Vakuumsehaltröhre

Die Erfindung betrifft eine Vakuumschaltröhre mit einem an einem feststehenden Kontaktbolzen angeordneten ersten Kontaktstück, einem an einem axial beweglichen Kontaktbolzen angeordneten zweiten Kontaktstück und einem aus einem elektrisch leitfähigen Material bestehenden ersten Dampf- schirm zum Schutz von Innenflächen eines Gehäuses der Vakuumschaltröhre vor Metalldampfabscheidungen .

Eine derartige Vakuumschaltröhre ist aus deutschen Offenle- gungsschrift DE 26 33 543 Al bekannt.

An Vakuumschaltröhren wird die Anforderung gestellt, hohe Ströme bei hohen Spannungen sicher zu schalten. Dabei muss die Spannungsfestigkeit bei ausgeschalteter Vakuumschaltröhre sowohl gegeben sein bezüglich des Abstandes zwischen den bei- den Kontaktstücken als auch bezüglich der Abstände zwischen den Kontaktstücken und anderen leitenden Teilen der Vakuumschaltröhre (beispielsweise leitenden Gehäuseteilen oder aus leitendem Material bestehenden Dampfschirmen) . Bei all diesen Abständen (Vakuumstrecken) muss die dielektrische Festigkeit höher sein als die auftretenden Spannungsbelastungen.

Zunehmend entsteht Bedarf nach Vakuumschaltröhren mit immer höheren Spannungsfestigkeiten. Solche hohen Spannungsfestigkeiten könnten erreicht werden durch eine Vergrößerung der Abstände (Verlängerung der Vakuum-Isolierstrecken) zwischen den Kontaktstücken bzw. zwischen den Kontaktstücken und den anderen leitenden Teilen der Vakuumschaltröhre. Jedoch würden sich bei einer solchen Vergrößerung der Abstände Vakuum- schaltröhren mit sehr großen Bauformen bzw. Bauvolumina ergeben, die unhandlich und in der Herstellung teuer sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vakuumschalt- röhre anzugeben, die eine hohe Spannungsfestigkeit aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei einer Vakuumschaltröhre der oben angegebenen Art der erste Dampfschirm an einem der Kontaktbolzen gehaltert ist und ge- genüber diesem Kontaktbolzen elektrisch isoliert ist. Bei dieser Vakuumschaltröhre ist besonders vorteilhaft, dass aufgrund des an dem einen Kontaktbolzen gehalterten und gegenüber diesem Kontaktbolzen elektrisch isolierten ersten Dampfschirms die benötigten Isolierabstände zwischen den an dem Kontaktbolzen gehalterten Kontaktstück und weiteren elektrisch leitenden Teilen der Vakuumschaltröhre kleiner sind als bei einer Vakuumschaltröhre ohne einen derartigen Dampfschirm. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass zwei elektrisch in Serie geschaltete Vakuum-Isolierstrecken (elektri- sehe Serienschaltung, elektrische Reihenschaltung von Vakuum- Isolierstrecken) eine höhere Spannungsfestigkeit aufweisen als eine einzige Vakuum-Isolierstrecke, deren Länge der Summe der Längen der beiden in Serie geschalteten Vakuum- Isolierstrecken entspricht. Die Ursache für dieses Verhalten liegt darin, dass die Spannungsfestigkeit im Vakuum in etwa proportional ist zur Wurzel aus der Länge der isolierenden Vakuumstrecke. Daher nimmt die Spannungsfestigkeit (Isolationsvermögen) einer Vakuumstrecke bei größer werdender Länge dieser Vakuumstrecke nur unterproportional, degressiv zu. Da- her ist es vorteilhaft, zwei oder mehrere (kürzere) Vakuum- Isolierstrecken elektrisch in Reihe zu schalten; dadurch lässt sich eine höhere Spannungsfestigkeit realisieren als mit einer einzigen Vakuum-Isolierstrecke größerer Länge. Der erste an dem Kontaktbolzen gehalterte und elektrisch gegenüber diesem Kontaktbolzen isolierte Dampfschirm (welcher das an dem Kontaktbolzen angeordnete Kontaktstück zumindest teilweise umgibt) unterteilt die zwischen dem Kontaktstück und anderen elektrisch leitenden Teilen der Vakuumschaltröhre bestehende Vakuum-Isolierstrecke in zwei elektrisch in Reihe geschaltete Vakuum-Isolierstrecken: Die erste Vakuum- Isolierstrecke erstreckt sich von dem Kontaktstück bis zu dem ersten Dampfschirm, die zweite Vakuum-Isolierstrecke erstreckt sich von dem ersten Dampfschirm bis zu dem weiteren elektrisch leitenden Teil der Vakuumschaltröhre (beispielsweise bis zu einem leitenden Gehäuseteil oder einem weiteren Dampfschirm) . Das Ende der ersten Vakuum-Isolierstrecke be- findet sich also an dem ersten elektrisch leitfähigen Dampfschirm; der Anfang der zweiten Vakuum-Isolierstrecke befindet sich ebenfalls an diesem Dampfschirm. Daher sind die beiden Vakuum-Isolierstrecken elektrisch in Reihe geschaltet.

Auf diese Art und Weise lässt sich bei gleichbleibendem Abstand zwischen dem Kontaktstück und dem elektrisch leitenden Teil der Vakuumschaltröhre (d. h. beispielsweise bei einem gleichbleibenden Durchmesser der zylinderförmigen Vakuumschaltröhre) eine höhere Spannungsfestigkeit erreichen. Durch die elektrisch isolierte Anordnung des ersten Dampfschirms gegenüber dem Kontaktbolzen wird ein sich frei einstellendes elektrisches Potential des ersten Dampfschirms (ein sogenanntes floatendes Potential) erreicht, so dass die Spannungsfestigkeit der Vakuumschaltröhre nicht durch den ersten Dampf- schirm selbst beeinträchtigt wird.

Darüber hinaus ergibt sich vorteilhafterweise aufgrund der Halterung des ersten Dampfschirms an dem einen Kontaktbolzen eine besonders einfach zu montierende Vakuumschaltröhre: Der erste Dampfschirm kann bereits vor der Montage der Vakuumschaltröhre an dem Kontaktbolzen montiert werden und später bei der Montage der Vakuumschaltröhre zusammen mit dem Kon- taktbolzen im Inneren des Vakuumschaltröhrengehäuses angeordnet werden. Dadurch ist es nicht notwendig, den einzelnen Dampfschirm im Inneren des Vakuumschaltröhrengehäuses zu montieren .

Die Vakuumschaltröhre kann auch so ausgestaltet sein, dass der erste Dampfschirm zwischen dem an dem einen Kontaktbolzen angeordneten Kontaktstück und einem elektrisch leitenden Teil der Vakuumschaltröhre angeordnet ist. Dadurch wird die Spannungsfestigkeit zwischen dem Kontaktstück und dem elektrisch leitenden Teil der Vakuumschaltröhre erhöht. Dabei kann das elektrisch leitende Teil sowohl gegenüber dem feststehenden Kontaktbolzen als auch gegenüber dem axial beweglichen Kontaktbolzen elektrisch isoliert sein. Durch die elektrische Isolierung des elektrisch leitenden Teils gegenüber dem fest- stehenden Kontaktbolzen und gegenüber dem axial beweglichen Kontaktbolzen kann erreicht werden, dass das elektrisch leitende Teil ein sich frei einstellendes elektrisches Potential aufweist (floatendes Potential) . Dadurch werden Verzerrungen des elektrischen Feldes und eine Verringerung der Spannungs- festigkeit durch das elektrisch leitende Teil der Vakuumschaltröhre vermieden. Vielmehr wird sich vorteilhafterweise das Potential dieses elektrisch leitenden Teils auf einen Wert zwischen dem Potential des feststehenden Kontaktbolzens und dem Potential des beweglichen Kontaktbolzens einstellen, so dass durch dieses mittlere elektrische Potential die an diesem elektrisch leitenden Teil beginnenden oder endenden Vakuum-Isolierstrecken nicht mit der vollen zu isolierenden Spannung belastet werden. Das elektrisch leitende Teil der Vakuumschaltröhre kann ein Teil des Gehäuses der Vakuumschaltröhre (beispielsweise ein Metalizylinder) oder ein zweiter Dampfschirm (beispielsweise ein im Mittenbereich der Vakuumschaltröhre angeordneter sogenannter Mitten-Dampfschirm) sein.

Die Vakuumschaltröhre kann so ausgestaltet sein, dass der zweite Dampfschirm an dem Gehäuse der Vakuumschaltröhre be- festigt ist.

Die Vakuumschaltröhre kann aber auch so ausgestaltet sein, dass der zweite Dampfschirm mechanisch mit dem ersten Dampfschirm verbunden und elektrisch gegenüber dem ersten Dampf- schirm isoliert ist. Ein derartiger zweiter Dampfschirm lässt sich besonders einfach und kostengünstig montieren, da dieser zweite Dampfschirm gemeinsam mit dem ersten Dampfschirm an dem entsprechenden Kontaktbolzen befestigt ist und mit diesem gemeinsam in das Gehäuse der Vakuumschaltröhre eingeführt werden kann. Durch die elektrische Isolierung des zweiten

Dampfschirms gegenüber dem ersten Dampfschirm wird erreicht, dass sich auch das Potential des zweiten Dampfschirms unabhängig von dem Potential des ersten Dampfschirms frei einstellt (floatendes Potential) . Dadurch wird die Vakuum- Isolierstrecke in weitere Teil-Vakuum-Isolierstrecken unterteilt, welche elektrisch in Reihe geschaltet sind. Die neue Teil-Vakuum-Isolierstrecke erstreckt sich von dem ersten Dampfschirm bis zum zweiten Dampfschirm. Dadurch wird die Spannungsfestigkeit der Vakuumschaltröhre nochmals erhöht.

Die Vakuumschaltröhre kann auch so ausgestaltet sein, dass ein dritter Dampfschirm zwischen dem ersten Dampfschirm und dem elektrisch leitenden Teil der Vakuumschaltröhre angeord- net ist. Ein solcher dritter Dampfschirm erhöht vorteilhafterweise durch eine weitere Unterteilung der Vakuum- Isolierstrecke in Teil-Vakuum-Isolierstrecken die Spannungsfestigkeit der Vakuumschaltröhre noch weiter.

Die Vakuumschaltröhre kann auch so aufgebaut sein, dass an dem anderen Kontaktbolzen mindestens ein weiterer Dampfschirm gehaltert ist und der mindestens eine weitere Dampfschirm gegenüber dem anderen Kontaktbolzen elektrisch isoliert ist. Durch mindestens einen derartigen weitere Dampfschirm wird vorteilhafterweise auf die bereits beschriebene Art und Weise auch bezüglich des anderen Kontaktbolzens und des an dem anderen Kontaktbolzen angeordneten Kontaktstücks die Spannungsfestigkeit der Vakuumschaltröhre erhöht.

Die Vakuumschaltröhre kann auch so ausgestaltet sein, dass die Anzahl der an dem anderen Kontaktbolzen gehalterten Dampfschirme der Anzahl der an dem einen Kontaktbolzen gehalterten Dampfschirme entspricht. Dadurch wird vorteilhafter- weise erreicht, dass beide Kontaktbolzen bzw. die an den beiden Kontaktbolzen angeordneten Kontaktstücke (d.h. das erste Kontaktstück und das zweite Kontaktstück) jeweils mit der gleichen Anzahl Dampfschirme versehen sind. Dadurch ergibt sich eine gleichartige Anordnung der in Serie geschalteten Teil-Vakuum-Isolierstrecken, wodurch der im Gehäuse der Vakuumschaltröhre zur Verfügung stehende Platz gut ausgenutzt wird kann und/oder eine gleichartige Feldverteilung entsteht.

Die Vakuumschaltröhre kann auch so aufgebaut sein, dass der kürzeste Abstand zwischen den an dem einen Kontaktbolzen gehalterten Dampfschirmen und den an dem anderen Kontaktbolzen gehalterten Dampfschirmen gleich oder größer der Hälfte des Maximalabstands zwischen dem ersten Kontaktstück und dem zweiten Kontaktstück ist, insbesondere kann der kürzeste Abstand zwischen den an dem einen Kontaktbolzen gehalterten Dampfschirmen und den an dem anderen Kontaktbolzen gehalterten Dampfschirmen zwischen 50 % und 70 % des Maximalabstands zwischen dem ersten Kontaktstück und dem zweiten Kontaktstück betragen. Bei einer derartigen Ausgestaltung der Dampfschirme ergibt sich vorteilhafterweise, dass die Dampfschirme die Kontaktstücke besonders gut umgreifen und dadurch - ohne Verringerung der Spannungsfestigkeit der Vakuumschaltröhre - ei- nen besonders effektiven Schutz der Innenflächen des Gehäuses vor Metalldampfabscheidungen realisieren. Aufgrund des sich frei einstellenden Potentials der Dampfschirme wird dabei vorteilhafterweise die Spannungsfestigkeit der Vakuumschaltröhre nicht verringert, da der Potentialunterschied zwischen den an dem einen Kontaktbolzen und den an dem anderen Kontaktbolzen gehalterten Dampfschirmen kleiner ist als der Potentialunterschied zwischen dem an dem einen Kontaktbolzen angeordneten Kontaktstück und dem an dem anderen Kontaktbolzen angeordneten Kontaktstück.

Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dazu ist in

Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vakuumschalt- röhre mit einem an einem Kontaktbolzen isoliert gehalterten Dampfschirm, in

Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vakuumschaltröhre mit zwei an Kontaktbolzen isoliert gehalter- ten Dampfschirmen, in

Figur 3 ein Ausführungsbeispiel einer Vakuumschaltröhre mit einem leitenden zylindrischen Gehäuseteil, in Figur 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vakuumschaltröhre mit einem leitenden zylindrischen Gehäuseteil, in

Figur 5 ein Ausführungsbeispiel einer Vakuumschaltröhre mit jeweils zwei Dampfschirmen, die isoliert an einem Kontaktbolzen gehaltert sind, und in

Figur 6 ein vergrößerter Ausschnitt aus der Vakuumschaltröhre der Figur 5 dargestellt.

In Figur 1 ist in einer Schnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vakuumschaltröhre 1 darge- stellt. Dabei ist lediglich eine Hälfte der Vakuumschaltröhre 1 im Schnitt dargestellt, die andere Hälfte ist bezüglich einer Symmetrieachse bzw. Rotationsachse 3 symmetrisch ausgestaltet. Die Vakuumschaltröhre 1 weist einen festen bzw. feststehenden Kontaktbolzen 5 auf, der ein erstes (festes) Kon- taktstück 7 trägt. An einem axial beweglichen Kontaktbolzen 9 ist ein zweites (bewegliches) Kontaktstück 11 befestigt. Der axial bewegliche Kontaktbolzen 9 ist mittels eines Federbalgs 13 axial beweglich und vakuumdicht mit einer Metallkappe 15 verbunden. Diese Metallkappe 15 trägt ein Gleitlager 17, in dem der axial bewegliche Kontaktbolzen 9 geführt wird. Die mögliche axiale Bewegung des beweglichen Kontaktbolzens 9 ist mit einem Doppelpfeil 19 angedeutet.

Die Metallkappe 15 ist mit einem ersten Isolierteil 21 ver- bunden, welches die Form eines Hohlzylinders aufweist und aus Keramik besteht. Dieses erste Isolierteil 21 ist mit einem gleichartigen zweiten Isolierteil 23 verbunden. Das zweite Isolierteil 23 ist mit einer weiteren Metallkappe 25 verbun- den, welche das Gehäuse der Vakuumschaltröhre vervollständigt. Diese weitere Metallkappe 25 ist starr mit dem festen Kontaktbolzen verbunden, beispielsweise ist der Kontaktbolzen 5 in die weitere Metallkappe 25 eingelötet.

Zwischen zwei aufeinander zuweisenden Stirnflächen des ersten Isolierteils 21 und des zweiten Isolierteils 23 ist ein Metallring 33 eingelötet, der im Inneren der Vakuumschaltröhre 1 ein rotationssymmetrisches, elektrisch leitendes Teil 35 trägt, welches einen zweiten Dampfschirm 35 darstellt (einen sogenannten Mitten-Dampfschirm) . Dabei ist der Metallring 33 in als solches bekannter Weise mit dem ersten Isolierteil 21 und dem zweiten Isolierteil 23 verlötet.

An dem axial beweglichen Kontaktbolzen 9 ist mittels einer Halterung 27 elektrisch isoliert ein erster Dampfschirm 29 gehaltert. Die elektrische Isolierung erfolgt mittels eines Isolierteils 31, welches im Ausführungsbeispiel als ein Isolierzylinder bzw. Isolierring 31 ausgestaltet ist. Dieses Isolierteil 31 kann (wie das erste Isolierteil 21 bzw. das zweite Isolierteil 23) aus Keramik bestehen. Der erste Dampfschirm 29 ist dabei zwischen dem an dem axial beweglichen Kontaktbolzen 9 angeordneten Kontaktstück 11 und dem elektrisch leitenden Teil (zweiter Dampfschirm) 35 der Vakuum- schaltröhre angeordnet. Dabei ist das elektrisch leitende

Teil (zweiter Dampfschirm 35) sowohl gegenüber dem feststehenden Kontaktbolzen 5 auch als gegenüber dem axial beweglichen Kontaktbolzen 9 elektrisch isoliert angeordnet, wobei die elektrische Isolation durch das erste Isolierteil 21 und das zweite Isolierteil 23 realisiert ist.

Der erste Dampfschirm 29 ist dem an dem axial beweglichen Kontaktbolzen 9 angeordneten zweiten Kontaktstück 11 zugeord- net und umschließt dieses in radialer Richtung. Dadurch unterteilt der erste Dampfschirm 29 die zwischen dem zweiten Kontaktstück 11 und dem zweiten Dampfschirm 35 bestehende Vakuum-Isolierstrecke in zwei elektrisch in Serie geschaltete Vakuum-Isolierstrecken. Zwischen dem zweiten Kontaktstück 11 und dem ersten Dampfschirm 29 befindet sich eine erste Vakuum-Isolierstrecke 37, welche im Ausführungsbeispiel durch einen Doppelpfeil symbolisiert ist. Zwischen dem ersten Dampf- schirm 29 und dem zweiten Dampfschirm 35 befindet sich eine zweite Vakuum-Isolierstrecke 39, welche ebenfalls durch einen Doppelpfeil symbolisiert ist. Die erste Vakuum-Isolierstrecke 37 und die zweite Vakuum-Isolierstrecke 39 sind elektrisch in Reihe geschaltet.

Im Vergleich dazu befindet sich zwischen dem ersten Kontaktstück 7 und dem zweiten Dampfschirm 35 eine durchgehende Vakuum-Isolierstrecke 41, welche im Ausführungsbeispiel ebenfalls als ein Doppelpfeil symbolisiert ist. Die erste Vakuum- Isolierstrecke 37 und die zweite Vakuum-Isolierstrecke 39 weisen jeweils eine Länge d/2 auf, während die durchgehende Vakuum-Isolierstrecke 41 eine Länge d aufweist (dabei wurde die Materialdicke des ersten Dampfschirms 39 sowie die Ver- rundung an einem Ende des ersten Dampfschirms 29 nicht berücksichtigt) .

Die Spannungsfestigkeit einer Isolierstrecke im Vakuum (Vakuum-Isolierstrecke) ist proportional zur Wurzel aus der Länge dieser Isolierstrecke. Es gilt näherungsweise: Dabei ist U die Spannungsfestigkeit (Durchschlagsfestigkeit) der Vakuum-Isolierstrecke, K eine Konstante und D die elektrisch wirksame Länge der Isolierstrecke.

Demzufolge gilt für die Spannungsfestigkeit der Vakuum- Isolierstrecke zwischen dem ersten Kontaktstück 7 und dem zweiten Dampfschirm 35

Für die Spannungsfestigkeit der Vakuum-Isolierstrecke zwischen dem zweiten Kontaktstück 11 und dem ersten Dampfschirm 29 gilt

Un-29 = K • -Jd12

Für die Spannungsfestigkeit der Vakuum-Isolierstrecke zwischen dem ersten Dampfschirm 29 und dem zweiten Dampfschirm 35 gilt:

U29-35 = K • -Jd12

Für die Spannungsfestigkeit der Vakuum-Isolierstrecke zwischen dem zweiten Kontaktstück 11 und dem zweiten Dampfschirm 35 gilt:

U 11-35 = U H-29 + U 29-35

Also gilt: U u-35 = V2 ^• U ₇ -35 , V2 = 1 , 4 1

Folglich wurde die Spannungsfestigkeit der Vakuum- Isolierstrecke zwischen dem zweiten Kontaktstück 11 und dem zweiten Dampfschirm 35 durch das Einfügen des ersten Dampfschirms 29 zwischen zweites Kontaktstück 11 und zweitem Dampfschirm 35 um ca. 41 % vergrößert (bezogen auf die Spannungsfestigkeit der Vakuum-Isolierstrecke ohne den ersten Dampfschirm 29, diese Spannungsfestigkeit entspricht der Spannungsfestigkeit der Isolierstrecke zwischen dem ersten Kontaktstück 7 und dem zweiten Dampfschirm 35) .

Das elektrisch leitende Teil 35 der Vakuumschaltröhre 1 kann auch anders ausgestaltet sein als im Ausführungsbeispiel der Figur 1, beispielsweise als ein zylindrischer Gehäuseteil der Vakuumschaltröhre (vgl. Figuren 3 und 4).

In Figur 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vakuumschaltröhre dargestellt, welches weitgehend dem Ausführungs- beispiel der Figur 1 entspricht. Zusätzlich zu dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 ist jedoch an dem feststehenden Kontaktbolzen 5 ein weiterer Dampfschirm 201 mittels einer weiteren Halterung 203 gehaltert bzw. befestigt. Der weitere Dampfschirm 201 ist dabei gegenüber dem feststehenden Kon- taktbolzen 5 mittels eines weiteren Isolierteils 205 elektrisch isoliert. Bei dieser Vakuumschaltröhre ist also sowohl das erste Kontaktstück 7 von dem weiteren Dampfschirm 201 radial umgeben als auch das zweite Kontaktstück 11 von dem ersten Dampfschirm 29. Dadurch ergibt sich eine gleichmäßige An- Ordnung der Dampfschirme . Durch den weiteren Dampfschirm 201 wird hier auch die Vakuum-Isolierstrecke zwischen dem ersten Kontaktstück 7 und dem zweiten Dampfschirm 35 in zwei elektrisch in Reihe geschalteten Teil-Vakuum-Isolierstrecken un- terteilt, wodurch auch zwischen erstem Kontaktstück 7 und dem zweitem Dampfschirm 35 die Spannungsfestigkeit erhöht wird.

In Figur 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vakuum- schaltröhre dargestellt, welche sich von dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 dadurch unterscheidet, dass anstelle des zweiten Dampfschirms 35 ein dritter Dampfschirm 301 sowie ein vierter Dampfschirm 303 elektrisch isoliert im Inneren der Vakuumschaltröhre angeordnet sind. Darüber hinaus weist diese Vakuumschaltröhre ein erstes Isolierteil 305, ein zweites

Isolierteil 307, ein drittes Isolierteil 309 und ein viertes Isolierteil 311 auf, welche jeweils als Keramik-Hohlzylinder ausgestaltet sind. Der dritte Dampfschirm 301 ist in als solches bekannter Weise mittels eines Metallringes zwischen zwei Stirnflächen des ersten Isolierteils 305 und des zweiten Isolierteils 307 befestigt; der vierte Dampfschirm 303 ist mittels eines Metallringes zwischen den Stirnflächen des dritten Isolierteils 309 und des vierten Isolierteils 311 befestigt. Zwischen den freien Stirnflächen des zweiten Isolierteils 307 und des dritten Isolierteils 309 ist ein leitfähiger Hohlzy- linder (hier: aus Edelstahl) eingefügt, welcher ein Gehäuseteil der Vakuumschaltröhre bildet.

Bei dieser Vakuumschaltröhre wird die Vakuum-Isolierstrecke zwischen dem zweiten Kontaktstück 11 und dem elektrisch leitfähigem Gehäuseteil 313 durch den ersten Dampfschirm 29 und durch den dritten Dampfschirm 301 in drei in Serie geschaltete Teil-Vakuum-Isolierstrecken unterteilt: Die erste Teil- Vakuum-Isolierstrecke befindet sich zwischen dem zweiten Kon- taktstück 11 und dem ersten Dampfschirm 29 und ist mit einem Doppelpfeil 320 symbolisiert, die zweite Teil-Vakuum- Isolierstrecke befindet sich zwischen dem ersten Dampfschirm 29 und dem dritten Dampfschirm 301 und ist mit einem Doppel- pfeil 322 symbolisiert, die dritte Teil-Vakuum-Isolierstrecke 324 befindet sich zwischen dem dritten Dampfschirm 301 und dem elektrisch leitenden Teil 313 der Vakuumschaltröhre. Die drei Teil-Vakuum-Isolierstrecken 320, 322 und 324 sind elekt- risch in Serie geschaltet. Dadurch ergibt sich bei dieser Vakuumschaltröhre eine gegenüber den Ausführungsbeispielen der Figuren 1 und 2 nochmals vergrößerte Spannungsfestigkeit.

In Figur 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vakuum- schaltröhre dargestellt, bei der die Längen der einzelnen

Teil-Vakuum-Isolierstrecken unterschiedlich groß sind. So ist die Länge der ersten Teil-Vakuum-Isolierstrecke zwischen dem zweiten Kontaktstück 11 und dem ersten Dampfschirm 29 ungefähr 1/3 »L während die Länge der in Serie geschalteten zwei- ten Teil-Vakuum-Isolierstrecke zwischen dem ersten Dampfschirm 29 und dem elektrisch leitenden Gehäuseteil 313 ungefähr 2/3»L entspricht. Dabei ist L in etwa die Differenz zwischen dem Radius der Vakuumschaltröhre und dem Radius der Kontaktstücke .

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind das erste, zweite, dritte und vierte Isolierteil 305, 307, 309 und 311 jeweils mit kleinen Dampfschirmen versehen, welche jedoch fast ausschließlich dem Schutz der Isolierteile vor Metalldampfab- Scheidungen dienen und nur in geringem Maße zur Bildung von in Serie geschalteten Teil-Vakuum-Isolierstrecken beitragen.

In Figur 5 ist eine weitere Vakuumschaltröhre dargestellt, bei der mittels einer Halterung 504 an dem axial beweglichen Kontaktbolzen 9 elektrisch isoliert ein erster Dampfschirm 501 sowie ein zweiter Dampfschirm 503 gehaltert ist, wobei der zweite Dampfschirm 503 elektrisch gegenüber dem ersten Dampfschirm 501 isoliert ist. Diese Isolierung wird durch ein Isolierteil 505 realisiert. Der erste Dampfschirm 501 ist mittels eines Isolierteils 507 von dem axial beweglichen Kontaktbolzen 9 isoliert. Der zweite Dampfschirm 503 ist also mechanisch mit dem ersten Dampfschirm 501 verbunden, elekt- risch jedoch gegenüber dem ersten Dampfschirm 501 isoliert.

Der feststehende Kontaktbolzen 5 trägt mittels einer Halte- rung 509 einen weiteren Dampfschirm 511; an diesem weiteren Dampfschirm 511 ist elektrisch isoliert ein zusätzlicher Dampfschirm 513 angeordnet. Der zusätzliche Dampfschirm 513 ist mittels eines Isolierteils 515 von dem weiteren Dampfschirm 511 isoliert; der weitere Dampfschirm 511 ist mittels eines Isolierteil 517 von dem feststehenden Kontaktbolzen 5 isoliert. Hierbei ist besonders vorteilhaft, dass sowohl der erste Dampfschirm 501 als auch der zweite Dampfschirm 503 an dem axial beweglichen Kontaktbolzen 9 gehaltert und von diesen getragen ist; und dass gleichartig sowohl der weitere Dampfschirm 511 als auch der zusätzliche Dampfschirm 513 an dem feststehenden Kontaktbolzen 5 gehaltert bzw. von diesem getragen ist. Dadurch lassen sich sowohl der erste und der zweite Dampfschirm 501 und 503 als auch der weitere Dampfschirm 511 und der zusätzliche Dampfschirm 513 sehr einfach in der Vakuumschaltröhre montieren: Beispielsweise wird der erste Dampfschirm 501 und der zweite Dampfschirm 503 vorab an dem axial beweglichen Kontaktbolzen 9 befestigt und mit diesem gemeinsam in das Gehäuse der Vakuumschaltröhre eingeschoben .

Bei dieser Vakuumschaltröhre wird die Vakuum-Isolierstrecke zwischen dem zweiten Kontaktstück 11 und dem elektrisch leitenden Teil 313 des Vakuumschaltröhrengehäuses durch den ersten Dampfschirm 501 und dem zweiten Dampfschirm 503 in drei in Reihe geschaltete Teil-Vakuum-Isolierstrecken unterteilt. Dadurch wird - wie oben ausführlich erläutert - die Spannungsfestigkeit der Vakuumschaltröhre beträchtlich erhöht.

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind an jedem der Kontaktbol- zen zwei Dampfschirme jeweils elektrisch isoliert gehaltert; die beiden Kontaktstücke sind also jeweils mit der gleichen Anzahl von Dampfschirmen versehen bzw. von diesen abgeschirmt .

In Figur 6 ist ein Ausschnitt aus der Darstellung der Figur 5 vergrößert dargestellt. Dabei ist gut zu erkennen, dass die Enden der Dampfschirme jeweils gegenüber den Kontaktstücken in Richtung auf das andere Kontaktstück vorstehen. Der Maximalabstand A (dielektrischer Endabstand bzw. Endhub) ist da- bei der Abstand zwischen dem ersten Kontaktstück 7 und dem zweiten Kontaktstück 11, welcher maximal beim Betrieb der Vakuumschaltröhre auftritt. Der kürzeste Abstand zwischen den an dem axial beweglichen Kontaktbolzen 9 gehalterten ersten Dampfschirm 501 und zweiten Dampfschirm 503 und den an dem feststehenden Kontaktbolzen 5 gehalterten weiteren Dampfschirm 511 und zusätzlichen Dampfschirm 513 ist in der Figur 6 mit „a" bezeichnet. Die Vakuumschaltröhre ist so ausgestaltet, dass der kürzeste Abstand a zwischen den an dem einen Kontaktbolzen 9 gehalterten Dampfschirmen 501 und 503 und den an dem anderen Kontaktbolzen 5 gehalterten Dampfschirmen 511 und 513 gleich der Hälfte des Maximalabstands A zwischen dem ersten Kontaktstück 7 und dem zweiten Kontaktstück 11 ist. In anderen Ausführungsbeispielen kann der kürzeste Abstand auch größer als die Hälfte des Maximalabstands A zwischen dem ers- ten Kontaktstück 7 und dem zweiten Kontaktstück 11 sein.

a >= ¹ ^ • A Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der kürzeste Abstand zwischen den an dem einen Kontaktbolzen gehalterten Dampfschirmen und den an dem anderen Kontaktbolzen gehalterten Dampfschirmen zwischen 50 % und 70 % des Maximalabstands zwi- sehen dem ersten Kontaktstück und dem zweiten Kontaktstück beträgt .

Es wurde eine Vakuumschaltröhre beschrieben, bei der - vorteilhafterweise ohne die Notwendigkeit einer Verlängerung von Vakuum-Isolierstrecken bzw. einer Vergrößerung der äußeren Abmessungen - die Spannungsfestigkeit dadurch erhöht wird, dass an einem der Kontaktbolzen oder an beiden Kontaktbolzen isoliert Dampfschirme gehaltert werden, welche aus einem elektrisch leitfähigen Material bestehen. Dadurch ergibt sich eine Reihenschaltung von Vakuum-Isolierstrecken, wodurch die Spannungsfestigkeit der Vakuumschaltröhre erhöht wird.