DE3636966A1

DE3636966A1 - VACUUM POWER DISCONNECT SWITCH AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME

Info

Publication number: DE3636966A1
Application number: DE19863636966
Authority: DE
Inventors: Joseph Carl Sofianek; Jun George Polinko
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1985-11-08
Filing date: 1986-10-30
Publication date: 1987-05-14
Also published as: GB2182804A; JPS62150620A; CN86106540A; GB8622951D0

Description

Die Erfindung betrifft einen Vakuumleistungstrennschalter und insbesondere das Zusammenbauen von Hüllenteilen eines solchen Leistungstrennschalters.The invention relates to a vacuum circuit breaker and in particular the assembly of shell parts one such circuit breaker.

Vakuumleistungstrennschalter weisen eine evakuierte Hülle von im wesentlichen zylindrischer Konfiguration und mit ent gegengesetzten Endteilen auf. Die Endteile tragen eine be wegliche Stange bzw. eine feste Stange, welche jeweils einen Kontakt tragen. Die Bewegung der beweglichen Stange bewirkt das Schließen und Öffnen der Kontakte. Die Hülle weist me tallische Teile und Isolierteile zum elektrischen Voneinan derisolieren der beweglichen und der festen Stange auf. Die se Teile müssen aneinander befestigt werden, um ein Hüllen gebilde mit hoher mechanischer Festigkeit und hohem Wärmewi derstand zu schaffen, das seine hermetischen Abdichtungen behält, so daß das innere Vakuum aufrechterhalten wird. Die Hüllenteile werden üblicherweise in flächigem Kontakt mit einander verbunden, wobei die Stirnfläche des einen Teils durch Hartlöten an der Stirnfläche des anderen Teils be festigt wird. Die Verbindung zwischen den Teilen muß aus reichend abgedichtet sein, d.h. ausreichend dicht hartver lötet sein, um Lecks zu verhindern. Selbst kleine Lecks kön nen zum Versagen der Vorrichtung führen. Es ist daher er wünscht, die Anzahl von miteinander verbundenen Hüllentei len und daher die Anzahl von hartverlöteten Hüllenteilen zu minimieren, um so die Gefahr von Lecks und Ausfällen zu reduzieren.Vacuum circuit-breakers have an evacuated cover of essentially cylindrical configuration and with ent opposite end parts. The end parts have a be movable rod or a fixed rod, each one Wear contact. The movement of the movable rod causes closing and opening the contacts. The envelope shows me metallic parts and insulating parts for electrical separation to insulate the movable and fixed rods. The These parts have to be fastened together in order to be enveloped structures with high mechanical strength and high heat resistance able to create its hermetic seals retains so that the internal vacuum is maintained. The Shell parts are usually in flat contact with joined together, the end face of one part by brazing on the face of the other part is consolidated. The connection between the parts must be made be adequately sealed, i.e. sufficiently tight be soldered to prevent leaks. Even small leaks can lead to failure of the device. It is therefore he wishes the number of connected shell parts len and therefore the number of brazed sleeve parts to minimize the risk of leaks and failures to reduce.

Die Hüllenteile werden bei hohen Temperaturen in dem unge fähren Bereich von 800 bis 1050°C aneinander befestigt, d.h. durch Hartlöten miteinander verbunden und sind daher während ihres Zusammenbaus thermischer Ausdehnung ausge setzt. Wenn ungleiche Materialien, d.h. ein Isolierteil und ein metallisches Teil, die unterschiedliche Wärmeausdeh nungskoeffizienten haben, aneinander befestigt werden, be steht die Gefahr, daß die unterschiedliche Wärmeausdehnung und die anschließende unterschiedliche thermische Kontrak tion Spannungen hervorrufen, die die Verbindung schwächen und zum späteren Reißen der Dichtung führen. Selbst ein kleiner Riß in einer Verbindung kann die Abdichtung zerstö ren und somit den Leistungstrennschalter außer Betrieb setzen. Es wäre erwünscht, daß sämtliche Materialien der Hülle gleiche thermische Koeffizienten haben, damit unter schiedliche Ausdehnung und Zusammenziehung verhindert wer den. Die Hüllenteile müssen jedoch so gewählt werden, daß sie eine Vielzahl von Kenndaten und Leistungserfordernis sen erfüllen. Es ist deshalb schwierig, zufriedenstellende Isolier- und Metallteile zu gewinnen, die darüber hinaus im wesentlichen gleiche Wärmeausdehnungskoeffizienten ha ben.The shell parts are in the air at high temperatures for a range of 800 to 1050 ° C, i.e. bonded together by brazing and are therefore thermal expansion during their assembly puts. If dissimilar materials, i.e. an insulating part and a metallic part, the different thermal expansion have coefficient of performance, be attached to each other, be there is a risk that the different thermal expansion and the subsequent different thermal contract cause tension that weakens the connection and cause the seal to tear later. Yourself a small crack in a joint can destroy the seal Ren and thus the circuit breaker out of operation put. It would be desirable that all materials of the Envelope have the same thermal coefficient, so under who prevents different expansion and contraction the. However, the shell parts must be chosen so that they have a variety of characteristics and performance requirements meet. It is therefore difficult to be satisfactory Insulating and metal parts to win that beyond essentially the same coefficient of thermal expansion ha ben.

Es sind demgemäß unterschiedliche Lösungen erforderlich, um Spannungen verursachendes Reißen zu verhindern. Diese soll ten die Verfahren zum Zusammenbauen des Leistungstrenn schalters weder übermäßig komplizieren noch das Einfügen von Extrateilen in das Hüllengebilde erfordern. Die Anzahl der Hüllenteile und daher die Anzahl der Verbindungen zwi schen den Teilen sollte minimiert werden, um die Möglich keit von Lecks zu reduzieren.Accordingly, different solutions are required to Prevent tearing caused by tension. This should the procedures for assembling the power disconnect switch neither overly complicated nor inserting of extra parts in the shell structure. The number the shell parts and therefore the number of connections between parts should be minimized to the extent possible reduce leakage.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Leistungstrennschalter zu schaffen, dessen Hülle eine ausreichende Festigkeit und Steifigkeit hat, um atmosphärische Kräfte und mechanische Kräfte auszuhalten, die während der Betätigung der Kontak te ausgeübt werden, und so ausgebildet ist, daß Spannungen verursachendes Reißen minimiert wird.The object of the invention is a circuit breaker to create, whose shell has sufficient strength and Stiffness has to be atmospheric and mechanical Endure forces while operating the contact te are exercised, and is designed so that tensions causing tearing is minimized.

Weiter soll eine Leistungstrennschalterhülle mit metalli schen und isolierenden Teilen geschaffen werden, die in einer relativ spannungsarmen Verbindung flächig miteinan der verbunden sind.Furthermore, a circuit breaker cover with metalli and insulating parts are created, which in a relatively low-tension connection who are connected.

Ferner soll eine Leistungstrennschalterhülle geschaffen werden, welche ein zentrales zylindrisches Isolierteil und einstückige metallische Endteile hat, die mit ihm an jedem seiner entgegengesetzten Enden auf im wesentlichen span nungsarme Weise durch Hartlöten verbunden sind.Furthermore, a circuit breaker cover is to be created which are a central cylindrical insulating part and has one-piece metallic end pieces that fit with it on everyone its opposite ends on essentially span are connected by brazing.

Gemäß der Erfindung hat ein zylindrisches Gehäuse aus Iso liermaterial ein erstes und ein zweites metallisches End teil, die mit ihm auf dessen entgegengesetzten Seiten ver bunden sind. Die bewegliche und die feste Kontaktstange erstrecken sich durch das eine bzw. andere Endteil und sind durch diese gehaltert. Wenigstens eines der Endteile ist ein einstückiges Gebilde, das einstückig hergestellt ist, so daß es einen Endteil aufweist, der eine der Stangen trägt, und eine zylindrische Seitenwand, deren Stirnfläche an einer Stirnfläche des Gehäuses befestigt ist, beispiels weise durch Hartlöten. Dieses einstückige Gebilde muß aus reichend steif sein, um atmosphärische und mechanische Be tätigungskräfte auszuhalten. Ein zylindrischer Teil der Seitenwand, der sich von der Stirnfläche aus zu dem End teil erstreckt, hat eine Wanddicke, die in bezug auf die Wanddicke der anderen Teile des Endteils wesentlich redu ziert ist, um eine unterschiedliche thermische Verformung zwischen der zylindrischen Wand und dem isolierten Gehäuse zu ermöglichen. In einer bevorzugten Ausführungsform haben beide Endteile die oben beschriebene Konfiguration.According to the invention has a cylindrical housing made of Iso a first and a second metallic end part that ver with him on the opposite side are bound. The movable and the fixed contact rod extend through one or the other end part and are held by this. At least one of the end parts is a one-piece structure that is made in one piece, so that it has an end portion that is one of the rods bears, and a cylindrical side wall, the end face is attached to an end face of the housing, for example wise by brazing. This one-piece structure must be made be sufficiently rigid to be atmospheric and mechanical endure workers. A cylindrical part of the Sidewall that extends from the face to the end part extends has a wall thickness which is in relation to the Wall thickness of the other parts of the end part significantly reduced is adorned to a different thermal deformation between the cylindrical wall and the insulated housing to enable. In a preferred embodiment both end parts the configuration described above.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigtAn embodiment of the invention is as follows described in more detail with reference to the drawings. It shows

Fig. 1 eine Längsschnittansicht eines Va kuumleistungstrennschalters nach der Erfindung, Fig. 1 is a longitudinal sectional view of a Va kuumleistungstrennschalters according to the invention,

Fig. 2 eine auseinandergezogene Endansicht einer Endkappe und einer Endab schirmung mit einem Hartlötring, der benutzt werden kann, um diese Teile aneinander zu befestigen, und Fig. 2 is an exploded end view of an end cap and an Endab shield with a brazing ring that can be used to attach these parts together, and

Fig. 3 in auseinandergezogener Darstellung eine Schnittansicht von Teilen der Endkappe, des isolierten Gehäuses und des Hartlötringes. Fig. 3 is an exploded sectional view of parts of the end cap, the insulated housing and the brazing ring.

Die Erfindung ist bei Vakuumleistungstrennschaltern der in Fig. 1 gezeigten allgemeinen Bauart verwendbar. Der darge stellte Vakuumleistungstrennschalter weist eine hochevaku ierte Hülle 11 auf, die ein rohrförmiges Gehäuse 12 aus elektrischem Isoliermaterial und zwei metallische Endkappen 13 und 14 aufweist. Innerhalb der Hülle sind zwei relativ bewegliche Kontakte 15 und 16 angeordnet.The invention can be used in vacuum circuit breakers of the general type shown in FIG. 1. The Darge presented vacuum circuit breaker has a highly evacuated cover 11 , which has a tubular housing 12 made of electrical insulating material and two metallic end caps 13 and 14 . Two relatively movable contacts 15 and 16 are arranged within the shell.

Der Kontakt 15 ist ein stationärer Kontakt, der an einer stationären Kontaktstange 17 angebracht ist, die sich abge dichtet durch die obere Endkappe 13 erstreckt. Der Kontakt 16 ist ein beweglicher Kontakt, der an einer beweglichen Kontaktstange 18 angebracht ist, die sich frei durch eine zentrale Öffnung 19 in der unteren Endkappe 14 erstreckt.The contact 15 is a stationary contact which is attached to a stationary contact rod 17 , which extends through the upper end cap 13 in a sealed manner. The contact 16 is a movable contact that is attached to a movable contact rod 18 that extends freely through a central opening 19 in the lower end cap 14 .

Ein flexibler Metallfaltenbalg 22 bildet eine Abdichtung um die bewegliche Kontaktstange 18. Der Faltenbalg 22 ist an seinem oberen Ende 23 mit der beweglichen Kontaktstange 18 und an seinem unteren Ende 24 mit dem Umfang der unte ren Endkappe, der die zentrale Öffnung 19 begrenzt, ver bunden.A flexible metal bellows 22 forms a seal around the movable contact rod 18 . The bellows 22 is at its upper end 23 with the movable contact rod 18 and at its lower end 24 with the circumference of the lower end cap, which limits the central opening 19 , a related party.

Der gezeigte Leistungstrennschalter ist in seiner offenen Stellung, in der seine Kontakte 15 und 16 voneinander weg bewegt sind. Das Schließen erfolgt durch Bewegen der be weglichen Kontaktstange 18 nach oben, wodurch die Kontakte in gegenseitige Berührung gebracht werden. Das Öffnen, d.h. die Stromkreisunterbrechung erfolgt durch Absenken der be weglichen Kontaktstange 18 in die dargestellte Stellung.The circuit breaker shown is in its open position in which its contacts 15 and 16 are moved away from each other. The closing takes place by moving the movable contact rod 18 upwards, whereby the contacts are brought into mutual contact. The opening, ie the circuit break is carried out by lowering the movable contact rod 18 in the position shown.

Das Öffnen oder Trennen der Kontakte ergibt einen Lichtbo gen zwischen den Kontakten, der im allgemeinen ungefähr so lange andauert, bis der Strom auf natürliche Weise den Wert null erreicht hat. Zu dieser Zeit ist die Trennung abge schlossen. Die Lichtbogenbildung erzeugt Metalldämpfe, die sich auf umgebenden Oberflächen niederschlagen.Opening or disconnecting the contacts results in a light boil between the contacts, which is generally something like this takes a long time until the electricity naturally adds value has reached zero. At this time, the separation is gone closed. The arcing creates metal vapors that are reflected on surrounding surfaces.

Eine Faltenbalgabschirmung 29 ist vorgesehen, um den Fal tenbalg 22 vor den Metalldämpfen zu schützen.A bellows shield 29 is provided to protect the bellows 22 from the metal fumes.

Es ist offensichtlich wesentlich, einen Metalldampfnieder schlag auf dem isolierten Gehäuse 12 zu verhindern. Eine rohrförmige metallische Hauptabschirmung 26 bietet einen primären Schutz gegen diesen Niederschlag. Die Hauptab schirmung 26 ist an dem inneren Umfang des Isoliergehäu ses 12 konzentrisch befestigt. Das kann beispielsweise durch Metallklammern 27 erfolgen, die in gleichabständigen Punkten um den äußeren Umfang der Abschirmung 26 und in ihrer Längsmitte befestigt sind, beispielsweise durch Punktschweißen. Die Klammern 27 erfassen Vorsprünge 28, die von dem Gehäuse 12 nach innen vorstehen.It is obviously essential to prevent metal vapor deposition on the insulated housing 12 . A tubular metal main shield 26 provides primary protection against this precipitation. The Hauptab shield 26 is fixed to the inner periphery of the Isoliergehäu ses 12 concentrically. This can be done, for example, by means of metal clips 27 , which are fastened at equally spaced points around the outer circumference of the shield 26 and in the longitudinal center thereof, for example by spot welding. The brackets 27 engage protrusions 28 which protrude inward from the housing 12 .

Das isolierte Gehäuse 12 wird weiter vor dem Metalldampf niederschlag durch Endabschirmungen 32 und 33 geschützt. Die obere metallische Endabschirmung 32 und die untere metallische Endabschirmung 33 sind an der oberen Endkappe 13 bzw. unteren Endkappe 14 befestigt und erstrecken sich konzentrisch zwischen dem isolierten Gehäuse 12 und der Hauptabschirmung 26. Metalldämpfe, die aus den Enden der Hauptabschirmung 26 entweichen, werden daher durch die Endabschirmungen 32 und 33 daran gehindert, das isolier te Gehäuse 12 zu erreichen. Eine gleichzeitig eingereich te weitere deutsche Patentanmeldung der Anmelderin steht in Beziehung zur vorliegender Anmeldung. Diese weitere An meldung beschreibt Anordnungen zum Befestigen der Endab schirmungen 32 und 33 an der Hülle des Vakuumleistungs trennschalters.The insulated housing 12 is further protected from the metal vapor by end shields 32 and 33 . The upper metallic end shield 32 and the lower metallic end shield 33 are attached to the upper end cap 13 and lower end cap 14 , respectively, and extend concentrically between the insulated housing 12 and the main shield 26 . Metal vapors escaping from the ends of the main shield 26 are therefore prevented by the end shields 32 and 33 from reaching the insulated housing 12 . A further German patent application filed by the applicant is related to the present application. This further notification describes arrangements for attaching the end shields 32 and 33 to the envelope of the vacuum circuit breaker.

Das Hüllengebilde des Leistungstrennschalters weist das isolierte Gehäuse 12 und die Endkappen 13 und 14 auf, die an entgegengesetzten Enden des Gehäuses dicht befestigt sind. In einem Ausführungsbeispiel besteht das isolierte zylindrische Gehäuse 12 aus einer dichten, undurchlässigen, verlustarmen, vakuumdichten, einen hohen Aluminiumoxidge halt aufweisenden Keramik, die glasiert ist. Die entgegen gesetzten Stirnflächen 53 des Gehäuses 12 haben einen dün nen Metallüberzug 54 (Fig. 2 und 3) zum Erleichtern des Hartlötens. Es kann sich dabei um einen hochschmelzenden, d.h. gesinterten Metallüberzug mit einer Dicke von etwa 25,4 µm (1 mil) und einen dünneren galvanisch abgeschiede nen und gesinterten Nickelüberzug auf dessen Außenseite handeln. Die Keramik, die Glasur und der Metallüberzug müssen Temperaturen bis zu etwa 1000°C ohne Verschlech terung aushalten. In einer bevorzugten Ausführungform hat das Gehäuse 12 eine Höhe von etwa 101,6 mm (4 Zoll), einen Innendurchmesser von etw 116,84 mm (4,6 Zoll) und eine Wanddicke von etwa 6,35 mm (0,25 Zoll).The shroud of the circuit breaker has the insulated housing 12 and end caps 13 and 14 which are tightly attached to opposite ends of the housing. In one embodiment, the insulated cylindrical housing 12 consists of a dense, impermeable, low-loss, vacuum-tight, high-alumina ceramic that is glazed. The opposite end faces 53 of the housing 12 have a thin metal coating 54 (FIGS . 2 and 3) to facilitate brazing. It can be a high-melting, ie sintered metal coating with a thickness of approximately 25.4 µm (1 mil) and a thinner galvanically deposited and sintered nickel coating on the outside. The ceramic, the glaze and the metal coating have to withstand temperatures up to about 1000 ° C without deterioration. In a preferred embodiment, the housing 12 has a height of approximately 101.6 mm (4 inches), an inner diameter of approximately 116.84 mm (4.6 inches) and a wall thickness of approximately 6.35 mm (0.25 inches) .

Die Endkappen, d.h. die Endteile 13 und 14 bilden ein ein stückiges, im wesentlichen glocken- oder becherförmiges Ge bilde, das einen Endteil 51 und eine daran angeformte und an grenzende zylindrische Seitenwand 38 aufweist. Der Endteil hat die zentrale Öffnung 19, die eine Kontaktstange aufnimmt, und gekrümmte Abschnitte 52, welche in die Seitenwand 38 übergehen. Bei der oben erwähnten Ausführungsform haben die Endteile eine Höhe von etwa 50,80 mm (2 Zoll), und die zylin drische Seitenwand hat einen Innendurchmesser von etwa 121,92 mm (4,8 Zoll). Die Endteile sind aus Metallblech ge bildet, beispielsweise aus dem Stahlblech Nr. 304. Bei der oben erwähnten Ausführungsform hat das Metallblech eine Dicke von etwa 1,52 mm (0,06 Zoll). Diese Dicke wird gewählt, damit das Endteil eine ausreichende Festigkeit zum Tragen der Kontaktstange mit dem Kontakt und zum Aushalten des Atmosphärendrucks aufweist. Die Durchmesser der zylindri schen Seitenwand 38 und des isolierten Gehäuses 12 sind so gewählt, daß die Stirnfläche 55 der Seitenwand 38 an der Stirnfläche 53, d.h. an dem Metallüberzug 54 des Gehäuses 12 anliegt. Die Wand des Gehäuses 12 ist wesentlich dicker als die Wand der Endteile. Vorzugsweise befindet sich die Grenz fläche zwischen dem Gehäuse und jedem Endteil ungefähr in der Mitte zwischen der inneren und der äußeren Wandoberflä che des isolierten Gehäuses 12.The end caps, ie the end parts 13 and 14 form a one-piece, substantially bell-shaped or cup-shaped Ge, which has an end part 51 and an integrally formed on and adjacent cylindrical side wall 38 . The end part has the central opening 19 , which receives a contact rod, and curved sections 52 , which merge into the side wall 38 . In the above-mentioned embodiment, the end portions have a height of about 50.80 mm (2 inches) and the cylindrical side wall has an inside diameter of about 121.92 mm (4.8 inches). The end portions are formed from sheet metal, such as No. 304 steel sheet. In the above-mentioned embodiment, the sheet metal has a thickness of about 1.52 mm (0.06 inches). This thickness is chosen so that the end part has sufficient strength to support the contact rod with the contact and to withstand the atmospheric pressure. The diameter of the cylindri's side wall 38 and the insulated housing 12 are chosen so that the end face 55 of the side wall 38 abuts the end face 53 , ie on the metal coating 54 of the housing 12 . The wall of the housing 12 is much thicker than the wall of the end parts. Preferably, the interface between the housing and each end portion is approximately midway between the inner and outer wall surfaces of the insulated housing 12 .

Der oben angegebene Typ von Stahlblech ist nichtmagnetisch. Ein Magnetfluß wird während des Betriebes des Vakuumlei stungstrennschalters erzeugt. Dieser Fluß geht durch die Endplatten hindurch. Wenn die Endteile aus magnetisierbarem Material hergestellt wären, würden Wirbelströme erzeugt werden. Diese Wirbelströme würden unerwünschte Temperatur erhöhungen in den Endteilen hervorrufen.The above type of steel sheet is non-magnetic. A magnetic flux is generated during the operation of the vacuum line circuit breaker generated. This river goes through the End plates through. If the end parts are made of magnetizable If material were produced, eddy currents would be generated will. These eddy currents would become an undesirable temperature cause increases in the end parts.

Das isolierte Gehäuse 12 und die Endteile 13 und 14 haben unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten. Der Koef fizient der linearen Wärmeausdehnung des Gehäuses 12 reicht in dem interessierenden Temperaturbereich von 7,5 bis 9,0× 10^-6 Millimeter pro Millimeter pro Grad Celsius (7,5-9,0× 10^-6 Zoll pro Zoll pro Grad Celsius). Der Koeffizient der linearen Ausdehnung des Stahlblechs Nr. 304 der Endteile ist größer, d.h. beträgt ungefähr 17,3×10^-6 Millimeter pro Mil limeter pro Grad Celsius (17,3×10^-6 Zoll pro Zoll pro Grad Celsius).Während des Zusammenbaus der Leistungstrennschalter hülle, d.h. während des Verbindens der Stirnflächen der End teile 13 und 14 mit den Stirnflächen des Gehäuses 12 durch Hartlöten können die Hüllenteile auf eine Temperatur von un gefähr 1000° Celsius erhitzt werden. Das ergibt eine be trächtliche unterschiedliche Ausdehnung. Insbesondere beim Erhitzen des Gehäuses und des daran anstoßenden Endteils dehnt sich der Teil der zylindrischen Seitenwand 38, der der Grenzfläche benachbart ist, radial aus. Die Stirnfläche 55 der Seitenwand 38 wandert daher längs der Stirnfläche 53, d.h. längs des Metallüberzugs 54 des Gehäuses 12 zu der äuße ren Wandoberfläche des Gehäuses hin. Wenn die Hüllenbau gruppe abgekühlt wird, kühlt sich die schmelzflüssige Hart lötlegierung an der Grenzfläche zwischen dem Endteil und dem Gehäuse ab und erstarrt. Die Stirnfläche 55 des Endteils wird also mit der Stirnfläche und dem Metallüberzug des Ge häuses 12 hartverlötet. Während des Abkühlens kommt es zu unterschiedlicher Kontraktion zwischen dem Gehäuse 12 und der Seitenwand 38 des Endteils. Die Grenzfläche zwischen den Stirnflächen 53 und 55 ist jedoch nun hartgelötet und fest gelegt. Die Stirnfläche 55 des Endteils kann daher nicht radial nach innen längs der Stirnfläche des Gehäuses 12 wan dern. Demgemäß verformt sich der Seitenwandteil, der der Stirnfläche 55 benachbart ist, nach innen zu der Mittelachse des Leistungstrennschalters hin. Das erzeugt eine beträcht liche Beanspruchung an der Grenzfläche zwischen dem Endteil und dem Gehäuse. Diese Restspannung kann die hartgelötete Dichtung zwischen dem Endteil und dem Gehäuse zerreißen. Selbst kleine Risse können die Vakuumdichtung und somit die Funktionsfähigkeit des Vakuumleistungstrennschalters zer stören.The insulated housing 12 and the end parts 13 and 14 have different coefficients of thermal expansion. The coefficient of linear thermal expansion of the housing 12 ranges from 7.5 to 9.0 x 10 ^-6 millimeters per millimeter per degree Celsius (7.5-9.0 x 10 ^-6 inches per inch per degree Celsius) in the temperature range of interest ). The coefficient of linear expansion of the No. 304 steel sheet of the end parts is larger, that is, about 17.3 × 10 ^-6 millimeters per millimeter per degree Celsius (17.3 × 10 ^-6 inches per inch per degree Celsius) Assembling the circuit breaker cover, ie while connecting the end faces of the end parts 13 and 14 with the end faces of the housing 12 by brazing, the shell parts can be heated to a temperature of approximately 1000 ° Celsius. This results in a considerably different expansion. In particular, when the housing and the end portion abutting thereon are heated, the portion of the cylindrical side wall 38 that is adjacent to the interface expands radially. The end face 55 of the side wall 38 therefore migrates along the end face 53 , ie along the metal coating 54 of the housing 12 to the outer wall surface of the housing. When the shell assembly is cooled, the molten braze alloy cools down at the interface between the end part and the housing and solidifies. The end face 55 of the end part is thus brazed to the end face and the metal coating of the housing 12 Ge. During the cooling there is a different contraction between the housing 12 and the side wall 38 of the end part. The interface between the end faces 53 and 55 is now brazed and fixed. The end face 55 of the end part can therefore not wan radially inward along the end face of the housing 12 . Accordingly, the side wall portion adjacent the end face 55 deforms inward toward the center axis of the circuit breaker. This creates a considerable stress at the interface between the end part and the housing. This residual stress can tear the brazed seal between the end part and the housing. Even small cracks can destroy the vacuum seal and thus the functionality of the vacuum circuit breaker.

Gemäß der Erfindung wird die Wanddicke der zylindrischen Seitenwand 38 ausreichend reduziert, um die Spannung an der Grenzfläche zu minimieren. Die Wanddicke wird reduziert, um der Wand zu gestatten, sich ausreichend zu biegen, wodurch die Spannung minimiert wird, die sich sonst während des Er hitzens und Abkühlens während des Hüllenzusammenbaus ergeben würde. Die Wanddicke des gesamten Endteils kann jedoch nicht ausreichend reduziert werden. Diese Reduzierung würde das Endteil übermäßig schwächen. Weiter ist es unerwünscht, ein getrenntes, z.B. zylindrisches Teil reduzierter Wanddicke zwischen dem Endteil und dem Gehäuse vorzusehen. Das würde wenigstens eine zusätzliche kreisförmige Verbindung an jedem Ende der Hüllenbaugruppe erfordern. Bei solchen Verbindungen besteht immer die Gefahr von unvollkommenen Abdichtungen und von Vakuumdichtungsrissen, und zusätzlich erfordern sie zu sätzliche Kosten und Arbeit.According to the invention, the wall thickness of the cylindrical side wall 38 is reduced sufficiently to minimize the stress at the interface. The wall thickness is reduced to allow the wall to bend sufficiently, thereby minimizing the stress that would otherwise result during heating and cooling during sleeve assembly. However, the wall thickness of the entire end part cannot be reduced sufficiently. This reduction would unduly weaken the tail. Furthermore, it is undesirable to provide a separate, for example cylindrical part of reduced wall thickness between the end part and the housing. This would require at least one additional circular connection at each end of the sheath assembly. With such connections there is always the risk of imperfect seals and vacuum seal cracks, and in addition they require additional cost and labor.

Statt dessen ist gemäß der Erfindung die Wanddicke eines zy lindrischen Teils 56 der Seitenwand 38, der sich von der Stirnfläche 55 aus zu dem Endteil 51 des Endteils erstreckt, reduziert worden. Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wurde die äußere Wand so reduziert, daß der zylindrische Wandteil 56 eine Wanddicke von bis zu 5,08 mm (0,02 Zoll) hat. Seine Wanddicke beträgt daher nicht mehr als etwa die Hälfte der Dicke des verbleibenden Wandteils des Endteils.Instead, according to the invention, the wall thickness of a cylindrical part 56 of the side wall 38 , which extends from the end face 55 to the end part 51 of the end part, has been reduced. In the embodiment described above, the outer wall has been reduced so that the cylindrical wall portion 56 has a wall thickness of up to 5.08 mm (0.02 inches). Its wall thickness is therefore not more than about half the thickness of the remaining wall part of the end part.

In der oben beschriebenen Ausführungsform erstreckt sich der zylindrische Wandteil 56 über eine Länge von ungefähr 7,62 mm (0,3 Zoll) von der Stirnfläche 55 aus. Der dünnwandige zylindrische Teil 56 erstreckt sich also über nur einen sehr kleinen Teil der gesamten Höhe von beispielsweise 50,80 mm (2 Zoll) des Endteils. Der zylindrische Teil 56 ist aus reichend dünn und ausreichend lang, um ausreichendes Biegen zu gestatten und so die Restspannung an der Verbindungsstel le zwischen dem Endteil und dem Gehäuse zu minimieren. Umge kehrt hat es sich gezeigt, daß die reduzierte Wanddicke des zylindrischen Teils 56 ausreichend kurz und von ausreichen der Wanddicke ist, um den Festigkeitsverband des Hüllenge bildes des Leistungstrennschalters nicht zu beeinträchtigen. Die Endteile sind vorzugsweise durch eine Hartlötlegierung an dem isolierten Gehäuse 12 befestigt. Für diesen Zweck kann ein Hartlötring 57 zwischen die metallischen Stirnflä chen des Endteils und des isolierten Gehäuses eingefügt wer den. Der Hartlötring 57 wird vorzugsweise vor dem Hartlöten vorpositioniert, beispielsweise indem er durch Punktschweißen an der Stirnfläche 55 des Endteils befestigt wird. Das End teil mit seinem Hartlötring kann somit an dem Gehäuse 12 zum Hartlöten positioniert werden. Die in einer bevorzugten Aus führungsform benutzte Hartlötlegierung hat eine Schmelztem peratur von 925° Celsius und eine Erstarrungstemperatur von 880° Celsius.In the embodiment described above, the cylindrical wall portion 56 extends approximately 7.62 mm (0.3 inches) from the face 55 . The thin-walled cylindrical part 56 thus extends over only a very small part of the total height, for example 50.80 mm (2 inches) of the end part. The cylindrical part 56 is of sufficiently thin and long enough to allow sufficient bending and thus to minimize the residual stress at the connection point between the end part and the housing. Conversely, it has been shown that the reduced wall thickness of the cylindrical part 56 is sufficiently short and of sufficient wall thickness so as not to impair the bond strength of the circuit breaker. The end parts are preferably attached to the insulated housing 12 by a brazing alloy. For this purpose, a brazing ring 57 can be inserted between the metal end faces of the end part and the insulated housing. The brazing ring 57 is preferably pre-positioned before brazing, for example by being spot-welded to the end face 55 of the end part. The end part with its brazing ring can thus be positioned on the housing 12 for brazing. The brazing alloy used in a preferred embodiment has a melting temperature of 925 ° Celsius and a solidification temperature of 880 ° Celsius.

Das Zusammenbauen des Vakuumleistungstrennschalters kann folgendermaßen vor sich gehen. Die Endteile werden aus Me tallblech hergestellt, so daß sie frei von Risse erzeugen den Spannungen sind. Das Blech, z.B. Stahl Nr. 304, wird zu erst geglüht, d.h. erweicht. Das Endteil wird dann durch Gesenkschmieden in die beschriebene becher- oder glockenför mige Konfiguration mit dem Endteil 51 und der zylindrischen Wand 38 gebracht. Die Wand 38 wird dann zugeschnitten, um die ebene Stirnfläche 55 genau herzustellen. Anschließend wird ein Seitenwandteil 56 durch Wegschneiden, d.h. durch Reduzieren der Dicke eines Teils der zylindrischen Wand 38 wie beschrieben gebildet. Das Endteil wird erneut geglüht, bevor diese Schritte abgeschlossen sind, um sicherzustellen, daß das sich ergebende Endteil spannungsfrei ist.The vacuum circuit breaker can be assembled as follows. The end parts are made of tall sheet metal so that they are free of cracks and generate stress. The sheet, eg steel No. 304, is first annealed, ie softened. The end part is then die-forged into the described cup or glockenför-shaped configuration with the end part 51 and the cylindrical wall 38 . The wall 38 is then cut to accurately create the flat face 55 . A side wall portion 56 is then formed by cutting away, ie reducing the thickness of a portion of the cylindrical wall 38 as described. The end part is annealed again before completing these steps to ensure that the resulting end part is stress free.

Anschließend an das Herstellen der Endteile werden die in neren Teile unter Anwendung von herkömmlicher Technik zu sammengebaut. Beispielsweise können die Teile des stationä ren Endes und die Teile des beweglichen oder Betätigungs endes jeweils mit geeigneten Hartlötringen und -beilagen gesondert zusammengebaut werden. Bei Bedarf kann eine Endab schirmung in die Endkappe eingefügt werden, wie es in der oben erwähnten weiteren deutschen Patentanmeldung der Anmel derin beschrieben ist. Die stationäre und die bewegliche Bau gruppe können dann gesondert hartgelötet werden. Die Haupt abschirmung 26 kann in das Gehäuse 12 eingeführt und darin befestigt werden, beispielsweise durch die Klammern 27. Schließlich können die stationäre Baugruppe und die bewegli che Betätigungsbaugruppe an dem isolierten Gehäuse 12 auf die beschriebene Weise befestigt werden, so daß der Lei stungstrennschalter hartgelötet wird, der anschließend eva kuiert wird.Following the manufacture of the end parts, the inner parts are assembled using conventional technology. For example, the parts of the stationary end and the parts of the movable or actuating end can each be assembled separately with suitable brazing rings and inserts. If necessary, an end shield can be inserted into the end cap, as described in the applicant's further German patent application mentioned above. The stationary and the movable assembly can then be brazed separately. The main shield 26 can be inserted into the housing 12 and fastened therein, for example by the brackets 27 . Finally, the stationary assembly and the movable actuation assembly can be fastened to the insulated housing 12 in the manner described, so that the circuit breaker is brazed, which is then evauuated.

Claims

1. Vacuum circuit breaker, characterized by :

a) a cylindrical housing ( 12 ) made of insulating material and a first and a second metallic end part ( 13, 14 ) which are sealed to the housing at its opposite ends;
b) a movable and a fixed contact rod ( 17, 18 ) which extend through and are supported by the first and second end part;
c) wherein at least one of the end parts is a one-piece Ge form an end part ( 51 ) with a cylindrical side wall ( 38 ) formed thereon;
d) wherein the end part ( 51 ) carries one of the contact rods;
e) the cylindrical side wall ( 38 ) having an end face ( 55 ) attached to one of the opposite ends of the cylindrical housing ( 12 ),
f) wherein a cylindrical part ( 56 ) of the side wall ( 38 ), which extends from the end face ( 55 ) to the end part ( 51 ), has a wall thickness which is in relation to the wall thickness of the other parts of the cylindrical side wall and of the end part is significantly reduced so that there is a different thermal deformation between the cylindrical wall ( 38 ) and the insulated housing ( 12 ).

2. Vacuum circuit breaker according to claim 1, characterized in that at least one end part ( 13 , 14 ) is essentially cup-shaped.

3. Vacuum circuit breaker according to claim 1 or 2, characterized in that the wall thickness of the cylindrical part ( 56 ) is less than 60% of the wall thickness of the other parts of the cylindrical side wall ( 38 ) and the end part ( 51 ).

4. Vacuum circuit breaker according to claim 3, characterized in that the wall thickness of the cylindrical part ( 56 ) is less than 1.27 mm (0.05 inches).

5. The vacuum circuit interrupter according to claim 3 or 4, as by in that the height of the cylindrical part (56) of reduced thickness in the range of 2.54 mm (0.1 inches) to 12, 7 mm (0.5 inches) .

6. Vacuum circuit breaker according to one of claims 1 to 5, characterized in that the opposite ends of the cylindrical housing ( 12 ) have a metallized layer ( 54 ) and that the end face ( 55 ) of the cylindri's side wall ( 38 ) is substantially flat and through Brazing is connected to the metallized layer on one of the opposite ends of the cylindrical housing ( 12 ).

7. Vacuum circuit breaker according to one of claims 1 to 6, characterized in that at least one end part ( 13 , 14 ) is formed from sheet metal with a substantially uniform wall thickness and that the wall thickness of the cylindrical part ( 56 ) with respect to the uniform Wall thickness is reduced.

8. Vacuum circuit breaker according to claim 7, characterized in that the wall of the cylindrical part ( 56 ) is reduced on its outer circumference.

9. Vacuum circuit-breaker, characterized by:

a) a cylindrical housing ( 12 ) made of insulating material and a first and a second metallic end part ( 13 , 14 ) which are sealed to the housing at its opposite ends;
b) wherein each end part ( 13 , 14 ) is an integral structure from an end part ( 51 ) and an integrally formed cylindri's wall ( 38 );
c) wherein the end part ( 51 ) of the first and the second end part ( 13 , 14 ) carry a movable or a fixed contact rod ( 17 , 18 ) coaxially to the longitudinal central axis of the circuit breaker;
d) wherein the cylindrical side wall ( 38 ) of each end portion has:
- 1. an end face ( 55 ) attached to one of the opposite ends of the cylindrical housing ( 12 ); and
- 2. a cylindrical part ( 56 ) which extends from the end face ( 55 ) to the end part ( 51 ) and has a wall thickness which is thick with respect to the wall of the other parts of the cylindrical side wall ( 38 ) and the end part ( 51 ) is significantly reduced so that there can be a thermal deformation between the cylindrical wall ( 38 ) and the insulated Ge housing ( 12 ).

10. Circuit breaker according to claim 9, characterized in that the end parts ( 13 , 14 ) of sheet metal with a substantially uniform thickness, with the exception of the reduced th wall thickness of the cylindrical part ( 56 ), are formed.

11. Circuit breaker according to claim 10, characterized in that the end parts ( 13 , 14 ) are substantially cup-shaped.

12. Circuit breaker according to one of claims 9 to 11, characterized by a main shield ( 26 ) which is arranged concentrically around the movable and the fixed contact rod ( 17 , 18 ) and is attached to the cylindrical housing ( 12 ) made of insulating material.

13. Circuit breaker according to claim 12, characterized in that the cylindrical housing ( 12 ) has at least one inner projection ( 28 ) and that the main shield ( 26 ) has locking tabs ( 27 ) which are clamped to the inner projection.

14. Circuit breaker according to claim 12 or 13, characterized by a first and a second end shield ( 32 , 33 ) with a substantially conical configuration, which on the cylindrical side wall ( 38 ) of the first and second end part ( 13 , 14 ) attached are.

15. A method for producing a vacuum power isolating switch, the shell of which has metallic end parts which are connected by hard soldering to a cylindrical housing made of insulating material and carry contact rods, characterized by the following steps:

a) annealing sheet metal of predetermined wall thickness;
b) deforming the sheet metal into a substantially cup-shaped end part which has a perforated end part and a cylindrical wall formed thereon which ends in an end face;
c) reducing the wall thickness of a part of the cylindrical wall which he extends from the end face to the end part;
d) annealing the cup-shaped end part to make it stress-free;
e) inserting and brazing a contact rod assembly into the perforated end part;
f) providing a cylindrical insulating housing having a metallized coating on at least one of its ends;
g) Brazing the end face of the end part to the metallized coating of the cylindrical housing, whereby the part of the cylindrical wall, which has a reduced wall surface, deforms to remove residual stresses at the interface of the end part and the insulated housing.