DD276945A1

DD276945A1 - METHOD AND DEVICE FOR MOUNTING AND EVACUATING ELECTRICAL DEVICES

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.The invention relates to a method and apparatus for joining under high vacuum and evacuation of electrical equipment with Isoliergehaeuse from temperaturbestaendiger oxide ceramic, in particular vacuum interrupters, the joining of equipment components and the evacuation of the devices in a high-vacuum container in a technological run. According to the invention, it is provided that the devices pre-assembled in a high-vacuum container are connected to two pumping systems for evacuation, a high-vacuum pump system and an ultra-high vacuum pumping system. The device according to the invention provides that the devices are each assigned a pumping tube which is connected to the pumping systems by means of an ultra-high vacuum line via vacuum valves and connecting line and this ultra-high vacuum line is arranged in a spacer.

Description

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Field of application of the invention

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.The invention relates to a method and apparatus for joining under high vacuum and evacuation of electrical equipment with insulating housing of high temperature resistant oxide ceramic, in particular vacuum interrupters, wherein the joining of the device components and the evacuation of the devices takes place in a high-vacuum container in a technological run.

Characteristic of the known technical solutions

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.It is known to add the components of electrical solutions in an evacuated space of a baking oven under high vacuum by brazing and then close vacuum-tight.

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.Before the vacuum-tight closure, the device components are subjected to a degassing annealing, wherein a temperature is kept just below the solder melting temperature for a longer period of time in order to release the gases bound in particular on the surfaces of the materials and pump.

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.For degassing also the inner surfaces of an electrical device is known to provide the preassembled device with a pump tube through which the gases released on the inner surfaces get into the high-vacuum container and then aspirated by means of a high-vacuum pump jn (W. Espe "material science Hochvakuumtechnik, Vol. 1, VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften Berlin 1960, p. 702) .The process of container dumping of electrical equipment has the advantage that the equipment components can be annealed and vacuum-sealed in a technological run There are various methods of closing the electrical devices in the container DD-WP 134693 discloses a method for evacuating and closing electrical appliances, in which the arc chambers are operated using two solders of different melting temperatures with simultaneous degassing and connection of individual parts of the arc solution Chambers evacuated and sealed vacuum-tight by the melting temperature dor Lote is chosen so that initially a degassing and bonding of the individual parts and finally the evacuation and the vacuum-tight closing of the arc extinguishing chamber. The solution described in DD-WP 137 293 describes a method for closing vacuum interrupters with a vacuum silver solder in a high vacuum Containor, where after Dom Ausheizprozoß in a high vacuum container at a constant or vorringorter Aushoiztomperatur solo at the vorschließonden to bodies Löttomperatur and the Vakuumschaltkammorn cooled immediately after the pre-melting of the parts to be joined under the vacuum atmosphere.

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 sichA bosondoror disadvantage dor bokannton ancestors lies in the reduced quality of the surface degassing of Gorätübautoilo, dio by dio structurally conditioned arrangement of the heating elements, shielding plates o. Dg! caused in a high vacuum container, because währond dos Aushuizprozeßos the glowing surfaces of said parts and the required Föhrohilfsvorrichtungon dor devices z. B. wio KoIiIo-I.ötlohron odor weighting additional gas. In addition, that is

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.no hydrocarbon-free ultrahigh vacuum can be generated inside the equipment, since the existing of organic materials plastically deformable seals of HochvakjumContainers also gas at ultra-high vacuum. However, such seals are required because the high vacuum container must be recharged for each technological run. These circumstances, however, have an unfavorable effect on the achievable residual gas pressure and thus on the long-term gas balance and on the residual gas composition of the electrical devices and thus on their inner clamping strength. To improve the long-term gas balance of devices, it is also known to arrange getter materials (eg Zr-Al alloy) within the devices which bind gases released over a certain period of time. However, such getters complicate the assessment of the devices in terms of their leakage rates and thus their life.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, elektrische Gerste, insbesondere Vakuumschaltkammern in einem Hochvakuum-Container ökonomisch günstig zu glühen, zu fügen und zu evakuieren.The aim of the invention is to economically glow, add and evacuate electric barley, especially vacuum interrupters in a high vacuum container.

Explanation of the essence of the invention

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.The object of the invention is to provide a method and apparatus for joining and evacuating electrical equipment to glow in a high vacuum container in a technological run, add and evacuate without the use of additional getter materials and with assurance of proper degassing Also, the inner surfaces of the electrical equipment, with the possibility of high current forming the switching contacts in continuous evacuation to further degassing of the contact material to be created.

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.Starting from the method of joining under high vacuum and evacuating electrical equipment with an insulating oxide ceramic, in particular vacuum interrupters, by means of a high vacuum pump in a high vacuum container, the object is achieved in that the pre-assembled in a high-vacuum container devices with two pumping systems Connection stands, whereby the one - the high vacuum pumping system of the high vacuum container - has the task, the high vacuum container as well as din preassembled devices also in front of the joint d. H. to evacuate until reaching the solder melting temperature and the other - a separate ultra-high vacuum pumping system - is provided for the evacuation of the resulting after joining hermetically sealed small volume of the devices in which the devices are subjected to a degassing annealing for several hours, so that with continuous evacuation of Devices a residual pressure is achieved.

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.After the device has cooled, a high-current forming of the switching contacts can take place when the high-vacuum container is open, so that an additional degassing of the contact material is achieved with simultaneous evacuation. Only by the separation of the devices from the pumping station, the evacuation is completed.

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.The method has the advantage that the glowing parts in a high-vacuum container, such as heating rods, shrouds o. The like. Have no influence on the residual gas pressure, the Langzeitgashaushalt and the residual gas composition and thus the desired vacuum quality is generated.

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.According to the device according to the invention the devices in the high-vacuum container are each assigned a pump tube which is connected to an ultra-high vacuum line, the closable connections by means of vacuum valves on the one hand to the high-vacuum container and on the other hand to a separate Ultrahoc! ^- Vacuum pumping system has and the ultra-high vacuum line is arranged in a spacer which is inserted by means of sealing surfaces between the high-vacuum container and em container base, so that can be used to carry out the method without constructive change of the known high-vacuum container.

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.It is possible to use several devices in a high-vacuum container for joining and evacuation, each device via a pump tube has a connection to the ultra-high vacuum line.

embodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment.

Die Figur zeigt einen Schnitt durch einen Hochvakuum-Container mit einer darin angeordneten Vakuumschaltkammer in erfindungsgemäßer Ausführung.The figure shows a section through a high-vacuum container with a vacuum switching chamber arranged therein according to the invention.

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.A vacuum switching chamber 1 is pre-assembled in a high-vacuum container 2, so that an insulating housing 3 can be joined with metal fittings 4 by brazing. On a fixed flow path 5, a pumping tube 6 is arranged, which is connected via a flange 7 to an ultra-high vacuum line 8, the outside of the high-vacuum container 2 has a lockable connection by means of a connecting line 10 via a vacuum valve 9 to the high-vacuum container 2 before via a zwnites vacuum valve 11 in a separate ultra-high vacuum pumping system 12 ends. The space required for the ultra-high vacuum line 8 is provided by a spacer 13 which is arranged with the aid of sealing surfaces 14 between the high-vacuum container 2 and container base 15, so that the ultra-high vacuum line 8 and the connecting line 10 lead out only from the spacer 13. A high vacuum pumping system 16 is connected directly to the high vacuum container 2 via a high vacuum line 17.

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.Before dom Fügon dos Isoliergohäusus 3 with don metal fittings 4 begins the evacuation of the high vacuum container 2 and dor vormontiorton Vakuumschaltkammor 1 by the high vacuum pumping system 16, the one vacuum valve 11 goschlosson and the andore vacuum valve 9 goöffnot, so that a proper evacuation the interior of the vormontiorton vacuum interrupter chamber 1 übnr the pump tube 6, the ultra-high vacuum 8 and the connecting line 10 is gowährloistot.

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 hermetischBoi Erroichon clor Lotschmolztomporatur is then the Vakuumschaltkommor 1 joined by means of hard solution. In this case, the pre-soldering solder ortarrest just outside the Lotschmelztempertur, and in the vacuum interrupter chamber 1 oin arises hermetically

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.closed volume, which is evacuated simultaneously with the vacuum valve 9 closed by the separately arranged ultra-high vacuum pumping system 12. With continuous evacuation of the high vacuum container 2 and the vacuum interrupter 1, a subsequent several hours degassing takes place just below the solder melting temperature in the high vacuum container 2. Due to the continuous evacuation of the high vacuum container 2 exist between the outside and inside the vacuum interrupter chamber 1 no pressure differences, so that the vacuum interrupter chamber 1 is not mechanically stressed at the high temperatures.

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.By degassing with constant evacuation of the hermetically sealed small volume through the ultra-high vacuum pumping system 12 can be in the vacuum interrupter chamber 1 a residual gas pressure rich Boreich ultrahigh vacuum, the glowing parts in high vacuum container 2, z. As the heating elements 18, shield plates 19 o. The like. As well as the glowing parts of not shown in the exemplary embodiment joint auxiliary devices, have no influence on the residual gas pressure, the Langzeitgashaushalt and the residual gas composition.

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.After the cooling of the vacuum interrupter chamber 1 after the degassing annealing, a high-current formation of the switching contacts 20 takes place, so that an additional degassing of the contact material can be achieved during ongoing evacuation. The evacuation is terminated by the decrease of the vacuum interrupter chamber 1 from the pump tube 6 by squeezing the same by means of special pliers. Ökononmisch favorable multiple vacuum interrupters are joined in a high vacuum container and evacuated, each vacuum interrupter chamber is connected via a pump tube to the ultra-high vacuum line.

Claims

1. A method for joining and evacuating electrical equipment with an insulating housing of high temperature resistant oxide ceramic, in particular vacuum interrupters, in a high vacuum container, characterized in that prior to joining until reaching the joining temperature, the evacuation of the high vacuum container (2) and the pre-assembled Device (1) by a high-vacuum pumping system (16) at a first locked vacuum valve (11) and a second opened vacuum valve (9), that after joining the devices (1) the hermetically sealed volume formed in them with locked vacuum valve ( 9) and opened vacuum valve (11) by an additional ultra-high vacuum pumping system (12) is evacuated and that the evacuation is continued in a then several hours degassing briefly within the joining temperature in a high-vacuum container (2) until the cooling of the devices (1), after cooling with open high-vacuum container (2) the evacuation of the devices (1) is terminated only with squeezing the pump tubes (6) of the devices (1).

2. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, characterized in that in the high vacuum container (2) the preassembled devices (1) each associated with an ultra-high vacuum line (8) pump tube (6) is assigned, wherein the ultra-high vacuum line (8) shut-off connections by means of the vacuum valves (9; 11) on the one hand via a connecting line (10) to the high-vacuum container (2) and on the other hand directly via the vacuum valve (11) for ultra-high vacuum pumping system (12) and the ultra-high vacuum line (8) in a spacer (13) is arranged leading out, which by means of sealing surfaces (14) between the high-vacuum container (2) and a container base (15) is mounted.