DD255774A1

DD255774A1 - METHOD FOR MANUFACTURING A MEASURING SAFETY METAL FOR THE SWITCH CHAMBER OF A PRESSURE GAS SWITCH OR OTHER OPERATING MEAS. DURING SWITCHING UNDER PRESSURE, ROOMS OF ELECTRICAL SWITCHES AND GAS INSULATED SWITCHGEARS

Info

Publication number: DD255774A1
Application number: DD29605886A
Authority: DD
Inventors: Wolfgang Schmeckebier; Jochen Schwarz; Klaus Pann; Theo Weckend; Klaus-Rainer Schulze
Original assignee: Liebknecht Transformat
Priority date: 1986-11-07
Filing date: 1986-11-07
Publication date: 1988-04-13

Abstract

Die Erfindung ist anwendbar für die Herstellung von Berstsicherungen für unter Druck stehende Räume, insbesondere für Leistungsschalter in Hochspannungsanlagen. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass in das als Berstsicherung vorgesehene Metallteil partielle Zonen (6) mit einer dem Ausgangsmaterial nahezu gleichen Zugfestigkeit, aber mit nahezu keinem plastischen Formänderungsvermögen eingearbeitet werden, indem es mittels Strahlen hoher Energiedichte wie Elektronen-, Ionen- und Laserstrahlen in diesem Bereich zunächst aufgeschmolzen und dann mit einem Zusatzwerkstoff legiert wird. Fig. 2.{Hochspannungsschalter, Leistungsschalter, Druckgasschalter, Schaltkammer, Berstsicherung, Metall, Brechmembran, Druckerhöhung, Herstellungsverfahren}The invention is applicable to the production of bursting devices for pressurized rooms, in particular for circuit breakers in high voltage systems. The method is characterized in that partial zones (6) with a nearly equal tensile strength to the starting material, but with virtually no plastic deformability, are incorporated into the metal part intended as a bursting protection, by means of beams of high energy density such as electron, ion and laser beams first melted in this area and then alloyed with a filler material. Fig. 2. {high voltage switch, circuit breaker, gas blast switch, interrupter chamber, burst protection, metal, crushing membrane, pressure increase, manufacturing process}

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

,Anwendungsgebiet der Erfindung, Field of application of the invention

Die Erfindung ist anwendbarfür unter Druck stehende Räume, insbesondere für elektrische Schalter in Hochspannungsanlagen..The invention is applicable to pressurized spaces, especially for electrical switches in high voltage installations.

Characteristic of the known state of the art

Bekannt ist für diesen Zweck die Anwendung von Brechmembranen. Derartige Membranen sind aus sehr duktilem Material hergestellt, das selbst bei hoher Kaltverfestigung noch ein hohes plastisches Formänderungsvermögen besitzt, das.bei großen Belastungsgeschwindigkeiten noch weiter erhöht wird. Bis zum Bruch solcher Werkstoffe müssen aber elastische und das plastische Formänderungsvermögen überschritten werden, wobei die Zeit bis zum Bruch von der Größe dieser Werkstoffeigenschaften abhängt. Mit einem großen Anteil plastischen Formänderungsvermögens sind also sehr hohe Bruchgeschwindigkeiten der Brechmembranen nicht zu erreichen, da erst höhere Kräfte und Formänderungsenergien aufgebracht werden müssen. Auch das Anbringen von Kerben der verschiedensten Formen (z. B. kreisförmige oder sich kreuzende) ändert an diesem grundsätzlichen Nachteil der bekannten Brechmembranen nichts. (DE-OS 1926706,2359382, 1806797, DE-AS 2116046)It is known for this purpose the application of crushing membranes. Such membranes are made of very ductile material, which still has a high plastic deformation capacity even at high work hardening, which is still increased at high load speeds. However, until the breakage of such materials elastic and the plastic deformation capacity must be exceeded, the time to break depends on the size of these material properties. With a large proportion of plastic deformation capacity, therefore, very high breaking speeds of the crushing membranes can not be achieved, since only higher forces and strain energy have to be applied. Also, the attachment of notches of various shapes (eg circular or intersecting) does not change this fundamental disadvantage of the known crushing membranes. (DE-OS 1926706.2359382, 1806797, DE-AS 2116046)

Es ist weiter bekannt, Graphitscheiben als Berstsicherung zu .verwenden. Dieser Werkstoff hat zwar kaum ein plastisches Formänderungsvermögen, so daß kurze Ansprechzeiten der Berstsicherung zu erreichen sind. Aber Graphit ist ein poriger Sinterwerkstoff mit einem breiten Streubereich seiner Materialkennwerte, der eine große Streuung der Berstdrücke zur Folge hat, der Zusatzmaßnahmen (Folien o. ä.) zur Gewährleistung der Dichtheit erfordert und der keine definierte Sollbruchstelle innerhalb der Berstsicherung sondern einen diffusen Bruch über die ganze Fläche ergibt. Die Mängel der bekannten Lösungen bestehen somit in der relativ langen Ansprechzeit (Bruchzeit) und kleinen Ansprechgeschwindigkeiten, die ihre Ursache im großen plastischen Formänderungsvermögen von Membranwerkstoffen haben. Die Mängel anderer bekannter Lösungen liegen in der mangelhaften Gasdichtheit, der großen Streuung der den Bruch bestimmenden Materialkennwerte bzw. -eigenschaften und der schwer definierbaren Bruchzone.It is also known to use graphite discs as rupture protection. Although this material hardly has a plastic deformability, so that short response times of the bursting protection can be achieved. But graphite is a porous sintered material with a wide range of scattering of its material properties, which has a large dispersion of bursting pressures, the additional measures (foils o. Ä.) To ensure the tightness and requires no defined breaking point within the bursting but a diffuse fracture over the whole area results. The shortcomings of the known solutions thus consist in the relatively long response time (break time) and low response speeds, which have their cause in the large plastic deformation capacity of membrane materials. The deficiencies of other known solutions lie in the poor gas tightness, the large dispersion of the fracture determining material characteristics and properties and the hard-to-define fracture zone.

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung eines Schutzes einer Leistungsschaltkammer, eines Schalters bzw. einer Schaltanlage vor Zerstörung infolge unzulässigen inneren Überdruckes bei Entstehung dieses Überdruckes mit hoher Anstiegsgeschwindigkeit, wobei dieser Schutz durch eine Berstsicherung zu realisieren ist, deren Fertigung kostengünstig sein soll.The object of the invention is to provide a protection of a power switching chamber, a switch or a switchgear from destruction due to impermissible internal overpressure in the formation of this overpressure with high slew rate, this protection is to be realized by a bursting protection, the production of which should be cost-effective.

Essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Berstsicherung aus Metall zu finden, mit dem bei hoher Produktivität Berstsicherungen mit gleichbleibenden Ansprechparametern (Ansprechdruck und -zeit) erzielbar sind.The invention has for its object to find a method for producing a bursting protection of metal, with the high productivity Berstsicherungen with constant response parameters (response pressure and time) can be achieved.

Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst, daß in das als Berstsicherung vorgesehene Metallteil partielle Zonen mit einer dem Ausgangsmaterial nahezu gleichen Zugfestigkeit, aber mit nahezu keinem plastischen Formänderungsvermögen eingearbeitet werden, indem es mittels Strahlen hoher Energiedichte wie Elektronen-, Ionen- und Laserstrahlen in diesen Bereichen zunächst aufgeschmolzen und dann mit einem Zusatzwerkstoff legiert wird.According to the invention the object is achieved in that partial zones are incorporated with the starting material almost the same tensile strength, but with virtually no plastic deformability in the intended as a bursting metal part by using high energy density beams such as electron, ion and laser beams in these areas first melted and then alloyed with a filler material.

Dabei wird für Berstsicherungen aus Stahl ein Zusatzwerkstoff verwendet, der zumindest einen der Stoffe Aluminium, Beryllium, Kupfer, Tantal oder Molybdän enthält.In this case, an additional material is used for rupture protection made of steel, which contains at least one of the substances aluminum, beryllium, copper, tantalum or molybdenum.

Für Berstsicherungen aus Aluminium wird ein Zusatzwerkstoff eingesetzt, der zumindest einen der Stoffe Silizium, Eisen, Mangan, Nickel, Titan oder Silber enthält.For rupture protection made of aluminum, a filler material is used which contains at least one of silicon, iron, manganese, nickel, titanium or silver.

Vorteiihafterweise wird das Verfahren unter Vakuum und/oder in einer Elektronenstrahlanlage durchgeführt.Vorteiihafterweise the process is carried out under vacuum and / or in an electron beam system.

Es kann auch von Vorteil sein, wenn das Aufschmelzen und Umlegieren nicht über die gesamte Dicke der jeweilige Metallscheibe erfolgt, wobei das Verfahren auch spiegelbildlich von beiden Seiten durchgeführt werden kann.It may also be advantageous if the melting and Umlegieren not over the entire thickness of the respective metal disc, wherein the method can also be performed in mirror image from both sides.

Mit der gezielten Veredelung durch das Einlegieren von geeigneten Werkstoffen in den partiellen Zonen wird eine hohe Konstanz der Werkstoffkennwerte erzielt, da der Einfluß aller vorangegangener Umform- und Wärmebehandlungen eliminiert wird. Die Werkstoffkennwerte, insbesondere die Ansprechparameter, sind nur noch von der chemischen Zusammensetzung der jeweiligen Legierungen abhängig, so daß eine hohe Fertigungssicherheit und große Konstanz der Funktion der Berstsicherung erzielt wird.The targeted refining by alloying in suitable materials in the partial zones, a high consistency of the material properties is achieved because the influence of all previous forming and heat treatments is eliminated. The material parameters, in particular the response parameters are only dependent on the chemical composition of the respective alloys, so that a high manufacturing reliability and high consistency of the function of the rupture is achieved.

embodiment

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigen:The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment. In the drawing show:

Fig. 1: schematisch einen Leistungsschalter,1 shows schematically a circuit breaker,

Fig.2: eine erfindungsgemäß hergestellte Berstsicherung im Schnitt,2 shows a bursting device according to the invention produced in section,

Fig.3: die gleiche Berstsicherung in der Draufsicht.3: the same bursting protection in plan view.

Nach Fig. 1 werden durch eine als Berstscheibe 4 ausgebildete Berstsicherung die Schaltkammer 1 und die unter gleichem Innendruck stehenden Bauteile Stützerisolator 2 und Durchführungsflansch 3 gegen Zerstörung bei einer unzulässigen Erhöhung des Innendruckes geschützt.According to Fig. 1, the switching chamber 1 and the standing under the same internal pressure components support insulator 2 and bushing 3 are protected against destruction at an impermissible increase in the internal pressure by a trained as rupture disk 4 rupture.

Wie Fig. 2 und 3 zeigen, wird die deckeiförmig ausgebildete Berstscheibe 4, die auf einem Lochkreis liegende Befestigungslöcher 7 trägt, mittels Elektronenstrahl 5 entlang einer z.B. kreisförmig vorgegebenen partiellen Zone 6 vorbestimmter Tiefe aufgeschmolzen und mit einem Zusatzwerkstoff legiert. Dadurch bleibt in der partiellen Zone 6 nahezu die gleiche Zugfestigkeit erhalten, aber sie weist eine wesentlich kleinere plastische Verformbarkeit auf als das unlegierte Metall.As shown in FIGS. 2 and 3, the ceiling-shaped rupture disk 4, which carries fastening holes 7 lying on a circle of holes, is conveyed by means of electron beam 5 along a path, e.g. melted predetermined partial zone 6 predetermined depth and alloyed with an additional material. As a result, almost the same tensile strength is retained in the partial zone 6, but it has a much smaller plastic deformability than the unalloyed metal.

Claims

1. A method for producing a bursting protection of metal for the switching chamber of a gas pressure switch or other operationally or during the switching pressurized spaces of electrical switches and gas-insulated switchgear, which is designed in the manner of crushing membranes with plastic deformation capacity and optionally with notches of different shape , characterized in that in the intended as a bursting metal part partial zones (6) are incorporated with the starting material almost the same tensile strength, but with virtually no plastic deformation capacity by using high energy density beams such as electron, ion and laser beams in this area first melted and then alloyed with a filler material.

2. The method according to claim 1, characterized in that a bursting material is used for rupture protection of steel, containing at least one of the materials aluminum, beryllium, copper, tantalum or molybdenum.

3. The method according to claim 1, characterized in that a filler material is used for rupture protection of aluminum, which contains at least one of the materials silicon, iron, manganese, nickel, titanium or silver.

4. The method according to claim 1, characterized in that the method is carried out under vacuum and / or in an electron beam system.

5. The method according to claim 1, characterized in that the melting and alloying of the filler material takes place only over part of the total thickness of the respective metal part.

6. The method according to claim 1 and 5, characterized in that the melting and alloying of the filler material is performed in mirror image from both sides.