DD276945A1

DD276945A1 - Verfahren und vorrichtung zum fuegen und evakuieren von elektrischen geraeten

Info

Publication number: DD276945A1
Application number: DD32166188A
Authority: DD
Inventors: Joerg Kusserow; Wilhelm Gurr; Waltraud Beckmann; Frank Verchau; Reinhard Kaak; Gert Drechsler
Original assignee: Elektroprojekt Anlagenbau Veb
Priority date: 1988-11-10
Filing date: 1988-11-10
Publication date: 1990-03-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Fuegen unter Hochvakuum und Evakuieren von elektrischen Geraeten mit Isoliergehaeuse aus temperaturbestaendiger Oxidkeramik, insbesondere Vakuumschaltkammern, wobei das Fuegen von Geraetebauteilen und das Evakuieren der Geraete in einem Hochvakuum-Container in einem technologischen Durchlauf erfolgt. Erfindungsgemaess ist vorgesehen, dass die im Hochvakuum-Container vormontierten Geraete zur Evakuierung an zwei Pumpsystemen angeschlossen sind, einem Hochvakuum- und einem Ultrahochvakuum-Pumpsystem. Die erfindungsgemaesse Vorrichtung sieht dabei vor, dass den Geraeten je ein Pumprohr zugeordnet ist, das mit einer Ultrahochvakuumleitung ueber Vakuumventile und Verbindungsleitung mit den Pumpsystemen verbunden ist und diese Ultrahochvakuumleitung in einem Distanzstueck angeordnet ist.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Fügen unter Hochvakuum und Evakuieren von elektrischen Geräten mit Isoliergehäuse aus hochtemperaturbeständigem Oxidkeramik, insbesondere Vakuumschaltkammern, wobei das Fügen der Gerätebauteile und das Evakuieren der Geräte in einem Hochvakuum-Container in einem technologischen Durchlauf erfolgt.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, die Bauteile von elektrischen Lösungen in einem evakuierten Raum eines Ausheizofens unter Hochvakuum durch Hartlötung zu fügen und anschließend vakuumdicht zu verschließen.

Vor dem vakuumdichten Verschließen werden die Gerätebauteile einem Entgasungsglühen unterzogen, wobei eine Temperatur kurz unterhalb der Lotschmelztemperatur über einen längeren Zeitraum gehalten wird, um die insbesondere an den Oberflächen der Materialien gebundenen Gase freizusetzen und abpumpen zu können.

Zur Entgasung auch der Innenflächen eines elektrischen Gerätes ist bekannt, das vormontierte Gerät mit einem Pumprohr zu versehen, über welches die an den Innenflächen freigesetzten Gase in den Hochvakuum-Container gelangen und dann mittels einer Hochvakuum-Pumpe abgesaugt werd jn (W. Espe „Werkstoffkunde der Hochvakuumtechnik", Bd. 1, VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften Berlin 1960, S. 702). Das Verfahren des Containeroumpens von elektrischen Geräten hat den Vorteil, daß die Gerätebauteile in einem technologischen Durchlauf geglüht und vakuumdicht gefügt werden können. Für das anschließende vakuumdichte Verschließen der elektrischen Geräte im Container gibt es verschiedene Verfahren. Im DD-WP 134693 ist ein Verfahren zum Evakuieren und Verschließen von elektrischen Geräten offenbart, bei dem die Lichtbogenlöschkammern unter Verwendung zweier Lote unterschiedlicher Schmelztemperatur bei gleichzeitiger Entgasung und Verbindung von Einzelteilen der Lichtbogenlöschkammern evakuiert und vakuumdicht verschlossen werden, indem die Schmelztemperatur dor Lote so gewählt ist, daß zunächst ein Entgasen sowie Verbinden der Einzelteile und schließlich das Evakuieren sowie das vakuumdichte Verschließen der Lichtbogenlöschkammer erfolgt. Die im DD-WP 137 293 beschriebene Lösung erläutert ein Verfahren zum Verschließen von Vakuumschaltkammern mit einem Vakuum-Silberlot in einem Hochvakuum-Containor, wo im Anschluß an dom Ausheizprozoß im Hochvakuum-Container bei gleichbleibender oder vorringorter Aushoiztomperatur soloktiv an den zu vorschließonden Stellen die Löttomperatur erzeugt und die Vakuumschaltkammorn unmittelbar nach dem Vorschmelzen der zu verbindenden Teile unter der Vakuumatmosphäre abgekühlt worden.

Ein bosondoror Nachteil dor bokannton Vorfahren liegt in der geminderten Cualität der Oberflächenentgasung der Gorätübautoilo, dio durch dio konstruktiv bedingte Anordnung der Heizstäbe, Schirmbleche o. dg! im Hochvakuum-Container hervorgerufen wird, weil währond dos Aushuizprozeßos die glühenden Flächen der genannten Teile sowie die der benötigten Fügohilfsvorrichtungon dor Geräte z. B. wio KoIiIo-I.ötlohron odor Beschwerungsteile zusätzlich gasen. Hinzu kommt, daß sich

kein kohlenwasserstoffreies Ultrahochvakuum im Inneren der Geräte erzeugen läßt, da die aus organischen Materialien bestehenden plastisch verformbaren Dichtungen des HochvakjumContainers ebenfalls bei Ultrahochvakuum gasen. Derartige Dichtungen sind aber erforderlich, da der Hochvakuum-Container für jeden technologischen Durchlauf neu chargiert werden muß. Diese Umstände wirken siuh aber ungünstig auf den erzielbaren Restgasdruck und damit auf den Langzeitgashaushalt sowie auf die Restgaszusammensetzung der elektrischen Geräte und damit auf deren innere Spannfestigkeit aus. Zur Verbesserung des Langzeitgashaushaltes von Geräten ist auch bekannt, innerhalb der Geräte Gettermaterialien (z. B. Zr-Al-Legierung) anzuordnen, die über einen bestimmten Zeitraum freigesetzte Gase binden. Derartige Getter erschweren aber wiederum die Beurteilung der Geräte hinsichtlich ihrer Leckraten und somit ihrer Lebensdauer.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, elektrische Gerste, insbesondere Vakuumschaltkammern in einem Hochvakuum-Container ökonomisch günstig zu glühen, zu fügen und zu evakuieren.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Fügen und Evakuieren von elektrischen Geräten zu schaffen, um in einem Hochvakuum-Container in einem technologischen Durchlauf zu glühen, zu fügen und zu evakuieren ohne Einsatz von zusätzlichen Gettermaterialien und mit Sicherung einer einwandfreien Entgasung auch der Innenflächen der elektrischen Geräte, wobei auch die Möglichkeit einer Hochstromformierung der Schaltkontakte bei kontinuierlicher Evakuierung zur weiteren Entgasung des Kontaktwerkstoffes geschaffen werden soll.

Ausgehend von dem Verfahren zum Fügen unter Hochvakuum und Evakuieren elektrischer Geräte mit einem Isoliergehäuse aus Oxidkeramik, insbesondere Vakuumschaltkammern, mittels einer Hochvakuum-Pumpe in einem Hochvakuum-Container wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die im Hochvakuum-Container vormontierten Geräte mit zwei Pumpsystemen in Verbindung steht, wobei das eine - das Hochvakuum - Pumpsystem des Hochvakuum-Containers - die Aufgabe hat, den Hochvakuum-Container sowie din vormontierten Geräte auch innen vor der Fügung d. h. bis zum Erreichen der Lotschmelztemperatur zu evakuieren und das andere - ein separates Ultrahochvakuum-Pumpsystem - für die Evakuierung des nach der Fügung entstandenen hermetisch abgeschlossenen kleinen Volumens der Geräte vorgesehen ist, bei der die Geräte einem mehrstündigen Entgasungsglühen unterzogen werden, so daß bei ständiger Evakuierung der Geräte ein Restdruck erzielt wird.

Nach der Abkühlung des Gerätes kann bei geöffnetem Hochvakuum-Container eine Hochstromformierung der Schaltkontakte erfolgen, so daß bei gleichzeitiger Evakuierung eine zusätzliche Entgasung des Kontaktwerkstoffes erzielt wird. Erst durch die Trennung der Geräte vom Pumpstand ist die Evakuierung beendet.

Das Verfahren hat den Vorteil, daß die glühenden Teile im Hochvakuum-Container, wie Heizstäbe, Schirmbleche o. dgl. keinen Einfluß mehr auf den Restgasdruck, den Langzeitgashaushalt und die Restgaszusammensetzung haben und dadurch die gewünschte Vakuumgüte erzeugt wird.

Nach der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind den Geräten im Hochvakuum-Container je ein Pumprohr zugeordnet, das an eine Ultrahochvakuumleitung angeschlossen ist, die absperrbare Verbindungen mittels Vakuumventile einerseits zum Hochvakuum-Container und andererseits zu einem separaten Ultrahoc!^-vakuum-Pumpsystem besitzt und die Ultrahochvakuumleitung in einem Distanzstück angeordnet ist, das mit Hilfe von Dichtflächen zwischen dem Hochvakuum-Container und em Container-Unterteil eingefügt ist, so daß ohne konstruktive Veränderung der bekannte Hochvakuum-Container zur Durchführung des Verfahrens verwendet werden kann.

Dabei ist es möglich, mehrere Geräte in einem Hochvakuum-Container zum Fügen und Evakuieren einzusetzen, wobei jedes Gerät über ein Pumprohr eine Verbindung zur Ultrahochvakuumleitung hat.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

Die Figur zeigt einen Schnitt durch einen Hochvakuum-Container mit einer darin angeordneten Vakuumschaltkammer in erfindungsgemäßer Ausführung.

Eine Vakuumschaltkammer 1 ist im Hochvakuum-Container 2 vormontiert, so daß ein Isoliergehäuse 3 mit Metallarmaturen 4 durch Hartlötung gefügt werden kann. An einer festen Strombahn 5 ist ein Pumprohr 6 angeordnet, welches über eine Flanschverbindung 7 an eine Ultrahochvakuumleitung 8 angeschlossen ist, die außerhalb des Hochvakuum-Containers 2 eine absperrbare Verbindung mittels einer Verbindungsleitung 10 über ein Vakuumventil 9 zum Hochvakuum-Container 2 besitzt, bevor sie über ein zwnites Vakuumventil 11 in einem separaten Ultrahochvakuum-Pumpsystem 12 endet. Der erforderliche Raumbedarf für die Ultrahochvakuumleitung 8 wird durch ein Distanzstück 13 geschaffen, das mit Hilfe von Dichtflächen 14 zwischen Hochvakuum-Container 2 und Container-Unterteil 15 angeordnet ist, so daß die Ultrahochvakuumleitung 8 und die Verbindungsloitung 10 nur aus dem Distanzstück 13 herausführen. Ein Hochvakuum-Pumpsystem 16 ist direkt über eine Hochvakuumleitung 17 am Hochvakuum-Container 2 angeschlossen.

Vor dom Fügon dos Isoliergohäusus 3 mit don Metallarmaturen 4 beginnt die Evakuierung des Hochvakuum-Containers 2 und dor vormontiorton Vakuumschaltkammor 1 durch das Hochvakuum-Pumpsystem 16, wobei das eine Vakuumventil 11 goschlosson und das andore Vakuumventil 9 goöffnot ist, so daß eine einwandfreie Evakuierung auch des Innenraumes der vormontiorton Vakuumschaltkammer 1 übnr das Pumprohr 6, die Ultrahochvakuumloitung 8 und die Verbindungsleitung 10 gowährloistot ist.

Boi Erroichon clor Lotschmolztomporatur wird dann die Vakuumschaltkommor 1 mittels Hartlösung gefügt. Dabei orstarrt das vorwondoto Lot kurz untorhalb dor Lotschmelztempertur, und in dor Vakuumschaltkammer 1 entsteht oin hermetisch

abgeschlossenes Volumen, welches gleichzeitig bei geschlossenem Vakuumventil 9 durch das separat angeordnete Ultrahochvakuum-Pumpsystem 12 evakuiert wird. Bei fortlaufender Evakuierung des Hochvakuum-Containers 2 und der Vakuumschaltkammer 1 erfolgt ein anschließendes mehrstündiges Entgasungsglühen kurz unterhalb der Lotschmelztemperatur im Hochvakuum-Container 2. Durch die fortlaufende Evakuierung auch des Hochvakuum-Containers 2 existieren zwischen Außen- und Innenraum der Vakuumschaltkammer 1 keine Druckunterschiede, so daß die Vakuumschaltkammer 1 bei den hohen Temperaturen mechanisch nicht belastet wird.

Durch das Entgasungsglühen bei ständiger Evakuierung des hermetisch abgeschlossenen kleinen Volumens durch das Ultrahochvakuum-Pumpsystem 12 läßt sich in der Vakuumschaltkammer 1 ein Restgasdruck im Boreich eines Ultrahochvakuums erzielen, wobei die glühenden Teile im Hochvakuum-Container 2, z. B. wie Heizelemente 18, Schirmbleche 19 o. dgl. sowie die glühenden Teile der im Ausführungsbeispiel nichtdargestelltenFüge-Hilfsvorrichtungen, keinen Einfluß auf den Restgasdruck, den Langzeitgashaushalt und die Restgaszusammensetzung haben.

Nach der Abkühlung der Vakuumschaltkammer 1 nach Ablauf des Entgasungsglühen erfolgt eine Hochstromformierung der Schaltkontakte 20, so daß bei laufender Evakuierung eine zusätzliche Entgasung des Kontaktwerkstoffes erzielt werden kann. Die Evakuierung wird durch die Abnahme der Vakuumschaltkammer 1 vom Pumprohr 6 durch Abquetschen desselben mittels Spezialzange beendet. Ökononmisch günstig werden mehrere Vakuumschaltkammern in einem Hochvakuum-Container gefügt und evakuiert, wobei jede Vakuumschaltkammer über ein Pumprohr an die Ultrahochvakuumleitung angeschlossen ist.

Claims

1. Verfahren zum Fügen und Evakuieren von elektrischen Geräten mit einem Isoliergehäuse aus hochtemperaturbeständigem Oxidkeramik, insbesondere Vakuumschaltkammern, in einem Hochvakuum-Container, gekennzeichnet dadurch, daß vor dem Fügen bis zum Erreichen der Fügetemperatur die Evakuierung des Hochvakuum-Containers (2) und der vormontierten Geräte (1) durch ein Hochvakuum-Pumpsystem (16) bei einem ersten gesperrten Vakuumventil (11) und einem zweiten geöffneten Vakuumventil (9) erfolgt, daß nach dem Fügen der Geräte (1) das in ihnen enstandene hermetisch abgeschlossene Volumen bei gesperrtem Vakuumventil (9) und geöffnetem Vakuumventil (11) durch ein zusätzliches Ultrahochvakuum-Pumpsystem (12) evakuiert wird und daß die Evakuierung bei einem anschließend mehrstündigen Entgasungsglühen kurz interhalb der Fügetemperatur im Hochvakuum-Container (2) bis zur Abkühlung der Geräte (1) weitergeführt wird, wobei nach der Abkühlung bei geöffnetem Hochvakuum-Container (2) die Evakuierung der Geräte (1) erst mit Abquetschen der Pumprohre (6) der Geräte (1) beendet wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß im Hochvakuum-Container (2) den vormontierten Geräten (1) je das an eine Ultrahochvakuumleitung (8) angeschlossene Pumprohr (6) zugeordnet ist, wobei die Ultrahochvakuumleitung (8) absperrbare Verbindungen mittels der Vakuumventile (9; 11) einerseits über eine Verbindungsleitung (10) zum Hochvakuum-Container (2) und andererseits direkt über das Vakuumventil (11) zum Ultrahochvakuum-Pumpsystem (12) aufweist und die Ultrahochvakuumleitung (8) in einem Distanzstück (13) herausführend angeordnet ist, das mit Hilfe von Dichtflächen (14) zwischen dem Hochvakuum-Container (2) und einem Container-Unterteil (15) angebracht ist.