DD250606A1

DD250606A1 - METHOD FOR FORMING VACUUM CHAMBERS

Info

Publication number: DD250606A1
Application number: DD27814685A
Authority: DD
Inventors: Bodo Mittler; Goetz Sobisch
Original assignee: Komb Veb Elektro Apparate Werk
Priority date: 1985-07-02
Filing date: 1985-07-02
Publication date: 1987-10-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Formierung von Vakuumschaltkammern, die z. B. in Niederspannungsschaltgeraeten eingesetzt sind. Zur Durchfuehrung des Verfahrens werden die Schaltkammerhaelften im Arbeitsraum einer Elektronenstrahlschweissanlage so postiert, dass sie rechtwinklig zur Elektronenstrahlaustrittsoeffnung stehen. Nach der Evakuierung des Arbeitsraumes erfolgt die Reinigung der Schaltkammerinnenflaechen durch Elektronenstrahlbeschuss. Dadurch erfolgt eine gesteuerte Erwaermung der Innenflaechen bzw. eine definierte Aufschmelzung der Schaltstueckoberflaechen und damit eine intensive Entgasung. Nach dieser Behandlung der Innenflaechen werden die Schaltkammerhaelften um 90 geneigt und axial einander genaehert. Die sich beruehrenden Aussenbauteile werden mittels Elektronenstrahl vakuumdicht verschweisst. Mit dem Verfahren ist erreicht worden, dass die Formierung von Vakuumschaltkammern mit geringem Energieaufwand, kurzen Formierungszeiten ohne spezielle Formierungseinrichtungen und bei Wegfall von Arbeitsgaengen durchgefuehrt werden kann.The invention relates to a method for forming vacuum interrupters, the z. B. are used in low-voltage switchgear. To carry out the method, the switching chamber halves are positioned in the working space of an electron beam welding system in such a way that they are perpendicular to the electron beam exit opening. After the evacuation of the working space, the cleaning of Schaltkammerinnenflaechen takes place by electron beam bombardment. This results in a controlled warming of the inner surfaces or a defined melting of the Schaltstueckoberflaechen and thus an intensive degassing. After this treatment of the Innenflaechen the Schaltkammerhaelften be inclined by 90 and axially angeaehert each other. The touching external components are welded vacuum-tight by means of electron beam. With the method has been achieved that the formation of vacuum interrupters can be carried out with low energy consumption, short formation times without special forming devices and in the absence of Arbeitsgaengen.

Description

Characteristic of the known technical solutions

Zum Zwecke der Entgasung oberflächennaher Bereiche werden Vakuumschaltkammern bekannterweise einer Formierung unterzogen. Es sind sowohl thermische als auch elektrische Formierungsverfahren bekannt. Vakuumschaltkammern, die in Niederspannungsschaltgeräten eingesetzt werden, werden z. B. einer Formierung unterzogen, die sich aus derthermischen und der elektrischen Formierung zusammensetzt. Bei dieser Verfahrenskombination wird so verfahren, daß die Vakuumschaltkammern auf einen Druck von ca. 10"²Pa bis 10"³Pa evakuiert und danach auf eine Temperatur von 250 bis 400⁰C erwärmt werden. Diese Temperatur wird über mehrere Stunden gehalten und dient vorrangig der Entgasung der oberflächennahen Bereiche. An diese thermische Formierung schließt sich die elektrische Formierung an. Sie dient vorrangig der Entgasung der Schaltstückoberflächen, welche durch die Lichtbogenbeanspruchung erreicht wird. Bei dieser elektrischen Formierung werden Ströme bis zu 2000A eingesetzt. Die beschriebene Verfahrenskombination besitzt mehrere Nachteile:For the purpose of degassing near-surface areas vacuum interrupters are known to undergo a formation. Both thermal and electrical forming methods are known. Vacuum switching chambers that are used in low-voltage switchgear, z. B. subjected to a formation, which consists of the thermal and the electrical formation. In this process combination, the procedure is such that the vacuum interrupters are evacuated to a pressure of about 10 " ² Pa to 10" ³ Pa and then heated to a temperature of 250 to 400 ⁰ C. This temperature is maintained for several hours and is primarily used to degas the near-surface areas. At this thermal formation is followed by the electrical formation. It primarily serves to degas the contact surface surfaces, which is achieved by the arc stress. In this electrical forming currents are used up to 2000A. The method combination described has several disadvantages:

— hoher anlagentechnischer Aufwand für die Formierungseinrichtung- High plant engineering effort for the forming device

— sehr ungleichmäßige Beanspruchung der Schaltstückoberflächen durch den Lichtbogen und damit sehr unterschiedliche Entgasung der Oberflächen- Very uneven stress of the contact surfaces by the arc and thus very different degassing of the surfaces

— sehr hoher Energieverbrauch für Heizung und Formierungsströme- very high energy consumption for heating and forming currents

— örtliche thermische Überbelastung der Schaltstücke durch hohe Formierungsströme- Local thermal overload of the switching pieces by high forming currents

— hohe Formierungszeiten (ein Formierungszyklus ca. 12 Stunden) und damit geringe Anlagenleistungen- High forming times (one forming cycle approx. 12 hours) and thus low system performance

Es sind auch Verfahren bekannt, die eine Reinigung der Schaltkammerinrienflächen durch Glimmentladungen erreichen sollen. Bei diesen Verfahren tritt der Nachteil auf, daß nicht alle Innenflächen gleichmäßig erfaßt werden und somit eine ungleichmäßige Entgasung die Folge ist. Außerdem besteht die Gefahr der Zerstörung von dünnwandigen Bauteilen (z. B. Metallbälge) durch den unkontrollierten Umschlag der Glimmentladung in einen Lichtbogen.Methods are also known which are intended to achieve cleaning of the interrupter chamber surfaces by glow discharges. In these methods, the disadvantage occurs that not all inner surfaces are detected uniformly and thus an uneven degassing is the result. In addition, there is a risk of destruction of thin-walled components (eg metal bellows) due to the uncontrolled transfer of the glow discharge into an arc.

Ziel der Erfindung 'Object of the invention

Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Formierungsverfahrens wird bei geringem Energieaufwand, kurzen Formierungszeiten, Wegfall von Arbeitsgängen eine reproduzierbare Reinigung der Vakuumschaltkammerinnenflächen, insbesondere der Schaltstückoberflächen erreicht.By using the forming method according to the invention, a reproducible cleaning of the vacuum interrupter chamber inner surfaces, in particular the contactor surfaces, is achieved with a low expenditure of energy, short formation times, elimination of operations.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Formierung von Vakuumschaltkammern zu finden, das eine intensive Reinigung der Schaltkammerinnenflächen, insbesondere der Schaltstückoberflächen, gewährleistet. Erfindungsgemäß wird die intensive Reinigung der Vakuumschaltkammerinnenflächen dadurch erreicht, daß die feste und bewegliche Schaltkammerhälfte in Vorrichtungen aufgenommen werden, diese in der Arbeitskammer einer Elektronenstrahlschweißanlage angeordnet werden und das Formierungsverfahren nach folgenden Schritten durchgeführt wird:The invention has for its object to find a method for forming vacuum interrupters, which ensures intensive cleaning of the switching chamber inner surfaces, in particular the contactor surfaces. According to the invention, the intensive cleaning of the vacuum interrupter chamber inner surfaces is achieved in that the fixed and movable switching chamber half are received in devices, these are arranged in the working chamber of an electron beam welding system and the forming process is carried out according to the following steps:

1. Evakuierung der Arbeitskammer der Elektronenstrahlschweißanlage auf einen Druck von 10"¹ bis 10"³Pa.1. Evacuation of the working chamber of the electron beam welding machine to a pressure of 10 " ¹ to 10" ³ Pa.

2. Ausrichten der Schaltkammerhälften in Richtung Elektronenstrahlaustrittsöffnung.2. Align the switching chamber halves in the direction of the electron beam outlet opening.

3. Einschalten des Elektronenstrahles und Einwirkung des Elektronenstrahles auf die Schaltkammerinnenflächen mit einer Leistung, die deren Erwärmung bewirkt.3. switching on the electron beam and the action of the electron beam on the switching chamber inner surfaces with a power that causes their heating.

4. Einwirkung des Elektronenstrahles auf die Schaltstückoberflächen und deren Entgasung durch örtliches Aufschmelzen.4. Exposure of the electron beam to the contactor surfaces and their degassing by local melting.

5. Durch längere Beanspruchung der Schaltstückoberflächen durch den ELS Erwärmung der an den Schaltstücken befestigten Bauelementen durch Wärmeleitung.5. Due to longer stress on the contact surface by the ELS heating of the components attached to the contact pieces by heat conduction.

6. Nach Abschalten des ELS Schwenken der Schaltkammerhälften zueinander so, daß die Schaltstücke axial fluchten und die äußeren Begrenzungsteile der Schaltkammerhälften sich berühren.6. After switching off the ELS pivoting the switching chamber halves to each other so that the switching pieces are axially aligned and the outer boundary parts of the switching chamber halves touch each other.

7. Verschweißen der Schaltkammerhälften mit dem Elektronenstrahl.7. welding the switching chamber halves with the electron beam.

8. Entnahme der formierten Schaltkammer aus der Arbeitskammer der Elektronenstrahlanlage.8. Removal of the formed switching chamber from the working chamber of the electron beam system.

Ausführungsbeispielembodiment

Das erfindungsgemäße Verfahren soll am Beispiel einer zu formierenden Vakuumschaltkammer beschrieben werden. Die das feste Schaltstück bzw. das bewegliche Schaltstück tragenden Schaltkammerhälften werden zunächst in Vorrichtungen aufgenommen, die sowohl eine Bewegung der Schaltkammerhälften um 90° zur Längsachse erlauben, sowie die Durchführung einer Drehbewegung ermöglichen. Schaltkammerhälften einschließlich Vorrichtungen werden in der Arbeitskammer einer Elektronenstrahlschweißanlage untergebracht und die Arbeitskammer wird bis zu einem Druck von 10~¹ bis 10"³Pa evakuiert. Danach erfolgt eine exakte Ausrichtung der Schaltkammerhälften in der Art, daß die Schaltstückoberflächen im rechten Winkel zur Austrittsöffnung des Elektronenstrahls stehen. Durch Einschalten des Elektronenstrahls und sein Auftreffen auf die Schaltkammerinnenflächen und Schaltstückoberflächen erfolgt deren Erwärmung bzw. deren Aufschmelzen. Durch die Defokussierung des Elektronenstrahles ist die effektive Erwärmung größerer Abschnitte der Schaltkammerinnenflächen möglich.-Durch die Fokussierung des Elektronenstrahles erfolgt, bedingt durch die hohe Energiedichte, ein Aufschmelzen der Schaltstückoberflächen und damit eine intensive Entgasung. Durch die Wahl der Elektronenstrahlparameter sowie durch die zeitliche Festlegung des Formierungsablaufes ist die reproduzierbare intensive Reinigung der Schaltkammerinnenflächen gegeben. Nach der Beendigung der Reinigung der Schaltkammerinnenflächen durch den Elektronenstrahl werden die Schaltkammerhälften um 90° zueinander geschwenkt, so daß die Schaltstücke zueinander zeigen. Durch eine axiale Bewegung der Schaltkammerhälften bis zu deren Aufeinandertreffen ist die Voraussetzung für deren Verschweißung an geeigneter Schweißnahtvorbereitung (ζ. B. Bördel) durch den Elektronenstrahl gegeben. Eine geeignete Antriebseinrichtung setzt die Schaltkammer in Drehbewegung und führt sie kontinuierlich an der Auftreffstelle des Elektronenstrahls vorbei. Dabei erfolgt die vakuumdichte Verbindung beider Schaltkammerhälften, so daß nach Belüften der Arbeitskammer der Elektronenstrahlschweißanlage die formierte Schaltkammer entnommen werden kann.The method according to the invention will be described using the example of a vacuum interrupter chamber to be formed. The switching sleeve halves bearing the fixed contact piece or the movable contact piece are initially received in devices which allow both a movement of the switching chamber halves through 90 ° to the longitudinal axis, and make it possible to carry out a rotary movement. Switching chamber halves including devices are housed in the working chamber of an electron beam welding machine and the working chamber is evacuated to a pressure of 10 ^-1 to 10 ^-3 Pa. Thereafter, an exact alignment of the switching chamber halves is achieved such that the contactor surfaces are at right angles to the exit aperture of the electron beam By defocusing the electron beam, the effective heating of larger sections of the inner surfaces of the switching chamber is possible. The focusing of the electron beam is due to the high energy density due to the electron beam being focused on the switching chamber inner surfaces and switching object surfaces , a melting of the contact surface surfaces and thus an intensive degassing By selecting the electron beam parameters as well as by the timing of the formation process is the reproduzi erbare intensive cleaning of the switching chamber interior surfaces given. After completion of the cleaning of the switching chamber inner surfaces by the electron beam, the switching chamber halves are pivoted by 90 ° to each other, so that the switching pieces face each other. By an axial movement of the switching chamber halves to their meeting the prerequisite for their welding at a suitable weld preparation (ζ B. Bördel) is given by the electron beam. A suitable drive means sets the switching chamber in rotary motion and leads them continuously past the point of impact of the electron beam. In this case, the vacuum-tight connection of both switching chamber halves, so that after venting the working chamber of the electron beam welding system, the formed switching chamber can be removed.

Claims

A method of forming vacuum interrupters by the action of heat under vacuum, characterized in that the interrupter chamber halves are positioned in a vacuum chamber at a pressure of 10 ~ ¹ to 1CT ³ Pa with their contactor surfaces to an electron beam source, followed by bombardment of the interrupter chamber surfaces and the contactor surfaces, and accordingly selected parameter, a heating of the switching chamber inner surfaces and a melting of the switching piece surfaces occurs, after which a positioning of the switching chamber halves to each other and an electron beam welding takes place.

Field of application of the invention

The invention relates to a method for forming vacuum interrupters.