DE102014204885A1

DE102014204885A1 - Verfahren zum Beschichten einer Vakuumschaltröhre und Vakuumschaltröhre mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung

Info

Publication number: DE102014204885A1
Application number: DE102014204885.0A
Authority: DE
Inventors: Philipp Last; Dirk Pohle
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2014-03-17
Filing date: 2014-03-17
Publication date: 2015-09-17
Anticipated expiration: 2034-03-18
Also published as: DE102014204885B4

Abstract

Um ein Verfahren zum Beschichten einer Vakuumschaltröhre (1) mit einem isolierenden Material anzugeben, welches einfach und kostengünstig ausführbar ist, wird vorgeschlagen, dass der Schritt des Beschichtens mittels Wirbelsintern ausgeführt wird. Weiterhin wird eine Vakuumschaltröhre vorgeschlagen, die durch ein derartiges Verfahren beschichtet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten einer Vakuumschaltröhre mit einem elektrisch isolierenden Material.
Derartige Verfahren sind aus der landläufigen Stand der Technik bekannt und haben das Ziel, eine über einer Außenkontur der Vakuumschaltröhre vorgesehene Isolierstrecke zu vergrößern, ohne dabei die Geometrie der Vakuumschaltröhre zu verändern. Dies kann beispielsweise durch Beschichten der Vakuumschaltröhre mit einer Silikonschicht auf die Vakuumschaltröhre erreicht werden, oder durch Umgießen oder in Form eines Schrumpfschlauches oder einer Hülse, welche über die Vakuumschaltröhre gezogen wird.
Aus der DE 1 170 031 ist es bekannt, die Innenseite einer Lichtbogenlöschkammer mit einem gasabgebenden Kunststoff mittels Wirbelsintern zu beschichten, um die Löscheigenschaften der Lichtbogenlöschkammer zu verbessern.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, welches einfach und kostengünstig ausführbar ist und eine vergrößerte Isolierstrecke ermöglicht.
Erfindungsgemäß gelöst wird diese Aufgabe der eingangs genannten Art dadurch, dass der Schritt des Beschichtens mit Wirbelsintern ausgeführt wird.
Wirbelsintern als Beschichtungsverfahren ist als solches aus dem Stand der Technik bekannt. Besonders vorteilhaft ist das Beschichten einer Vakuumschaltröhre mit einem isolierenden Material durch Wirbelsintern, weil der Verfahrensschritt des Wirbelsinterns unabhängig von der Geometrie des zu beschichtenden Gegenstandes, also insbesondere der Vakuumschaltröhre, ist, so dass beispielsweise im Unterschied zu einem Vergussverfahren keine röhrenspezifische Werkzeuge notwendig sind. Gegenüber Verfahren mit Silikonhülsen oder Schrumpfschläuchen können mittels Wirbelsintern auch sehr komplexe Geometrien, beispielsweise mit Hinterschnitten oder scharfen Kanten oder dergleichen, vollkommen ohne Lufteinschlüsse bearbeitet werden. Weiterhin können mittels Wirbelsintern verschiedene Materialien verarbeitet werden, so dass insbesondere auch anforderungsspezifisch ein Material für die isolierende Beschichtung der Vakuumschaltröhre ausgewählt werden kann. Es ist ebenfalls möglich, den Schritt des Wirbelsinterns zum Beschichten der Vakuumschaltröhre mehrfach hintereinander auszuführen, um beispielsweise unterschiedliche Schichtdicken und damit unterschiedliche Spannungsfestigkeiten der beschichteten Vakuumschaltröhre zu realisieren.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das isolierende Material ein duroplastisches Material, vorzugsweise Epoxidharz, ein Thermoplast oder ein Elastomer. Derartige Materialien sind besonders vorteilhaft zum Beschichten der Vakuumschaltröhre mit Wirbelsintern, weil sie einerseits geeignet sind für das Verfahren des Wirbelsinterns und andererseits die Anforderungen an die dielektrische Festigkeit einer Vakuumschaltröhre, welche durch beispielsweise in einem feststoffisolierten Schalterpol eingebaut werden soll, erfüllen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden den isolierenden Materialien Füllstoffe zugesetzt. Durch Füllstoffe können die Eigenschaften des isolierenden Materials gezielt beeinflusst voreingestellt werden, beispielsweise können thermische Ausdehnungskoeffizienten des isolierenden Materials eingestellt werden, die Wärmeleitfähigkeit kann, falls nötig, erhöht werden oder auch die dielektrische Festigkeit bzw. die Isolationseigenschaften können beeinflusst oder eingestellt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden vor dem Schritt des Wirbelsinterns formgebende Teile an der Vakuumschaltröhre angebracht. Mittels derartiger formgebender Teile, beispielsweise in Form von O-Ringen, welche auf die Vakuumschaltröhre aufgebracht werden, können ebenfalls gezielt Eigenschaften der beschichteten Vakuumschaltröhre eingestellt werden, beispielsweise können durch die formgebenden Teile Kriechstrecken erhöht werden.
Es kann auch vorteilhaft sein, vor dem Schritt des Wirbelsinterns feldsteuernde Elemente an der Vakuumschaltröhre anzubringen. Feldsteuernde Elemente, beispielsweise in Form von leitfähigen O-Ringen oder dergleichen sind zur Einstellung der Feldsteuereigenschaften der Vakuumschaltröhre vorteilhaft, beispielsweise im Bereich von Lötkanten der Vakuumschaltröhre, an welchen ohne Maßnahmen zur Feldsteuerung hohe Feldstärken auftreten können.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vakuumschaltröhre mit einer isolierenden Beschichtung.
Derartige Vakuumschaltröhren mit einer isolierenden Beschichtung sind aus dem landläufigen Stand der Technik bekannt und werden beispielsweise in feststoffisolierten Schalterpolen von Leistungsschaltern, beispielsweise Mittelspannungs-Leistungsschaltern, eingesetzt. Die isolierende Beschichtung der Vakuumschaltröhre ist dabei dazu vorgesehen, Unterschiede in thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Vakuumschaltröhrengehäusebauteile sowie eines die Vakuumschaltröhre umgebenden Polgehäuses auszugleichen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vakuumschaltröhre der oben genannten Art anzugeben, welche einfach und kostengünstig hergestellt werden kann.
Erfindungsgemäß gelöst wird diese Aufgabe bei einer Vakuumschaltröhre der oben genannten Art dadurch, dass die isolierende Beschichtung durch ein Verfahren gemäß einer der obigen Ausführungsformen aufgebracht ist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung sowie eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht einer Vakuumschaltröhre mit einer Beschichtung aus einem isolierenden Material; und
2 eine weitere schematische Ansicht einer Vakuumschaltröhre mit einem isolierenden Material sowie formgebenden Teilen.
1 zeigt eine Vakuumschaltröhre 1 mit einem vakuumdichten Gehäuse 2, welches einen ersten metallische Gehäuseflansch 3 sowie einen zweiten metallischen Gehäuseflansch 4 und einen dazwischen angeordneten Isolierstoffgehäusebereich 5, im Ausführungsbeispiel aus einem Keramikzylinder gebildet, aufweist. In dem vakuumdichten Gehäuse ist ein Kontaktsystem mit einem Festkontakt 6 sowie einem Bewegkontakt 7 zum Schalten bzw. Unterbrechen eines durch die Vakuumschaltröhre 1 geführten Stromes angeordnet. Der Festkontakt 6 ist mit einem Festkontaktanschlussbolzen 8 verbunden, welcher vakuumdicht aus der Vakuumschaltröhre 1 herausgeführt wird, der Bewegkontakt 7 ist mit einem Bewegkontaktanschlussbolzen 9 verbunden, welcher mittels eines figürlich ebenfalls nicht dargestellten Faltenbalges vakuumdicht aus dem vakuumdichten Gehäuse 2 der Vakuumschaltröhre 1 herausgeführt ist. Der Bewegkontaktanschlussbolzen 9 ist dabei mittels eines Lagers 10 am vakuumdichten Gehäuse 2 gelagert und geführt. Die Vakuumschaltröhre 1 ist mit einer Beschichtung 11 aus einem isolierenden Material beschichtet, welche Beschichtung 11 mittels Wirbelsintern auf die Vakuumschaltröhre 1 aufgebracht ist und beispielsweise aus Epoxidharz, Thermoplast oder einem Elastomer besteht und gegebenenfalls Füllstoffe, die den thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Beschichtung 11 bzw. die Wärmeleitfähigkeit oder die dielektrischen Eigenschaften beeinflussen können, versetzt. Im Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Beschichtung 11 dabei um den ersten metallischen Gehäuseflansch 3 bis zum Festkontaktanschlussbolzen 8, um den Isolierstoffgehäusebereich 5 sowie um den zweiten metallischen Gehäusebereich 4 bis zum Lager 10. Es ist aber auch möglich, durch geeignete Abdeckungen während des Wirbelsinterns beispielsweise nur den Isolierstoffgehäusebereich 5 ganz oder teilweise, oder die metallischen Gehäuseflansche 3 bzw. 4 ganz oder teilweise oder zusätzlich auch Teile des Festkontaktanschlussbolzens 8 zur Verlängerung der äußeren Isolierstrecke zu beschichten.
2 zeigt die Vakuumschaltröhre 1 der 1, wobei gleiche Bauteile bzw. Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Vor dem Schritt des Aufbringens der Beschichtung 11 wurden auf die Vakuumschaltröhre 1 formgebende Teile 12, 13 aufgebracht, im Ausführungsbeispiel in Form von O-Ringen, so dass die Beschichtung 11 im Ausführungsbeispiel der 2 beispielsweise eine erhöhte Kriechstrecke ausbildet. Die formgebenden Teile 12 bzw. 13 können auch anders ausgeformt sein und beispielsweise auch mit Zusätzen versehen sein, beispielsweise in Form von leitfähigen O-Ringen, welche dann als Feldsteuerelemente an der Vakuumschaltröhre 1 vorgesehen sind.
Figürlich nicht dargestellt, aber auch möglich im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist das Anbringen von feldsteuerenden Elementen, beispielsweise in Form von leitfähigen O-Ringen, an Verbindungsbereichen von Isolierstoffgehäusebereich 5 und erstem bzw. zweitem metallischen Gehäuseflansch 3 bzw. 4, um an den dort ausgebildeten Lötkanten eine Feldsteuerung auszubilden, vor dem Schritt des Beschichtens mittels Wirbelsintern.
Bezugszeichenliste

1: Vakuumschaltröhre
2: vakuumdichtes Gehäuse
3: erster metallischer Gehäuseflansch
4: zweiter metallischer Gehäuseflansch
5: Isolierstoffgehäusebereich
6: Festkontakt
7: Bewegkontakt
8: Festkontaktanschlussbolzen
9: Bewegkontaktanschlussbolzen
10: Lager
11: isolierende Beschichtung
12, 13: formgebende Teile

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 1170031 [0003]

Claims

Verfahren zum Beschichten einer Vakuumschaltröhre (1) mit einem isolierenden Material, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Beschichtens mittels Wirbelsintern ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das isolierende Material ein Epoxidharz, ein Thermoplast oder ein Elastomer ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem isolierenden Material Füllstoffe zugesetzt werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Schritt des Wirbelsinterns formgebende Teile (12, 13) an der Vakuumschaltröhre (1) angebracht werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Schritt des Wirbelsinterns feldsteuernde Teile an der Vakuumschaltröhre (1) angebracht werden.
Vakuumschaltröhre (1) mit einer isolierenden Beschichtung (11), dadurch gekennzeichnet, dass die isolierende Beschichtung (11) durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 aufgebracht ist.