22 und 23 geschaffen werden, die die oberen und unteren Elektrodensätze auf entsprechende Weise mit dem isolierenden Seitenwandteil 13 abdichten. Weil diese Dichtungen einem Elektronen-Ionenplasma ausgesetzt sind, das während der hochgradigen Lichtbogenzustände innerhalb des Gehäuses 14 erzeugt wird, werden sie gegenüber schädlichen Wirkungen durch Endabschirmungen 24 und 25 geschützt, die mit stufenförmig abgesetzten Umfangsteilen der Stirnwandteile 15 bzw. 17 verbunden sind. Die Isolierfähigkeit des isolierenden Seitenwandteiles 13, das beispielsweise ein Glas wie das von der General Electric Company unter dem Handelsnamen ¹¹REX" oder das von der Firma Corning unter dem Handelsnamen ¹¹PYROCERAM*¹ vertriebene Glas oder ein Aluminiumoxyd höherer Dichte oder irgendeines der vielen bekannten vakuumdichten Gläser sein kann, wird weiterhin durch einen doppelt kegelst^umpfförmigen zylinderförmigen Mittelschirm 26 geschützt, der seitlich von demjenigen Bereich gehalten ist, in dem sich die Lichtbogenelektrodenteile 16 und 18 überlappen. Der Mittelschirm überlappt seinerseits die nach innen ragenden Enden der Endabschirmungen 24 und 25. Die Abschirmung 26 wird von einem Schirmhalterungsteil 27 getragen, das in einer Keramik/Metallbindung in dem Mittelabschnitt des isolierenden Seitenwandteiles 13 befestigt ist. Zwei Klemmenstücke 28 und 29 bilden Mittel zur Verbindung der Vorrichtung 10 gemäß Fig.l mit einer zu schützenden elektrischen Schaltung oder eines Schaltungselementes. Eine derartige Schutzschaltung kann beispielsweise mit einer induktiven Last in Reihe oder einer kapazitiven Last parallel geschaltet sein. Die Klemmenstücke 28 und 29 befinden sich in einem guten, keinen Widerstand bildenden elektrischen Kontakt mit den Lichtbogenelektrodensätzen 11 bzw. 12 und sind in der Lage, einige Hundert Kiloampere zu leiten.The housing is completed and sealed in that conventional ceramic / metal seals are created by sleeve-shaped sealing elements 22 and 23, which seal the upper and lower electrode sets with the insulating side wall part 13 in a corresponding manner. Because these seals are exposed to electron-ion plasma generated during the high arcing conditions within housing 14, they are protected from harmful effects by end shields 24 and 25 connected to stepped peripheral portions of end wall portions 15 and 17, respectively. The insulating ability of the insulating side wall part 13, for example a glass such as that sold by the General Electric Company under the trade name ¹¹ REX "or the glass sold by the Corning company under the trade name ¹¹ PYROCERAM * ¹ , or a higher density aluminum oxide or any of the many known vacuum-tight Can be glasses, is further protected by a double cone-shaped, cylindrical central screen 26, which is held laterally by that area in which the arc electrode parts 16 and 18 overlap. The shield 26 is carried by a shield support member 27 which is secured in a ceramic / metal bond in the central portion of the insulating side wall member 13. Two clamp pieces 28 and 29 provide means for connecting the device 10 of Figure 1 to an electrical circuit or circuit to be protected scarf management element. Such a protective circuit can be connected in series with an inductive load or in parallel with a capacitive load, for example. The clamp pieces 28 and 29 are in good, non-resistive electrical contact with the arc electrode sets 11 and 12, respectively, and are capable of conducting several hundred kiloamps.

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In der einschlägigen Geschichte der Entwicklung von Vakuum-Lichtbogenvorrichtungen ist die Entwicklung in der Richtung gelaufen, : daß Materialien mit mittlerem Dampfdruck geschaffen wurden, um j für eine Lichtbogenleitung in derartigen Vorrichtungen zu sorgen, ^: und die zusätzlich auf einfache Weise in Vakuum bearbeitet werden i können, um alle sorbierten Gase oder gasbildenden Bestandteile i aus dem Material zu entfernen, die bei der Bildung eines Stark- ' Stromlichtbogens zur Entwicklung von gasförmigen Verunreinigun- : gen führen können, die die Aufrechterhaltung eines stetigen Vakuumgleichgewichtes in der Größenordnung von 1O~* Torr permanent be- : einträchtigen würden. Weiterhin ist nach Lichtbogenmaterialien gesucht worden, die gute "Zerhackungs"-Charakteristiken aufwei- i sen, nämlich die Fähigkeit, einen Strom zu halten, wenn sich eine ! Schwingung einer Stromänderung, bei der ein Lichtbogen gezündet | worden 1st, dem Wert Null nähert, ohne daß der Strom "zerhackt" wird oder abrupt von einem relativ hohen Wert auf Null fällt, wo- ' durch hohe transiente Spannungen erzeugt werden, die beispielsweise für induktive Lasten höchst nachteilig sein können. Aus diesen | und anderen Gründen hat sich die Technik auf die Verwendung von ; Kupfer und Kupferlegierungen in Vakuum-Lichtbogenvorrichtungen ^; konzentriert. Weiterhin besteht ein "ungeschriebenes Gesetz", daß ' die Verwendung von irgendwelchen ferromagnetischen Materialien in Lichtbogenelektroden in Vakuum-Lichtbogenvorrichtungen zu unvorhersehbaren und nachteiligen elektromagnetischen Wirkungen füh-· ren könnte und deshalb zu vermeiden ist. Infolgedessen haben mit' ^: Lichtbogenmaterialien arbeitende Innovatoren Eisenmaterialien I generell vermieden. !In the relevant history of the development of vacuum arc devices, the development has gone in the direction: that materials have been created with moderate vapor pressure to j for an arc line in such devices to ^provide: and which are additionally processed in a simple way in vacuo i in order to remove all sorbed gases or gas-forming constituents from the material which, when a strong electric arc is formed, can lead to the development of gaseous impurities, which can maintain a constant vacuum equilibrium in the order of magnitude of 10 ~ * Torr would permanently impair. Further, there has been a search for arc materials that have good "chopping" characteristics, namely the ability to hold a current when a! Oscillation of a change in current that ignites an arc | 1, approaches the value zero without the current being "chopped up" or falling abruptly from a relatively high value to zero, whereby high transient voltages are generated which, for example, can be extremely disadvantageous for inductive loads. From these | and other reasons, technology has focused on the use of; Copper and copper alloys in vacuum arc devices ^; concentrated. Furthermore, there is an "unwritten law" that the use of any ferromagnetic materials in arc electrodes in vacuum arc devices could lead to unpredictable and disadvantageous electromagnetic effects and should therefore be avoided. As a result, have to ^': Arc materials-working innovators ferrous materials I generally avoided. !

Erfindungsgemäß wurde jedoch gefunden, daß Eisenmaterialien bei der in Rede stehenden Technik für herausragende Vorteile sorgen, um die Unterbrechung sehr hoher Ströme und die Beibehaltung einer hohen dielektrischen Festigkeit zu erreichen. Ferner wurde gefunden, daß, so lange Eisenmaterialien nicht für eine stetige Leitung von Starkströmen verwendet werden, ihre Benutzung bei der Unter-According to the present invention, however, it has been found that iron materials are used in the technology in question provide outstanding advantages, such as the interruption of very high currents and the maintenance of a to achieve high dielectric strength. Further, it has been found that so long iron materials are not suitable for steady conduction are used by high currents, their use in the sub-

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stutzung von mehrere kA führenden Lichtbögen und Lichtbogenströmen für die Größenordnung von einer Schwingung des Netzfrequenz-Wechselstromes zu keinerlei Problemen führt, selbst wenn der viel höhere spezifische Widerstand von eisenhaltigen Materialien gegenüber kupferhaltigen Materialien berücksichtigt wird. Dies gilt für die gegenwärtige Zeit, da die derzeitige sich auf Vakuum-Lichtbogenvorrichtungen beziehende Technologie frühere Probleme überwunden hat, die beispielsweise in den Jahren 1950 bis 1960 bestanden haben und sich darauf bezogen, genügend, die Lichtbogenbildung fördernde Mittel zu erhalten, um einen Lichtbogen aufrechtzuerhalten, unzulässige Zerhackerströme zu vermeiden und die Bildung von zerstörerischen Lichtbogen-Fußpunktflecken, insbesondere Anodenflecken, zu vermeiden. Die derzeitigen Probleme, die sich den Innovatoren in der Vakuum-Lichtbogentechnik stellen, beziehen sich weitgehend auf die Ausdehnung der Größe bzw. Amplitude der Spannung, die Funkenstreckenteilen noch sicher aufgedrückt werden kann, und die Erhöhung von Strömen, die unterbrochen und ΐ dadurch abgeschaltet werden können.Support of multiple electric arcs and arcing currents for the order of magnitude of an oscillation of the mains frequency alternating current does not lead to any problems, even if it is a lot higher specific resistance of ferrous materials compared to copper-containing materials is taken into account. this applies for the present time since the present is focused on vacuum arc devices related technology has overcome previous problems, for example in 1950-1960 Passed and related to receiving sufficient arcing agent to maintain an arc, to avoid impermissible chopper currents and the formation of destructive arc root spots, in particular Anode stains, to avoid. The current problems faced by innovators in vacuum arc technology are related largely on the expansion of the size or amplitude of the voltage, the spark gap parts are still safely pressed and the increase in currents that can be interrupted and thereby switched off.

Da die Zerhackungscharakteristik von Eisen und eisenhaltigen ■ Materialien im allgemeinen mit der Vakuum-Lichtbogenbildung kompatibel ist und solange eisenhaltige Materialien nicht für eine stetige Stromleitung verwendet werden, besteht kein elektrischer , Nachteil für deren richtige Benutzung in Vakuum-Lichtbogenvorrichtungen. Andererseits bestehen jedoch entscheidende Vorteile. So ist beispielsweise die Entgasung von eisenhaltigen Materialien relativ einfach. Die erste Entgasung von Schuttmaterial kann durch Vakuumschmelzen herbeigeführt werden, insbesondere durch das Vakuumschmelzen für Gebrauchselektroden. Hierbei ist jeder Ab- _; Since the Zerhackungscharakteristik of iron and iron-containing ■ materials in general, with the vacuum arc formation is compatible and as long as ferrous materials are not used for a constant power line, there is no electrical, disadvantage for their correct use in vacuum arc devices. On the other hand, however, there are decisive advantages. For example, the degassing of ferrous materials is relatively easy. The first degassing of debris can be brought about by vacuum melting, in particular by vacuum melting for use electrodes. Here everyone is off _;

schnitt eines Eisenstabes, aus dem die schließlich verwendete Eibestimmten cut an iron rod from which the egg finally used was determined

senelektrode hergestellt wird, an einem/Punkt der Lichtbogenfußpunkt eines Vakuumlichtbogens, und jeder Abschnitt des Ursprungsmaterials für die Lichtbogenelektrode schmilzt an dem bestimmten Punkt unter Vakuumbedingungen, um alle Gas- und gasbildenden Bestandteile vor dersensor electrode is produced, at a / point of the arc root a vacuum arc, and each portion of the source material for the arc electrode melts on the particular one Point under vacuum conditions to all gas and gas-forming Components before the

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Bildung der Elektrode zu entfernen. Wenn die Elektroden einmal aus einem derartigen Material hergestellt sind, ist das Problem der Oberflächenentgasung viel einfacher als bei kupferhaltigen Materialien, die relativ niedrige Erweichungs- und Schmelzpunkte* aufweisen. Eisenhaltige Materialien können von adsorbierten Gasen auf einfache Weise dadurch entgast werden, daß sie in die Vakuum-Lichtbogenvorrichtung eingebaut und während des normalen Ausheizens der Temperatur und für die Ausheizzeit ausgesetzt werden, die zur Entgasung der anderen Materialien in der Vorrichtung erforderlich sind. Es brauchen keine speziellen Vorkehrungen getroffen zu werden. Remove formation of the electrode. Once the electrodes are made of such a material, the problem is surface degassing is much easier than with copper-containing Materials that have relatively low softening and melting points * exhibit. Ferrous materials can be easily degassed from adsorbed gases by placing them in the vacuum arc device installed and exposed to the temperature and for the bake-out time during normal bake-out, required to degas the other materials in the device. No special precautions need to be taken.

Wenn man den in Fig. 1 dargestellten Aufbau und die elektromagnetischen Kräfte betrachtet, die auf jede einzelne StabelektrodeIf you have the structure shown in Fig. 1 and the electromagnetic Forces applied to each individual stick electrode are considered

ausgeübt werden können, wenn ein Strom in der Größenordnung von Hunderten von Kiloampere durch die Vorrichtung fließt, so wird deutlich, daß auf Jeden einzelnen Stab eine große Belastung ausgeübt wird. Es wurde gefunden, daß die Verwendung eisenhaltiger Materialien, insbesondere härtbarer Stähle, die eine hohe Duktilität aufweisen, anstelle von kupferhaltigen Materialien die Deformation der Stäbe für Ströme ausschließt, die innerhalb der Grenzen anderer Parameter derartiger Vorrichtungen erzielbar sind. Auf diese Weise verschwindet die mögliche Deformation der einzelnen Stäbe als ein Problem, wodurch ein weiterer Vorteil der Verwendung eisenhaltiger Materialien hervorgerufen wird. Schließlich sind, und das ist vielleicht von größter Wichtigkeit, eisenhaltige Metalle, ; wie sie erfindungsgemäß verwendet werden, gewöhnlich sehr hart und ziemlich duktil. Erfindungsgemäß wurde gefunden, daß eine derartige Härte und Duktilität begleitet ist von besonders guten Eigenschaften hinsichtlich der Wiedererlangung der dielektrischen Festigkeit und einer hohen elektrischen Durchbruchsfestigkeit, wodurch eine wesentliche Steigerung der Nennspannung von erfindungsgemäßen Vorrichtungen im Vergleich zu bekannten Vorrichtungen stark erleichtert wird, die konventionelle Elektrodenmateria-can be exerted when a current on the order of hundreds of kiloamps is flowing through the device, so will It is clear that a great deal of stress is exerted on each individual rod. It has been found that the use of ferrous materials in particular hardenable steels, which have a high ductility, instead of copper-containing materials, deformation which excludes rods for currents achievable within the limits of other parameters of such devices. To this Way, the possible deformation of the individual rods disappears as a problem, creating another advantage of using ferrous Materials is evoked. Finally, and this is perhaps of the utmost importance, ferrous metals are; as used in the present invention, usually very hard and quite ductile. According to the invention it has been found that such hardness and ductility are accompanied by particularly good properties in terms of regaining dielectric strength and high electrical breakdown strength, thereby a substantial increase in the rated voltage of the invention Devices compared to known devices is greatly facilitated, the conventional electrode material

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lien verwenden. Dieser Vorteil besteht zusätzlich zu dem mechanischen Vorteil, der durch die Verwendung harter, duktiler Elektroden gewonnen wird.use lien. This advantage is in addition to the mechanical one Advantage gained by using hard, ductile electrodes.

Auch wenn zahlreiche eisenhaltige Materialien bei der Herstellung von erfindungsgemäßen Vakuum-Lichtbogenvorrichtungen brauchbar sind, so wurde doch gefunden, daß gewisse härtbare Stähle mit martensitartiger Kornstruktur und gewisse? ausgeschiedenen Einschlüssen besonders nützlich sind. Viele/Stähle können .bearbeitet werden, so lange sie sich noch in einem relativ weichen Zustand befinden, und können dann einer Wärmebehandlung unterzogen werden, um eineVergrößerung der Härte und Streckgrenze zu bewirken. Diese Stähle sind dann in idealer Weise geeignet für Vorrichtungen* gemäß der vorliegenden Erfindung. Eine allgemeine Gruppe derartiger Stähle ist weit bekannt. Diese werden im allgemeinen als "alterungsgehärtete" oder "ausscheidungsgehärtete" Stähle bezeichnet. Im allgemeinen sind diese Stähle martensitische Stähle, die beim raschen Abschrecken eines austenitischen Stahles erhalten werden, um eine Dispersion von Verunreinigungen und eine kleine Korngröße zu erreichen.Although numerous ferrous materials are useful in making vacuum arc devices in accordance with the present invention are, it has been found that certain hardenable steels with a martensite-like grain structure and certain? excreted inclusions are particularly useful. Many / steels can be machined as long as they are still in a relatively soft state and can then be subjected to a heat treatment in order to increase the hardness and yield strength. These steels are then ideally suited for devices * according to the present invention. A general group such steels are widely known. These are generally referred to as "age hardened" or "precipitation hardened" steels. In general, these steels are martensitic steels, obtained in the rapid quenching of an austenitic steel to produce a dispersion of impurities and a to achieve small grain size.

Die Härtung wird beeinflußt durch die Gegenwart von Verunreinigungen, die auch zur erforderlichen Duktilität beitragen. Die Aushärtung kann aus einer Wärmebehandlung resultieren, die bei einer relativ niedrigen Temperatur durchgeführt wird (im Vergleich zur Temperatur des ursprünglichen Löschens), die beispielsweise zwischen 480 und 540°C (900 und 1000⁰F) liegt. Einige derartige Stähle sind im maraging (englische Zusammensetzung aus "martensite" und "aging")-Verfahren hergestellte Eisen-Nickel-Stähle (die im allgemeinen auch kleinere Mengen an Molybdän und Kobalt und gelegentlich Titan enthalten) mit 15 bis 30 Gew.-% Nickel. Einige derartige Stähle sind in einem Artikel mit dem Titel "18 % Nickel Maraging Steel" von Decker, Eash und Goldman beschrieben, der in Transactions of the ASM Seiten 58 bis 76, 1962,The hardening is influenced by the presence of impurities, which also contribute to the required ductility. The curing may result from heat treatment, which is carried out at a relatively low temperature (compared to the temperature of the original deletion), which is for example 480-540 ° C (900 and 1000 ⁰ F). Some such steels are in the maraging (English composition of "martensite" and "aging") - manufactured iron-nickel steels (which generally also contain small amounts of molybdenum and cobalt and occasionally titanium) with 15 to 30 wt .-% Nickel. Some such steels are described in an article entitled "18 % Nickel Maraging Steel" by Decker, Eash and Goldman, which appears in Transactions of the ASM pp. 58-76, 1962,

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veröffentlicht ist. Gewisse spezielle maraging Stähle, die sich für eine Verwendung bei der vorliegenden Erfindung als geeignet erwiesen haben, sind von der Vanadium Alloy Steel Company, Latrobe, Pennsylvania, erhältlich und sind in einer Broschüre von dieser Firma aus dem Jahre 1966 beschrieben, die den Titel '¹VASCOMAX \ 200-250-300-350" trägt. Diese Broschüre gibt viele spezielle Zu- j sammensetzungen von geeigneten Stählen an. :is published. Certain particular maraging steels which have been found suitable for use in the present invention are available from the Vanadium Alloy Steel Company, Latrobe, Pennsylvania, and are described in a brochure from that company dated 1966 entitled ' ¹ VASCOMAX \ 200-250-300-350 ". This brochure gives many special compositions of suitable steels.:

Maraging Stähle (s. auch Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, 1965, Bd. 16, S. 205) werden häufig durch Vakuumschmelz- i verfahren hergestellt, und sind als kommerzielle Stähle relativ i frei von gelösten Gasen. Entwicklungsversuche haben gezeigt, daß ' die Gasgehalte von diesen Stählen akzeptabel sind für eine Ver- ' wendung in Lichtbogenelektroden in Vakuum-Lichtbogenvorrichtungen. So wie sie kommerziell gehandelt werden, können maraging j Stähle typischerweise eine Härte von etwa 30 Rockwell C und eine ; Streckgrenze (yield strength) von etwa 7000 kg/cm (100 000 psi) ! haben, was etwa das 6-fache derjenigen von Kupfer ist. In diesem ' Zustand sind die Stähle trotzdem auf einfache Weise bearbeitbar, ; und zwar viel besser als Kupfer. Nach einer Verarbeitung, Formung ι und anderer Vorbereitung für einen Einbau in die erfindungsgemäs- \ sen Vorrichtungen können die maraging Stähle durch eine Hochtem- | peratur-Alterungsbehandlung gehärtet werden, wobei die dabei an- | gewendete Temperatur und Zeit in angemessener Weise variiert wer- ; den können, um das nützliche Ergebnis zu erreichen. So besitzt j beispielsweise ein typischer maraging Stahl mit einer Härte von jMaraging steels (see also Ullmanns Encyklopadie der technischen Chemie, 1965, Vol. 16, p. 205) are often produced by vacuum melting processes and, as commercial steels, are relatively free of dissolved gases. Development trials have shown that the gas contents of these steels are acceptable for use in arc electrodes in vacuum arc devices. As commercially traded, maraging steels can typically have a hardness of about 30 Rockwell C and a; Yield strength of about 7000 kg / cm (100,000 psi)! which is about 6 times that of copper. In this' state, the steels can nevertheless be machined in a simple manner; much better than copper. After processing, forming ι and other preparation for an installation in the erfindungsgemäs- \ sen devices can maraging steels by a resistant to high | temperature aging treatment are hardened, whereby the an- | the temperature and time used are appropriately varied; the can to achieve the useful result. For example, j has a typical maraging steel with a hardness of j

2 I2 I.

30 Rockwell C und einer Streckgrenze von 7000 kg/cm nach einer j30 Rockwell C and a yield strength of 7000 kg / cm after a j

Heat treatment at 520 ° C for about 3 hours, a hardness of 54

2 ' Rockwell C und eine Streckgrenze von mehr als 17 500 kg/cm (250 000 psi) mit einer bemerkenswert hohen Duktilität von mehr i als 10 % bei einem 5 cm-(2 ZolDStandardabschnitt. Derartige Charakteristiken sind in hervorragender Weise geeignet für die Bildung von Elektrodeneinheiten in Vakuum-Lichtbogeneinrichtungen;2 'Rockwell C and a yield strength greater than 17,500 kg / cm (250,000 psi) with a remarkably high ductility of greater than 10 % on a standard 5 cm (2 inch) section. Such characteristics are eminently suitable for formation of electrode assemblies in vacuum arc devices;

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da die Ausheiz- und Härtezeit derartiger Vorrichtungen ausreichend bemessen werden kann, um eine zweckmäßige Härtung eines maraging Stahls herbeizuführen. Auf diese Weise wurden beispielsweise erfindungsgemäße Vakuum-Vorrichtungen hergestellt unter Verwendung eines bestimmten Maraging-Stahls, der als Vascomax 300 CVM bekannt ist, um Lichtbogenelektrodenteile zu bilden, die die vorstehend genannten mechanischen Eigenschaften aufweisen. Ein ähnlicher Vascomax 300 CVM Maraging-Stahl mit einer Härte von LiO Rockwell C wurde mechanisch bearbeitet, um Basisplatten 15, 17 und Stäbe 16, 18 der erfindungsgemäßen Vakuum-Bogenelektrodenvorrichtungen herzustellen; Diese wurden zusammengesetzt und die Vorrichtung wurde für 24 Stunden bei 55O°C gebrannt. Nach einer derartigen Behandlung zeigte der Stahl eine Härte von etwa 41 Rockwell C und eine entsprechende Streckgrenze vonbecause the baking and hardening time of such devices is sufficient can be sized to bring about an expedient hardening of a maraging steel. In this way, for example, according to the invention Vacuum devices are made using a specific maraging steel known as the Vascomax 300 CVM is to form arc electrode parts having the above mechanical properties. A similar one Vascomax 300 CVM maraging steel with a hardness of LiO Rockwell C was machined to form base plates 15, 17 and rods 16, 18 of the vacuum arc electrode devices of the present invention to manufacture; These were assembled and the device was baked at 550 ° C for 24 hours. After a In such treatment the steel exhibited a hardness of about 41 Rockwell C and a corresponding yield strength of

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10,5 χ 10 kg/cm (150 000 psi), das ist wenigstens 10 mal mehr als von konventionell im Vakuum verarbeitetem OFHC-Kupfer, das im allgemeinen in derartigen Vorrichtungen verwendet wird, und eine Duktilität von mehr als 10 %. Wie vorstehend bereits ausgeführt wurde, sind die erfindungsgemäßen Stähle für kurzzeitige Lichtbogeneigenschaften im Hinblick auf das Führen von Lichtbogenströmen vergleichbar mit Kupfer. Entwicklungsversuche von Vascomax 300-Stahl, der in hier beschriebener Weise benutzt wurde, haben ohne nachteiligen Effekt eine Fähigkeit zum Führen einer Stromdichte von etwa 225 Ampere/cm über seine Oberfläche für einen halben Zyklus der Lichtbogenbildung gezeigt. Dies überschreitet den gleichen Wert, der von Kupferelektroden geführt werden kann.3 2
10.5 10 kg / cm (150,000 psi), that is at least 10 times more than conventional vacuum processed OFHC copper commonly used in such devices, and a ductility of more than 10 %. As has already been stated above, the steels according to the invention are comparable to copper for short-term arc properties with regard to the conduct of arc currents. Development trials of Vascomax 300 steel used in the manner described herein have shown, with no adverse effect, an ability to carry a current density of about 225 amps / cm across its surface for half a cycle of arcing. This exceeds the same value that can be carried by copper electrodes.

Andere gehärtete oder härtbare Stähle, aus denen eisenhaltige Lichtbogenelektroden für eine Verwendung in erfindungsgemäßen Vorrichtungen hergestellt sind, umfaßen ausscheidungsgehärtete rostfreie Stähle, wie z.B. diejenigen, die auf den Seiten 81 und 83 ' des "1972 Materials Selector" beschrieben sind, der von MaterialsOther hardened or hardenable steels that make up ferrous arc electrodes for use in devices according to the invention include precipitation hardened stainless Steels such as those described on pages 81 and 83 'of the "1972 Materials Selector" published by Materials

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Engineering Journal, Stamford, Connecticut, veröffentlicht wird. Derartige ausscheidungsgehärtete rostfreie Stähle, von denen keiner in bezug auf die hier erwünschten Eigenschaften hervorragend ist, enthalten üblicherweise wenig Kohlenstoff, viel Nickel undEngineering Journal, Stamford, Connecticut. Such precipitation hardening stainless steels, none of which excellent in terms of the properties desired here are usually low in carbon, high in nickel and

Chromium and minor deposits of other elements. You are in

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allgemeinen hart, haben Streckgrenzen von mehr als 10,5 x,10 kg/cm (150 000 psi) und gewöhnlich von mehr als 14,1 χ 10 kg/cm , sie sind leicht zu entgasen und haben eine Duktilität in der Größen- . Ordnung von 10 % Verlängerung bei einem Standardabschnitt von 5 cm (2 Zoll). Viele andere ausscheidungsgehärtete rostfreie, austenitische und martensitische Stähle können darin gefunden werden. generally hard, have yield strengths greater than 10.5 x. 10 kg / cm (150,000 psi) and usually greater than 14.1 10 kg / cm, them are easy to degas and have a ductility in size. Order of 10% elongation on a standard 5 cm (2 inch) section. Many other precipitation hardened stainless, Austenitic and martensitic steels can be found in it.

Ein spezieller ausscheidungsgehärteter rostfreier Stahl, der Eigenschaften besitzt, die in idealer Weise für eine Verwendung in erfindungsgemäßen Vorrichtungen geeignet sind, wird als "Carpenter Custom 455" bezeichnet und ist von der Carpenter Technology Corporation, Reading, Pennsylvania, U.S.A., erhältlich. Dieser Stahl enthält etwa 12 % Chrom, 8,5 % Nickel, 1,2 % Titan, 2,25 % Kupfer, weniger als 1 % von jeweils Kohlenstoff, Mangan und Columbium, der Rest ist Eisen. Seine Zugfestigkeit beträgt mehr als 15,R χ 10 kg/cm (225 000 psi), er ist leicht zu entgasen und hat eine große Duktilität, die sich durch eine 5 bis 10 %-ige Verlängerung in einem Standard-Testabschnitt von 5 cm (2 Zoll) darstellt.One particular precipitation hardened stainless steel having properties ideally suited for use in devices of the present invention is called "Carpenter Custom 455" and is available from Carpenter Technology Corporation, Reading, Pennsylvania, USA. This steel contains about 12 % chromium, 8.5% nickel, 1.2% titanium, 2.25% copper, less than 1% each of carbon, manganese and columbium, the remainder being iron. Its tensile strength is greater than 15, R χ 10 kg / cm (225,000 psi), it is easy to degas and has great ductility, which is demonstrated by a 5 to 10% elongation in a standard test section of 5 cm ( 2 inches).

Eine weitere Klasse hervorragend geeigneter gehärteter Eisenmaterialien oder Legierungen, die für eine Verwendung in erfindungsgemäßen Vorrichtungen gut geeignet sind, sind die sogenannten TRIP-Stähle (Transformation Induced Plasticity). Solche Stähle sind normalerweise austenitisch, aber ihre Zusammensetzung bringt sie in die Nähe der Phasenlinie, so daß eine Warmbearbeitung eine Transformation nach Martensit unter Beanspruchung bei Arbeitstemperaturen führt. Eine Beschreibung der TRIP-Stähle ist in einemAnother class of well-suited hardened iron materials or alloys which are well suited for use in devices according to the invention are the so-called TRIP steels (Transformation Induced Plasticity). Such steels are usually austenitic, but their composition brings them close to the phase line, making a hot working one Transformation to martensite under stress at working temperatures leads. A description of the TRIP steels is in one

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Artikel zu finden, der im Vordruck Nr. -UCRL 1R6O9 (Lawrence Radiation Laboratory), University of California, November 1968, von W.W. Gerberich erscheint und den Titel "Metastable Austenitic Steels With Ultrahigh Strength and Toughness" hat. In diesem Zusammenhang wird auch auf TRANS. ASM 60, 252 (1967), "The Enhancement of Ductility in High Strength Steels" von Zackey und anderen verwiesen. Find the item on Form No. -UCRL 1R6O9 (Lawrence Radiation Laboratory), University of California, November 1968, by W.W. Gerberich appears and the title "Metastable Austenitic Steels With Ultrahigh Strength and Toughness ". In this context, reference is also made to TRANS. ASM 60, 252 (1967)," The Enhancement of Ductility in High Strength Steels "by Zackey and others.

Im allgemeinen ist eine weitere Klasse eisenhaltiger Legierungsmaterialien, die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, die der Kohlenstofflegierungsstähle. Diese Stähle unterscheiden sich von Maraging-Stählen und anderen härtbaren Stählen, die häufig durch Abschrecken von einer hohen Temperatur von mehr als 815°C (1500°F) weichgemacht und durch späteres Aussetzen auf "Zwischentemperaturen in der Größenordnung von 480° bis 650°C (900° bis 1200°F) gehärtet werden, die im angemessenen Rahmen den Brenntemperaturen der erfindungsgemäßen Vakuum-Lichtbogenvorrichtungen gut entsprechen. Kohlenstofflegierungsstähle dagegen, die beispielsweise durch Vascojet lOOO CFM kurz dargestellt werden können, die ein Kohlenstofflegierungsstahl ist, der von der Vanadium Alloy Steel Co., Latrobe, Pennsylvania, U.S.A., erhältlich ist und etwa 0,40 % Kohlenstoff, 5,0 % Chrom, 3 % Molybdän, 0,5 % Vanadium und den Rest Eisen enthält, werden durch Abschrecken von einer hohen Temperatur (982 bis 1O38°C für Vascojet) gehärtet und später getempert, um die Härte leicht herabzusetzen und die Duktilität zu erhöhen, indem sie Zwischentemperaturen ausgesetzt werden, wie sie beim Ausheizen der erfindungsgemäßen Vakuum-Lichtbogenvorrichtungen verwendet werden.In general, another class of ferrous alloy materials that can be used in accordance with the present invention is that of carbon alloy steels. These steels differ from maraging steels and other hardenable steels, which are often softened by quenching from high temperatures in excess of 815 ° C (1500 ° F) and subsequent exposure to "intermediate temperatures on the order of 480 ° to 650 ° C (900 ° to 1200 ° F) which, within reasonable limits, correspond well to the firing temperatures of the vacuum arc devices of the invention Co., Latrobe, Pennsylvania, USA and containing approximately 0.40% carbon, 5.0% chromium, 3 % molybdenum, 0.5% vanadium and the balance iron, are quenched from a high temperature (982 to 1038 ° C for Vascojet) and later tempered to slightly lower the hardness and increase the ductility by exposing them to intermediate temperatures such as be can be used in baking out the vacuum arc devices of the invention.

Die Wichtigkeit der Duktilität in Lichtbogenelektroden von erfindungsgemäßen Vakuum-Lichtbogenvorrichtungen kann nicht stark genug betont werden. Die enormen Schock- bzw. Stoßbeanspruchungen, die durch die elektromagnetischen Kräfte aufgrund der Kiloampere führenden Lichtbögen hervorgerufen werden, können auch starkeThe importance of ductility in arc electrodes of the invention Vacuum arc devices cannot be stressed enough. The enormous shock and shock loads the electric arcs caused by the electromagnetic forces due to the kiloampere can also be strong

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Lichtbogenelektrodenstrukturen deformieren. Wenn die Strukturen lediglich hart gemacht werden, können sie spröde sein und wenn sie beansprucht werden, können sie Risse bilden oder brechen. Die Vorteile der Erfindung werden nur erreicht, wenn das verwendete harte eisenhaltige Material genügend duktil ist, wie es hier festgelegt 1st, um den Stoßkräften zu widerstehen und diese zu absorbieren, ohne deformiert oder zersprengt zu werden.Deform arc electrode structures. If the structures are merely made hard, they can be brittle and if so If they are stressed, they can crack or break. The advantages of the invention are only achieved if that is used hard ferrous material is sufficiently ductile as specified here It is designed to withstand and absorb impact forces without being deformed or shattered.

Für den Fachmann wird deutlich, daß mit der Eröffnung von Möglichkeiten für harte, duktile eisenhaltige Legierungen, wie z.B. ausscheidungsgehärtete Maraging-Stähle, TRIP-Stähle und Kohlenstoffstähle, deren kristalline Korngröße und andere metallurgische Eigenschaften bei Vergütungstemperaturen geändert werden können, die angemessenen Temperaturen für das Ausheizen von erfindungsgemäßen Vakuum-Lichtbogenvorrichtungen entsprechen, daß somit die vorliegende Erfindung mit zahlreichen derartigen Stählen durchgeführt werden kann, von denen viele für die erhöhte Festigkeit, Härte und Duktilität sorgen, die wünschenswert sind und in Einklang stehen mit der Erzielung stabilerer Vakuum-Lichtbogenstrukturen, um ein größeres Stromführungsvermögen und eine größere dielektrische Festigkeit zu erreichen. Demzufolge liegt es durchaus im Rahmen des Durchschnittsfachmanns auf dem Gebiet der Metallurgie, die Lehren der vorliegenden Erfindung auf die Verwendung bei einer unbegrenzten Zahl von Eisenlegierungen anzuwenden, um verbes-' serte Vakuum-Lichtbogenvorrichtungen zu schaffen.It is clear to the person skilled in the art that with the opening of possibilities for hard, ductile ferrous alloys, such as precipitation hardened maraging steels, TRIP steels and carbon steels, whose crystalline grain size and other metallurgical properties can be changed at tempering temperatures, the appropriate temperatures for the annealing of vacuum arc devices according to the invention correspond to that thus the The present invention can be practiced with numerous such steels, many of them for the increased strength, Provide hardness and ductility that are desirable and consistent stand with the achievement of more stable vacuum arc structures, to a greater current carrying capacity and a greater dielectric To achieve strength. Accordingly, it is well within the ordinary skill of the art in metallurgy to apply the teachings of the present invention to use on an unlimited number of ferrous alloys to improve ' to create vacuum arc devices.

Just like the terms "hardness", "hard" and the like here and in the Claims used, they should have a tensile strength of

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mehr als 7 χ 10 kg/cm (100.000 psi) und vorzugsweise mehr alsmore than 7-10 kg / cm (100,000 psi) and preferably more than

10,5 χ 10³ kg/cm² (150 000 psi) bedeuten. Weiterhin sollen die Begriffe "große Duktilität", "duktil" und ähnliche, wie sie hier verwendet werden, eine Duktilität bedeuten, die eine prozentuale ^; Verlängerung einer Üblichen 5 cm (2 Zoll) langen Probe mit Standardquerschnitt von wenigstens 5 % und vorzugsweise 10 % zeigt.10.5 10 ³ kg / cm ² (150,000 psi). Furthermore, the terms "high ductility", "ductile" and the like, as used herein, are intended to mean a ductility which is a percentage ^; Shows elongation of a standard 5 cm (2 inch) long sample with a standard cross section of at least 5 % and preferably 10 %.

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Alle Prozentangaben der Zusammensetzungen sind In Gew.-% ausgedrückt .All percentages of the compositions are expressed in% by weight .

Wie vorstehend bereits ausgeführt wurde, besteht ein weiterer unerwarteter Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer hervorragenden dielektrischen Festigkeits-Rückgewinnungscharakteristik von eisenhaltigen Lichtbogenelektroden aus duktilen, härtbaren Stählen, wenn sie erfindungsgemäß fcenutzt werden. Fig.3 zeigt ein typisches Kurvenbild der Wiedergewinnung der elektrischen Festigkeit in Volt, die als eine Funktion der Zeit aufgetragen ist, nachdem ein Lichtbogen über gasfreie Lichtbogenelektroden einer speziellen Konfiguration überschlagen ist, die in erfindungsgemäßen Vakuum-Lichtbogenvorrichtungen verwendet ist, welche aus verschiedenen Elektrodenmaterialien hergestellt und unter identischen Versuchsbedingungen getestet sind. Wie aus dem Kurvenbild ersichtlich ist, steigt die Rückkehr der Spannungsfestigkeit von Lichtbogenelektroden, die aus kupfer- und eisenhaltigen Materialien hergestellt sind, schnell mit einer Geschwindigkeit von etwa 15 Kilovolt pro Mikrosekunde auf einer mehr oder weniger gradlinigen Charakteristik an und erreicht einen Sättigungswert bzw. verläuft horizontal auf einem Spannungswert, der von dem Material der Elektrode und dessen physikalischen Eigenschaften, hauptsächlich der Härte, abhängt, Wie aus dem Kurvenbild gemäß Fig. 3 auf einfache Weise deutlich wird, erreicht die für kupferhaltige Elektroden geltende Kurve einen Sättigungswert bei 30 Kilovolt, während diejenige Kurve, die Elektroden aus Vascomax 300-Maraging-Stahl als ein Beispiel für harte eisenhaltige Elektroden darstellt, nicht vor 80 Kilovolt einen Sättigungswert erreicht, was nahezu dreimal höher ist als der Sättigungswert für die Kupferelektroden. Somit ist es für Vorrichtungen, die erfindungsgemäß aufgebaut sind und derartige harte Eisenlegierungeelektroden verwenden, möglich, bei stark erhöhten Spannungen zu arbeiten, ohne daß die Gefahr eines ungewollten Überschlages besteht oder alternativ können für eine gegebeneAs noted above, there is another unexpected one Advantage of the device according to the invention in an excellent dielectric strength recovery characteristic of iron-containing arc electrodes made of ductile, hardenable steels when they are used in accordance with the invention. Fig. 3 Figure 3 shows a typical graph of electrical strength recovery in volts plotted as a function of time is after an arc flashes over gas-free arc electrodes of a special configuration, which is described in vacuum arc devices according to the invention are used, which are made from different electrode materials and tested under identical test conditions. Like from the As can be seen in the graph, the return of the dielectric strength of arc electrodes, which are made of copper- and iron-containing, increases Materials are manufactured rapidly at a rate of about 15 kilovolts per microsecond on one more or less linear characteristic and reaches a saturation value or runs horizontally on a voltage value, which depends on the material of the electrode and its physical Properties, mainly the hardness, depends, as can be seen in a simple manner from the graph according to FIG. 3, the curve that applies to copper-containing electrodes reaches a saturation value at 30 kilovolts, while the curve that applies to electrodes made from Vascomax 300 maraging steel is an example of hard represents ferrous electrodes, does not saturate before 80 kilovolts, which is nearly three times higher than that Saturation value for the copper electrodes. Thus, it is hard for devices constructed in accordance with the invention and such Use iron alloy electrodes, possible to work at greatly increased voltages without the risk of an unintentional A rollover exists or, alternatively, can be given for a given

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Halte- bzw. Betriebsspannung (holdoff voltage) die Lichtbogenelektroden viel enger aneinander angeordnet werden. Dieses Charakter ist ikum scheint mit der Härte der Elektrode verbunden zu sein , und ist deshalb ebenso in anderen harten eisenhaltigen Metallelektroden zu finden.Holding or operating voltage (holdoff voltage) the arc electrodes much closer together. This character is ikum seems to be related to the hardness of the electrode, and is therefore also found in other hard ferrous metal electrodes.

Im allgemeinen sind neben den oben beschriebenen Stählen viele j andere Stähle, wie Nickel, Chrom und andere .'ihn liehe Übergangs- j metalle enthalten, in hervorragender Weise geeignet, um die höchst* erstrebenswerten Temperatur- und Alterungshärtungscharakteristiken zu besitzen, die die Verwendung von eisenhaltigen Lichtbogen- | Elektrodenvorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung optimie- ίIn general, in addition to the steels described above, there are many other steels such as nickel, chromium and others contain metals, excellently suited to the highest * desirable temperature and age hardening characteristics owning the use of ferrous arcing | Electrode devices according to the present invention optimize ί

Erfindungsgemäß aufgebaute Vorrichtungen sind wiederholt in Be- ' trieb gesetzt worden, um in einem offenen Schaltkreis einer Span- ! nung von 100 000 Volt zu widerstehen. Im geschlossenen Zustand ; sind sie gleichbleibend erfolgreich mit einem Spitzenstrom von !According to the invention built up devices have been repeatedly set in loading 'drifted to an open circuit of a chip! withstand voltage of 100,000 volts. When closed; are they consistently successful with a peak current of!

33 000 Ampere betrieben worden. Dieser Strom ist mit Erfolg unter-j brechen worden, indem ein Lichtbogen zum Überschlag gebracht wur- j de, der einen Spannungsabfall von 50 Volt aufweist und der bei33,000 amps have been operated. This stream is successfully under -j broken by causing an arc to flash over j de, which has a voltage drop of 50 volts and which at

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einem ersten Stromnulldurchgang gelöscht worden ist, ohne daß ^; bemerkbare nachteilige Einwirkungen auf die Lichtbogenelektroden : entstanden. Die angelegte Spannung wurde ohne RUckzUndung ausge- ! halten.a first current zero crossing has been deleted without ^; noticeable adverse effects on the arc electrodes: developed. The applied voltage was switched off without re-ignition! keep.

Fig. 4 stellt eine erfindungsgemäße triggerbare Vakuum-Funkenstreckenvorrichtung 30 dar, die eine Modifikation der Vorrichtung gemäß Fig. 1 ist. In Fig. 4 sind die gleichen Bezugszahlen verwendet worden, um gleiche Teile zu bezeichnen. Die triggerbare Vakuum-Lichtbogenvorrichtung 30 enthält ein Mantelgehäuse 14 und dessen Bauteile, wie sie in Fig. 1 dargestellt sind. Zusätzlich ist eine Triggerelektrodenvorrichtung 31 mit ihrer einen Klemme elektrisch mit der unteren Endplatte 17 verbunden, sie enthält einen mit Metall plattierten und gekerbten Isolator 32, eineFig. 4 illustrates a triggerable vacuum spark gap device according to the invention 30 which is a modification of the device of FIG. The same reference numerals are used in FIG been used to denote like parts. The triggerable vacuum arc device 30 includes a shell housing 14 and its components, as shown in FIG. In addition, there is a trigger electrode device 31 with its one terminal electrically connected to the lower end plate 17, it includes a metal plated and grooved insulator 32, a

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Triggeranode 33 und ein Triggeranoden-Verbindungsstlick 34. Die Triggervorrichtung 31 kann zweckmäßigerweise irgendeine der Triggervorrichtungen sein, die in den US-Patentschriften 3 394 281, 3 465 192 und 3 465 205 beschrieben sind. Sie kann auch eine funktionell äquivalente Vorrichtung davon sein. Im Betrieb hat die Triggervorrichtung die Funktion, wenn die Elektrode 12 momentan negativ vorgespannt ist, einen positiven Impuls zum Triggeranodenleiter 34 aufzunehmen, wodurch ein Trigger-Lichtbogen zwischen der Triggeranode 33 und der Oberfläche der Elektrodenplatte 17 hergestellt wird, um die Injektion eines Elektronen-Ionenplasmas ; in das Volumen des Mantelgehäuses 14 zu bewirken und einen über- ; schlag an den entsprechenden Zwischenelektroden-Funkenstrecken 21 herbeizuführen, damit die zwischen den Klemmen 28 und 29 angeleg- ! te Hauptspännung parallele Lichtbögen herstellt. Die Menge der · parallelen Lichtbögen zwischen den einzelnen Elektrodenstäben 16 . und 18 der Elektrodenvorrichtungen 11 und 12 kann Ströme im Bereich von Hunderten von Kiloampere führen. Im Betrieb kann die ^: triggerbare Vakuum-Lichtbogenvorrichtung 30 normalerweise über ' einen Schaltungsteil geschaltet sein, der beispielsweise ein zu schützender Kondensator ist. Beim Auftreten einer überlast wird der Triggeranode 33 ein Signal zugeführt, um einen augenblicklichen Überschlag der Triggeranode 33 herbeizuführen, wodurch die Leitung durch die triggerbare Funkenstrecke hindurch kurzgeschlossen wird, während der Fehler, der die transiente Spannung verursacht hat, beseitigt wird oder während der transiente Vorgang, beispielsweise eine durch Blitzschlag hervorgerufene transiente Spannung, vorübergeht. Beim Auftreten des nächsten Nulldurchganges kondensieren Leitungsteilchen, welches die metallischen Partikelchen sind, die von den Lichtbogen-Elektrodenvorrichtungen ausgestossen werden, auf dem Mantel und den Elektroden. Dies erfolgt sehr rasch in Anbetracht der beschriebenen Eigenschaft der erfindungsgemäßen eisenhaltigen Lichtbogen-Elektrodenmaterialien, die ihre dielektrische Festigkeit sehr schnell zurückzugewinnen. In der nächsten Halbwolle der Wechselspannung tritt dann keine Rück-Trigger anode 33 and a trigger anode connector 34. The triggering device 31 may conveniently be any of the triggering devices described in U.S. Patents 3,394,281, 3,465,192 and 3,465,205. It can also be a functionally equivalent device thereof. In operation, the trigger device has the function, when the electrode 12 is momentarily negatively biased, to receive a positive pulse to the trigger anode conductor 34, whereby a trigger arc is produced between the trigger anode 33 and the surface of the electrode plate 17 in order to inject an electron-ion plasma ; to effect in the volume of the jacket housing 14 and an over-; impact on the corresponding interelectrode spark gaps 21 so that the between terminals 28 and 29 applied! te main voltage produces parallel arcs. The amount of parallel arcs between the individual electrode rods 16. and 18 of the electrode devices 11 and 12 can carry currents in the range of hundreds of kiloamps. Triggerable vacuum arc device 30 may be connected in a circuit part of 'normally, for example, a capacitor is to be ^protected: in operation the can. If an overload occurs, a signal is fed to the trigger anode 33 in order to bring about an instantaneous flashover of the trigger anode 33, as a result of which the line is short-circuited through the triggerable spark gap while the fault that caused the transient voltage is eliminated or during the transient process , for example a transient voltage caused by a lightning strike, passes. When the next zero crossing occurs, conduction particles, which are the metallic particles ejected from the arc electrode devices, condense on the jacket and the electrodes. This takes place very quickly in view of the described property of the iron-containing arc electrode materials according to the invention, which regain their dielectric strength very quickly. In the next half-wool of the alternating voltage there is then no reverse

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Zündung des Lichtbogens auf und die Vorrichtung bleibt in dem
nicht-leitenden Gleichgewichtszustand, bis der nächste Triggervorgang auftritt.Ignition of the arc and the device remains in that
non-conductive state of equilibrium until the next trigger event occurs.

Fig. 5 stellt einen erfindungsgemäß aufgebauten Vakuumschalter
dar. Hauptsächlich umfaßt der Schalter 40 gemäß Fig. 4, in der
gleiche Bezugszahlen verwendet sind, um im Verhältnis zur Vorrichtung gemäß Fig. 1 gleiche Bauteile zu bezeichnen, <»Jne Anordnung aus einem Paar Lichtbogen-Elektrodenvorrichtungen 11, 12,
die aus harten, duktilen eisenhaltigen Materialien hergestellt sind, wie sie vorstehend beschrieben wurden. Er enthält aber auch ! ein Paar stumpf aufeinanderstoßende elektrische Kontaktstucke 41', j 42, die Mittel zur Erzeugung eines Elektronen-Ionenplasmas inner- ! halb der Lichtbogenkammer des Mantelgehäuses 40 bilden. Diese j Vorrichtung kann in einem normalerweise geschlossenen Schaltzu- !Fig. 5 shows a vacuum switch constructed in accordance with the invention
Mainly comprises the switch 40 of FIG. 4, in the
the same reference numerals are used to denote the same components in relation to the device according to FIG.
made from hard, ductile ferrous materials as described above. But it also contains! a pair of butt juxtaposed electrical contact pieces 41 ', j 42, the means for generating an electron-ion plasma inside! half of the arc chamber of the jacket housing 40 form. This j device can be in a normally closed circuit!

stand verwendet werden, und die Starterelektroden 41 und 42, die j auf entsprechende Weise auf einem starren Trägerstab 43 und einem ' bewegbaren Trägerstab 44 montiert sind, der durch einen Falten- j balg 45 mit einem nicht gezeigten Betätigungsarm verbunden 1st, ' führen den stationären Strom. |stand can be used, and the starter electrodes 41 and 42, the j in a corresponding manner on a rigid support rod 43 and a ' movable support rod 44 are mounted, which is connected by a bellows 45 to an actuating arm, not shown, ' lead the stationary current. |

Wie bereits ausgeführt wurde sind die eisenhaltigen Materialien ; gemäß der vorliegenden Erfindung nicht geeignet, einen statlonä- ,As already stated, the ferrous materials are; not suitable according to the present invention, a statlonä-,

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ren Starkstrom in erfindungsgemäßen Vakuum-Lichtbogenvorrichtun- gen zu führen. In einer derartigen Anordnung sind deshalb die
Mittelabschnitte 46 und 47 der Trägerstäbe 43 bzw. 44 normaler- j weise aus Kupfer, Silber, einer Legierung oder einem äquivalenten ' Leiter hergestellt, der einen kleinen spezifischen Widerstand auf-j weist, so daft keine übermäßige Erwärmung und andere nachteilige j Wirkungen hervorgerufen werden. Solche Kupfermaterialien und ; äquivalente Materialien mit einem kleinen spezifischen Widerstand ; sind jedoch nicht in idealer Weise geeignet, wenn die Vorrich- jRen high current to lead in vacuum arc devices according to the invention. In such an arrangement are therefore the
Central portions 46 and 47 of the support rods 43 and 44, respectively, are normally made of copper, silver, an alloy, or an equivalent conductor that has a low resistivity so as not to cause excessive heating and other adverse effects . Such copper materials and; equivalent materials with a small specific resistance; however, are not ideally suited when the device j

tung unter Lichtbogenzuständen arbeitet. Sollte dies auftreten,tion works under arcing conditions. Should this occur

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könnte der Dampfdruck des Kupfers oder der kupferhalt igen Legierung die Emission von Kupfer oder einem anderen Dampf bewirken, der sich auf der Oberfläche der eisenhaltigen Lichtbogenelektrode und den Abschirmungsteilen der Vorrichtung niederschlägt, um so die dielektrische Festigkeit und die Eigenschaften hinsichtlich der Wiedergewinnung der dielektrischen Festigkeit der Vorrichtung zu verschlechtern. Demzufolge sind in einer derartigen Vorrichtung ein Paar U'ncrzugsteile 48 und 49, die beispielsweise einr Zylinderform haben können, durch Preßsitz oder auf andere Welse aufgebracht, damit sie jede Oberfläche der sich innerhalb des Mantelgehäuses 14 befindlichen Stützstäbe 43 und 44 vollständig umschilessen, so daß die einzigen Materialien, die während des Betriebes dem Starkstrom-Lichtbogen ausgesetzt sind, eisenhaltige Materialien sind.could be the vapor pressure of the copper or the copper-containing alloy cause the emission of copper or other vapor settling on the surface of the ferrous arc electrode and precipitates the shielding parts of the device so as to improve dielectric strength and properties the recovery of the dielectric strength of the device. Accordingly, in such a device a pair of U'ncrzugsteile 48 and 49, for example a cylindrical shape may have, applied by press fit or other catfish so that they completely encircle every surface of the support rods 43 and 44 located within the jacket housing 14, so that the only materials that are exposed to the high-voltage arc during operation are ferrous materials are.

Im Betrieb befindet sich die Vorrichtung 40 gemäß Fig. 5 normalerweise in einem geschlossenen Schaltzustand, in dem ein Strom durch die Stutzstäbe 43 und 44 und über die Kontaktstücke 41 und 42 fließt, die, wie vorstehend beschrieben wurde, eisenhaltig sind, die aber eine minimale Dicke aufweisen, um keine unnötige Erwärmung herbeizuführen. Beim Auftreten eines Fehlers oder eines anderen Grundes zur Unterbrechung des Stromflusses innerhalb des Schaltkreises kann ein nicht gezeigtes mechanisches System betätigt werden, um den bewegbaren Trägerstab 44 nach außen zu drükken, wie es durch den Pfeil 50 angegeben ist, damit zwischen den nun getrennten Starterelektroden 41 und 42 eine Funkenstrecke gebildet wird. Wenn der Abstand zwischen den Starterelektroden 41 und 42 die Ausdehnung der Funkenstrecken 21 zwischen den entsprechenden stabähnlichen Teilen 16, 18 der Lichtbogen-Elektrodenvorrichtungen 11 und 12 überschreitet, wird insbesondere im Hinblick auf die normale Charakteristik der stumpf aufeinander treffenden Elektroden, einen Lichtbogen nach außen zu drücken, der Lichtbogen auf die Anordnung der parallelen Stäbe übertragen und überIn operation, the device 40 shown in FIG. 5 is normally in a closed switching state in which a current flows through the support rods 43 and 44 and over the contact pieces 41 and 42 which, as described above, contain iron but which have a minimum thickness in order not to cause unnecessary heating. When an error or a Another reason for interrupting the flow of current within the circuit can be actuated by a mechanical system (not shown) are to push the movable support rod 44 outwardly, as indicated by arrow 50, so that between the now separate starter electrodes 41 and 42 a spark gap is formed. When the distance between the starter electrodes 41 and 42 the extension of the spark gaps 21 between the respective rod-like parts 16, 18 of the arc electrode devices 11 and 12 is exceeded, especially with regard to the normal characteristic of the butt-meeting Electrodes to push an arc outward, transfer the arc to the array of parallel rods and across

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die parallelen Pfade 21 gemäß Fig. 2 zwischen den entgegengesetzt gepolten parallelen Stäben der Lichtbogen-Elektrodenvorrichtungen 11 und 12 verteilt. Dieser Zustand besteht bis. zum Auftreten eines Nulldurchganges des Stromes, wie es bereits beschrieben worden ist, und zum Zeitpunkt des Stromnulldurchganges wird der Lichtbogen gelöscht.the parallel paths 21 according to FIG. 2 between the oppositely polarized parallel rods of the arc electrode devices 11 and 12 distributed. This condition persists until. to the occurrence of a Zero crossing of the current, as already described is, and at the time of the current zero crossing the arc is extinguished.

Unter gewissen Umständen kann die Verzögerung, die durch die mechanische Handhabung der Starterelektroden 41 und 42 und die Trägerstäbe dafür hervorgerufen wird, für den Betrieb der Vorrichtung nicht schnell genug sein. Wenn sich somit die Vorrichtung in einem normalerweise offenen Schaltzustand befindet, kann ein triggerbarer Vakuumschalter mit dem Zusatz der Triggerelektrodenstruktur arbeiten, wie sie in der triggerbaren Vakuum-Funkenstreckenvorrichtung 30 gemäß Fig. 4 beschrieben ist, die beim Auftreten eines Fehlers oder einer überspannung augenblicklich betätigt werden kann, um die Vorrichtung in den geschlossenen Schaltzustand zu bringen und eine Verteilung des Fehlerstromes über die Stabanordnung der Vorrichtungen 11, 12 zu bewirken, und zwar selbst bevor die sich nähernden Starterelektroden 41 und 42 Gelegenheit haben, sich zu schließen und den Fehlerstrom zu führen.In some circumstances the delay caused by the mechanical Handling of the starter electrodes 41 and 42 and the support rods therefor is caused for the operation of the device not be fast enough. Thus, when the device is in a normally open switching state, a triggerable vacuum switches work with the addition of the trigger electrode structure as they do in the triggerable vacuum spark gap device 30 according to FIG. 4 is described, which is actuated immediately when a fault or overvoltage occurs can be to bring the device into the closed switching state and a distribution of the fault current over the To effect rod arrangement of the devices 11, 12, even before the approaching starter electrodes 41 and 42 opportunity have to close and conduct the fault current.

Aus der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, daß die Erfindung auf verschiedenartige Vorrichtungen anwendbar ist, die alle als Vakuum-Lichtbogenvorrichtungen charakterisiert sind, die aber Schalter, Wiedereinschalter, Funkenstrecken, getriggerte Vakuum-Funkenstrecken oder ähnliches sein können.From the foregoing description it is clear that the invention is applicable to a variety of devices, all characterized as vacuum arc devices, but which Switches, restart switches, spark gaps, triggered vacuum spark gaps or the like.

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Claims

Expectations

IJ vacuum arc device for guiding heavy currents High voltages, characterized by

a) a hermetically sealed housing (14) which is evacuated to a pressure of 10 ~ Torr or less,

b) a first primary arc electrode group (11) which is arranged within the jacket housing and a first A plurality of spaced apart, essentially parallel, rod-like electrode parts (16) with smooth Has arc surfaces which are essentially perpendicular to a first common base part (15),

c) a second primary arc electrode group (12) which is arranged within the jacket housing and a second A plurality of spaced apart, essentially parallel, rod-like electrode parts (18) with smooth arc surfaces which run substantially perpendicular to a second common base part (17) and in alternating sequence between the spaced apart electrode parts (16) of the first arc electrode group (11) are layered, with

d) the first and second spaced apart electrode parts (16, 18) are arranged in such a way that they have a ring-like shape Form an arrangement of electrode parts within the jacket housing and an alternating polarity on the ring own, and

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e) the electrode groups (Ii, 12) have a hard, ductile iron-containing material that is essentially free
of sorbed gases and gas-forming impurities
is so that there are arc current densities of about

2OO amps / cm for a half-wave of the mains alternating voltage withstands any substantial amount of gaseous material without emission,

f) shielding means (24, 25, 26) surrounding the arc electrode parts and arcing on the interior of which limit and

g) means (28, 29) for connecting the arc electrode groups (11, 12) with an electrical load.

Device according to Claim 1, characterized in that the first electrode group (11) has one
upper base part (15) and numerous downwardly depending, smooth surface having, rod-like electrode parts (16), and the second electrode group (12) has a base part (17) and numerous upright, rod-like electrode parts having a smooth surface
(18).

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that each of the ferrous electrode groups (11, 12) consists of vacuum-melted steel.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that 'that the iron-containing electrode groups (11,

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12) made of hardened steel with a hardness greater than 30

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Rockwell C, a yield strength greater than about 7 χ 10 kg / cm

and a ductility exhibiting an elongation of at least about 5% of a 5 cm long test specimen Standard cross-section.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the ferrous groups (11, 12) consist of ' hardened steel, its hardness and Yield strength increases during vacuum bakeout, which is used in the manufacture of vacuum arc devices will.

6. Apparatus according to claim 4, characterized in that the ferrous material is precipitation hardened.

7. Apparatus according to claim 5, characterized in that the heating temperatures approximately between 480 and 650 ° C and applied for 5 to 24 hours are.

8. Apparatus according to claim 4, characterized in that the ferrous material is a steel with deformability caused by transformation (transformation induced plasticity).

9. Apparatus according to claim 5, characterized in that the hardness after baking in a vacuum

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is at least about 40 Rockwell C and of a stretching

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limit of at least about 10.5 χ 10 kg / cm.

10. The device according to claim 4, characterized in that the ferrous metal is steel produced by maraging.

11. The device according to claim 4, characterized in that the ferrous material is carbon alloy steel with 0.2 to 0.6 wt% carbon.

12. The device according to claim 2, characterized in that further means for manufacturing an arc between the arc electrode groups by forming an electron-ion plasma between the Electrode parts is provided.

13. The apparatus according to claim 12, characterized in that it is a triggerable vacuum spark gap device (30) and the device for supplying an electron-ion plasma is a trigger electrode device (31) is.

14. The apparatus according to claim 12, characterized in that it is a vacuum switch (40) and the device for supplying an electron-ion plasma is a starter electrode device (41, 42) through which a starter arc discharge can be produced.

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15. The apparatus according to claim 14, characterized in that the starter electrode device is a Forms pair of arc electrodes, which is arranged approximately on the longitudinal axis of the arrangement.

16. The device according to claim 15, characterized that the starter electrodes (41, 42) are formed from the same materials as the primary arc electrode groups (11, 12).

17. The device according to claim 15, characterized in that the starter electrodes also have a Have trigger electrode.

18. The device according to claim 15, characterized in that the starter electrodes are on a pair
Arc support parts (43, 44) are held, the outer surfaces of which consist essentially of ferrous material.

19. The device according to claim 4, characterized in that the ferrous groups of one
heat-treated steel are made, its ductility
increases during the vacuum bake used in the manufacture of vacuum arc devices at temperatures of about 500 ° to 600 ° C.

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