Hochfrequenz-Leistungsschalter

Die Erfindung betrifft einen Hochfrequenz-Leistungsschalter laut Oberbegriff des Hauptanspruches.

Ein Hochfrequenz-Leistungsschalter dieser Art ist bekannt (DE-U-85 18 732). Die Steuerspule ist hierbei auf einem Spulenkörper aus Kunststoff angeordnet, auf den unmittelbar das Abschirmgehäuse ohne Abstand aufgesetzt ist. Das Abschirmgehäuse besteht aus zwei axial angeordneten Rohrteilen aus Metall, zwischen denen die Steuerspule angeordnet ist und die stirnseitig mit entsprechenden Metalldeckeln verschlossen sind. Dieses Abschirmgehäuse ist auf ein Lagerrohr aufgeschoben, in welchem der Glaskolben des Reed-Kontaktes eingesetzt ist. Dieser bekannte Hochfrequenz-Leistungsschalter kann bedingt durch den Aufbau des Reed-Kontaktes beispielsweise bis zu 5A Hochfrequenzströme schalten, seine Hochspannungsfestigkeit gegenüber Masse ist wegen des engen Aufbaus zwischen dem an Massepotential liegenden Abschirmgehäuse der Steuerspule, die ja bei Massepotential betrieben werden muss, und des ohne Abstand in diesem Abschirmgehäuse eingepassten Reed-Kontaktes relativ gering und beträgt höchstens 5KV. Dies ist für manche Zwecke, beispielsweise in Antennenanpassgeräten für Hochfrequenzsender grosser Leistung nicht ausreichend.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Hochfrequenz-Leistungsschalter mit Reed-Kontakten zu schaffen, der eine wesentlich höhere Spannungsfestigkeit gegenüber Masse besitzt.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Hochfrequenz-Leistungsschalter laut Oberbegriff des Hauptanspruches durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei dem erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Leistungsschalter umgibt das Abschirmgehäuse der Steuerspule den Glaskolben des Reed-Kontaktes in einem entsprechend der gewünschten Hochspannungsfestigkeit von beispielsweise 15KV gewählten Abstand. Zwischen der Innenringfläche der Ringöffnung des Spulengehäuses und dem konzentrisch darinnen im Abstand gehaltenen Glaskolben des Reed-Kontaktes ist nur der ideale Isolator Luft vorhanden und der Reed-Kontakt kann daher beispielsweise auch noch bei Hochfrequenz-Hochspannung von 15KV und mehr gegenüber Masse betrieben werden. Der Abstand zwischen dem Reed-Kontakt und der diesen umgebenden Ringfläche des Abschirmgehäuses kann nach den Bedürfnissen der gewünschten Hochspannungsfestigkeit gewählt werden, die durch diesen etwas größeren Abstand bedingten erforderlichen magnetischen Betätigungskräfte für den Reed-Kontakt können dann durch entsprechende Dimensionierung der Steuerspule ausgeglichen werden. Durch das weitere erfindungsgemäße Kompensationsmerkmal, nämlich die Eintrittsstelle der Kontaktfahnen des Reed-Kontaktes innerhalb der elektrischen Anschlußteile des Schalters abgeschirmt anzuordnen, wird gewährleistet, daß diese bei Reed-Kontakten sehr empfindliche Stelle frei von Hochspannungsfeldern ist und daher auch dieser Teil des Reed-Kontaktes die gewünschte Hochspannungsfestigkeit von beispielsweise 15KV oder mehr aushält. Für die Realisierung dieser gleichzeitig als elektrische Abschirmung wirkenden Anschlußteile für die Anschlußfahnen des Reed-Kontaktes gibt es verschiedene Möglichkeiten. Das Anschlußteil könnte beispielsweise in Form eines kugelförmigen Gehäuses ausgebildet sein, wobei der Glaskolben des Reed-Kontaktes über ein entsprechendes Loch soweit bis in das Kugelinnere eingesteckt ist, daß die Eintrittsstelle der Anschlußfahne innerhalb des Kugelgehäuses zu liegen kommt. Die elektrische Verbindung zwischen der Anschlußfahne und dem Kugelgehäuse erfolgt innerhalb des Kugelgehäuses über entsprechende Anschlußfahnen beispielsweise durch Löten, wobei über die nachgiebig ausgebildeten Anschlußfahnen dafür gesorgt ist, daß der Reed-Kontakt sich thermisch ausdehnen kann. Als besonders vorteilhaft hat es sich jedoch erwiesen, wenn im Sinne der Unteransprüche dieses Anschlußteil aus zwei übereinander angeordneten tellerartigen Metallscheiben und dazwischen angeordneten Tellerfedern besteht, da durch diese vorteilhafte Weiterbildung einerseits die empfindliche Eintrittsstelle des Reed-Kontaktes zwischen den übereinander angeordneten Metallscheiben zu liegen kommt und daher frei von elektrischen Hochspannungsfeldern ist, wobei der Reed-Kontakt in jeder beliebigen radialen Richtung von diesem Anschlußteil weggeführt werden kann. Außerdem ist kein Lötkontakt mehr nötig, sondern die flache Anschlußfahne des Reed-Kontaktes wird einfach zwischen die gegeneinander vorgespannten Tellerfedern zwischen den beiden Metallscheiben eingesteckt und so zwischen den Tellerfedern federnd gehalten, die Anschlußfahne kann sich bei thermischer Belastung also auch gegenüber den Tellerfedern verschieben. Die abgerundeten Ränder der tellerartigen Metallscheiben gewährleisten, daß auch bei Betrieb des Schalters unter Hochspannung, beispielsweise 15KV oder mehr, kein Funkensprühen zwischen den auf Hochspannungspotential liegenden Metallscheiben und dem unmittelbar daneben angeordneten an Masse liegenden Abschirmgehäuse der Steuerspule entstehen kann. Durch die erfindungsgemäße Kombination wird also erstmals ein Hochfrequenz-Leistungsschalter geschaffen, der nicht nur für große Ströme, sondern auch für große Spannungen von 15KV oder mehr gegen Masse geeignet ist. Für größere Schaltströme können in an sich bekannter Weise auch zwei oder mehr Reed-Kontakte parallel zueinander zwischen den gleichzeitig als elektrische Abschirmung wirkenden Anschlußteilen innerhalb der Ringöffnung des Spulengehäuses angeordnet werden. Wenn außerdem mit einem erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Leistungsschalter in Schaltrichtung höhere Spannungen geschaltet werden sollen als für den verwendeten Reed-Kontakt zulässig ist, können auch zwei oder mehrere erfindungsgemäße Leistungsschalter in Reihe geschaltet werden, wobei durch einen zusätzlichen über den Anschlußteilen angebrachten Spannungsteiler dafür gesorgt ist, daß jeder der Reed-Kontakte nur einen Hochspannungsanteil zu schalten hat, für den der Reed-Kontakt ausgelegt ist. Die erfindungsgemäße Ausbildung der Anschlußteile als tellerartige Metallscheiben mit dazwischen angeordneten Kontakt-Tellerfedern ermöglicht bei einem elektrischen Gerät die sehr einfache elektrische Leistungsführung der die Hochspannung führenden Leitungen und Bauelemente, da zwischen den Tellerfedern nicht nur die Anschlußfahnen des Reed-Kontaktes federnd eingesteckt werden können, sondern in beliebiger radialer Richtung davon auch entsprechende Verbindungsleitungen mit flachen Anschlußfahnen eingesteckt und seitlich in beliebiger Richtung weggeführt werden können. Ein erfindungsgemäßer Hochfrequenz-Leistungsschalter mit beispielsweise 15KV Hochspannungsfestigkeit kann sehr preiswert hergestellt werden und ist wesentlich billiger als beispielsweise bekannte Vakuumrelais, wie sie für höhere Spannungen teilweise benutzt werden. Er verbindet die Vorteile von Vakuum-Relais (Hochspannungsfertigkeit) mit denen von Reed-Kontakten (kurze Schaltzeit, lange Lebensdauer).

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Die Figur zeigt teilweise im Schnitt einen erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Leistungsschalter in etwa natürlicher Größe für etwa 5A Schaltleistung und 15KV Hochspannungsfestigkeit. Der Schalter ist auf einer Grundplatte 1 aufgebaut, die beispielsweise unmittelbar Bestandteil eines mit einem solchen Schalter zu versehenden Hochfrequenzgerätes ist. Auf dieser Grundplatte 1 sind im Abstand voneinander zwei Hochspannungsisolatoren 2 befestigt, deren Höhe entsprechend der gewünschten Hochspannungsfestigkeit gewählt ist. Am oberen Ende dieser Isolatoren 2 sind zwei tellerartige Metallscheiben 3 und 4 über eine Schraube 5 befestigt, die auf ihrer Innenseite tellerfederartige geschlitzte Federelemente 6 und 7 aufweisen, deren Federschenkelenden innen mit Vorspannung federnd aufeinander gepreßt sind. Die Metallscheiben 3 und 4 bestehen beispielsweise aus versilbertem Messing, die daran befestigten nach innen abstehenden Tellerfedern 6 und 7 bestehen beispielsweise aus rhodiniertem Kupfer-Beryllium. Die Metallscheiben 3 und 4 besitzen einen wulstartigen abgerundeten Rand 8, wie dies der linke geschnitten dargestellte Teil der Figur zeigt.

Zwischen die Tellerfedern 6 und 7 sind die flachen Anschlußfahnen 9 und 10 eines Reed-Kontaktes 11 eingesteckt. Der Durchmesser der tellerartigen Metallscheiben 3 und 4 und der gegenseitige Abstand der Isolatoren 2 ist so gewählt, daß die Eintrittsstelle 12 der Anschlußfahnen 9 und 10 in den Glaskolben 13 des Reed-Kontaktes

innerhalb des Spaltes zwischen den mit

den Randwülsten 8 versehenen Metallscheiben 3 und 4 frei von Hochspannungsfeldern liegt. Die Steuerspule 14 für den magnetisch betätigbaren Reed-Kontakt 11 ist in einem geschlossenen Metallgehäuse 15 beispielsweise aus Messing angeordnet, das auf der Grundplatte 1 befestigt und damit elektrisch an Masse liegt, so daß die Steuerspule 14 ebenfalls über eine an Masse liegende Steuerspannung betrieben werden kann. Das Abschirmgehäuse besitzt eine durchgehende Öffnung 16, um welche die Spule 14 konzentrisch gewickelt ist. Der Abstand zwischen dem Glaskolben des Reed-Kontaktes 11 und der ringförmigen Innenfläche 17 der Gehäuseöffnung 16 ist so gewählt, daß zwischen dem Reed-Kontakt und dieser an Masse liegenden Fläche 17 in Luft die gewünschte Spannungsfestigkeit von beispielsweise 15KV gewährleistet ist. Die abgerundeten Randwülste 8 der Scheiben 3 und 4, die ja relativ nahe an dem Gehäuse 15 zu liegen kommen, gewährleisten, daß auch zwischen den Metallscheiben und diesem Gehäuse 15 die erforderliche Spannungsfestigkeit gegeben ist und keine Hochspannungsüberschläge zwischen diesen Teilen auftreten. Da die Kontaktfahnen 9 und 10 des Reed-Kontaktes 11 nur zwischen den Tellerfedern 6 und 7 eingesteckt sind, ist eine Relativverschiebung dieser Teile bei thermischer Ausdehnung gewährleistet. Die Ausbildung der Anschlußteile als Federkontakte ermöglicht auf einfache Weise auch die Herstellung der Anschlüsse des Schalters mit den anderen Teilen einer Hochfrequenzschaltung, wie dies für eine Leitungswegführung 18, deren flacher Endkontakt wiederum nur zwischen die Tellerfedern 6 und 7 eingesteckt ist, schematisch angedeutet ist. Die von allen Seiten zugänglichen Tellerfedern ermöglichen das Wegführen beliebiger Anschlußteile in beliebiger radialer Richtung.