DE102020201523A1 - Switching arc-resistant coating material for switching and contact devices as well as application examples for the coating material and two processes for its production - Google Patents

Switching arc-resistant coating material for switching and contact devices as well as application examples for the coating material and two processes for its production Download PDF

Info

Publication number
DE102020201523A1
DE102020201523A1 DE102020201523.6A DE102020201523A DE102020201523A1 DE 102020201523 A1 DE102020201523 A1 DE 102020201523A1 DE 102020201523 A DE102020201523 A DE 102020201523A DE 102020201523 A1 DE102020201523 A1 DE 102020201523A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
switching
coating material
contact device
resistant coating
arc
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102020201523.6A
Other languages
German (de)
Inventor
Timo Engbert
Christof Horz
Stefan Maas
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE102020201523.6A priority Critical patent/DE102020201523A1/en
Publication of DE102020201523A1 publication Critical patent/DE102020201523A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H11/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of electric switches
    • H01H11/04—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of electric switches of switch contacts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/02—Contacts characterised by the material thereof
    • H01H1/021—Composite material
    • H01H1/025—Composite material having copper as the basic material

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schaltlichtbogen-resistenten Beschichtungswerkstoff, insbesondere für Schalt- und/oder Kontaktvorrichtungen mit einer mittels eines thermischen Spritzverfahrens hergestellten gleichmäßigen Partikelverteilung an Kupfer- und Wolframpartikeln, sowie eine Schalt- und/oder Kontaktvorrichtung mit einem Schaltlichtbogen-resistenten Beschichtungswerkstoff, einen Lastschalter mit einer Schalt- und/oder Kontaktvorrichtung mit einem Schaltlichtbogen-resistenten Beschichtungswerkstoff, einen Erdungsschalter mit einer Schalt- und/oder Kontaktvorrichtung mit einem Schaltlichtbogen-resistenten Beschichtungswerkstoff , ein Schaltgerät, insbesondere mit einer Gas- und/oder Luftisolation, mit einem Kurzschlusseinschaltvermögen für Nieder-, Mittel- und Hochspannungsschaltanlagen mit einer Schalt- und/oder Kontaktvorrichtung mit einem Schaltlichtbogen-resistenten Beschichtungswerkstoff, eine Nieder-, Mittel- und Hochspannungsschaltanlage mit Last- und/oder Erdungsschaltern und/oder Schaltgeräten, insbesondere gas- und/oder luftisolierten, mit einer Schalt- und/oder Kontaktvorrichtung mit einem Schaltlichtbogen-resistenten Beschichtungswerkstoff und zwei Verfahren für die Beschichtung einer Schalt- und/oder Kontaktvorrichtung mit einem Schaltlichtbogen-resistenten Beschichtungswerkstoff.

Figure DE102020201523A1_0000
The invention relates to a switching arc-resistant coating material, in particular for switching and / or contact devices with a uniform particle distribution of copper and tungsten particles produced by means of a thermal spraying process, as well as a switching and / or contact device with a switching arc-resistant coating material, with a load switch a switching and / or contact device with a switching arc-resistant coating material, an earthing switch with a switching and / or contact device with a switching arc-resistant coating material, a switching device, in particular with gas and / or air insulation, with a short-circuit making capacity for low- , Medium and high voltage switchgear with a switching and / or contact device with a switching arc-resistant coating material, a low, medium and high voltage switchgear with load and / or earthing switches and / or switching devices, in particular gas- and / or air-insulated, with a switching and / or contact device with a switching arc-resistant coating material and two methods for coating a switching and / or contact device with a switching arc-resistant coating material.
Figure DE102020201523A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft einen Schaltlichtbogen-resistenten Beschichtungswerkstoff, insbesondere für Schalt- und/oder Kontaktvorrichtungen mit einer mittels eines thermischen Spritzverfahrens hergestellten gleichmäßigen Partikelverteilung an Kupfer- und Wolframpartikeln, sowie eine Schalt- und/oder Kontaktvorrichtung mit einem Schaltlichtbogen-resistenten Beschichtungswerkstoff, einen Lastschalter mit einer Schalt- und/oder Kontaktvorrichtung mit einem Schaltlichtbogen-resistenten Beschichtungswerkstoff, einen Erdungsschalter mit einer Schalt- und/oder Kontaktvorrichtung mit einem Schaltlichtbogen-resistenten Beschichtungswerkstoff, ein Schaltgerät, insbesondere mit einer Gas- und/oder Luftisolation, mit einem Kurzschlusseinschaltvermögen für Nieder-, Mittel- oder Hochspannungsschaltanlagen mit einer Schalt- und/oder Kontaktvorrichtung mit einem Schaltlichtbogen-resistenten Beschichtungswerkstoff, eine Nieder-, Mittel- oder Hochspannungsschaltanlage mit Last- und/oder Erdungsschaltern und/oder Schaltgeräten, insbesondere gas- und/oder luftisolierte, mit einer Schalt- und/oder Kontaktvorrichtung mit einem Schaltlichtbogen-resistenten Beschichtungswerkstoff und zwei Verfahren für die Beschichtung einer Schalt- und/oder Kontaktvorrichtung mit einem Schaltlichtbogen-resistenten Beschichtungswerkstoff.The invention relates to a switching arc-resistant coating material, in particular for switching and / or contact devices with a uniform particle distribution of copper and tungsten particles produced by means of a thermal spraying process, as well as a switching and / or contact device with a switching arc-resistant coating material, with a load switch a switching and / or contact device with a switching arc-resistant coating material, an earthing switch with a switching and / or contact device with a switching arc-resistant coating material, a switching device, in particular with gas and / or air insulation, with a short-circuit breaking capacity for low- , Medium or high voltage switchgear with a switching and / or contact device with a switching arc-resistant coating material, a low, medium or high voltage switchgear with load and / or earthing switches and d / or switching devices, in particular gas- and / or air-insulated, with a switching and / or contact device with a switching arc-resistant coating material and two methods for coating a switching and / or contact device with a switching arc-resistant coating material.

In gasisolierten, dreipolig-metallgekapselten Schaltgeräten einer Mittelspannungsschaltanlage kommen Lastschalter und Erdungsschalter mit Kurzschlusseinschaltvermögen zum Einsatz. Während einer Kurzschlusseinschaltung bei hohem Strom und hoher Spannung kommt es kurzzeitig zu einem Schaltlichtbogen. Dieser Lichtbogen verursacht durch thermische Einflüsse technische Defekte am Schalt- und/oder Kontaktsystem. Deshalb müssen die am Schaltvorgang beteiligten Bauteile, insbesondere die Kontakte und Schaltmesser, vor einer Beeinträchtigung durch den Schaltlichtbogen, welcher zu einer Evaporation und Erosion des Kontaktmaterials führen kann, geschützt werden.In gas-insulated, three-pole metal-enclosed switchgear of a medium-voltage switchgear, load switches and earthing switches with short-circuit making capacity are used. A switching arc briefly occurs during a short-circuit switch-on at high current and high voltage. This arc causes technical defects in the switching and / or contact system due to thermal influences. The components involved in the switching process, in particular the contacts and switch blades, must therefore be protected from being impaired by the switching arc, which can lead to evaporation and erosion of the contact material.

Bisher werden die durch den Schaltlichtbogen thermisch und elektrodynamisch hoch belasteten Bereiche der Schalt- und Kontaktvorrichtung durch ein höherwertigeres Material vor Beschädigung geschützt. Dieses höherwertigere Material ist im Allgemeinen eine Sinter-Legierung oder ein schmelzinfiltrierter Sinterwerkstoff aus einem Material mit einer sehr hohen Schmelztemperatur, wie z.B. Wolfram, und einem Material mit einer guten elektrischen Leitfähigkeit, wie z.B. Kupfer. Dieses Material wird an den thermisch hochbelasteten Bauteilen der Schalt- und Kontaktvorrichtung mittels Hartlotverfahren angelötet. Um einen prozesssicheren Lötvorgang zu ermöglichen, müssen die anzulötenden Wolfram-Kupfer-Komponenten eine gewisse verfahrenstechnisch bedingte Größe aufweisen.So far, the areas of the switching and contact device that are thermally and electrodynamically highly stressed by the switching arc have been protected from damage by a higher-quality material. This higher quality material is generally a sintered alloy or a melt-infiltrated sintered material made of a material with a very high melting temperature such as tungsten and a material with good electrical conductivity such as copper. This material is soldered to the thermally highly stressed components of the switching and contact device using a brazing process. In order to enable a reliable soldering process, the tungsten-copper components to be soldered on must have a certain process-related size.

Demgemäß besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen effizienter hergestellten Schaltlichtbogen-resistenten Beschichtungswerkstoff, insbesondere für Schalt- und/oder Kontaktvorrichtungen in Schaltgeräten, zu schaffen sowie unterschiedliche Anwendungsbeispiele und Herstellungsverfahren anzugeben.Accordingly, the object of the present invention is to create a more efficiently produced switching arc-resistant coating material, in particular for switching and / or contact devices in switching devices, and to specify different application examples and production methods.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Schaltlichtbogen-resistenten Beschichtungswerkstoff, insbesondere für Schalt- und/oder Kontaktvorrichtungen mit einer mittels eines thermischen Spritzverfahrens hergestellten gleichmäßigen Partikelverteilung an Kupfer- und Wolframpartikeln nach Anspruch 1, sowie durch eine Schalt- und/oder Kontaktvorrichtung mit einem Schaltlichtbogen-resistenten Beschichtungswerkstoff nach Anspruch 3, einen Lastschalter mit einer Schalt- und/oder Kontaktvorrichtung mit einem Schaltlichtbogen-resistenten Beschichtungswerkstoff nach Anspruch 6, einen Erdungsschalter mit einer Schalt- und/oder Kontaktvorrichtung mit einem Schaltlichtbogen-resistenten Beschichtungswerkstoff nach Anspruch 7, ein Schaltgerät, insbesondere mit einer Gas- und/oder Luftisolation, mit einem Kurzschlusseinschaltvermögen für Nieder-, Mittel- und Hochspannungsschaltanlagen mit einer Schalt- und/oder Kontaktvorrichtung mit einem Schaltlichtbogen-resistenten Beschichtungswerkstoff nach Anspruch 8, eine Nieder-, Mittel- oder Hochspannungsschaltanlage mit Last- und/oder Erdungsschaltern und/oder Schaltgeräten, insbesondere gas- und/oder luftisolierte, mit einer Schalt- und/oder Kontaktvorrichtung mit einem Schaltlichtbogen-resistenten Beschichtungswerkstoff nach Anspruch 9 und durch zwei Verfahren für die Beschichtung einer Schalt- und/oder Kontaktvorrichtung mit einem Schaltlichtbogen-resistenten Beschichtungswerkstoff nach den Ansprüchen 10 und 11.This object is achieved according to the invention by a switching arc-resistant coating material, in particular for switching and / or contact devices with a uniform particle distribution of copper and tungsten particles produced by means of a thermal spraying process, as well as by a switching and / or contact device with a switching arc -resistant coating material according to claim 3, a load switch with a switching and / or contact device with a switching arc-resistant coating material according to claim 6, an earthing switch with a switching and / or contact device with a switching arc-resistant coating material according to claim 7, a switching device, in particular with gas and / or air insulation, with a short-circuit making capacity for low, medium and high voltage switchgear with a switching and / or contact device with a switching arc-resistant coating material f according to claim 8, a low, medium or high voltage switchgear with load and / or earthing switches and / or switching devices, in particular gas- and / or air-insulated, with a switching and / or contact device with a switching arc-resistant coating material according to claim 9 and by two methods for coating a switching and / or contact device with a switching arc-resistant coating material according to claims 10 and 11.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen Schaltlichtbogen-resistenten Beschichtungswerkstoff, insbesondere für Schalt- und/oder Kontaktvorrichtungen, mit einer mittels eines thermischen Spritzverfahrens hergestellten gleichmäßigen Partikelverteilung in Form von Kupfer- und Wolframpartikeln. Die gleichmäßige Partikelverteilung beschreibt den Auftrag des Beschichtungswerkstoffs in Form von Wolfram-Kupfer-Partikeln mittels eines gleichmäßigen Auftrags während eines Sprüh- oder Schleudervorgangs in Folge des Kaltgasspritzens oder des Hochgeschwindigkeitsflammspritzens. Die gleichmäßige Partikelverteilung ist frei von Konzentrationsbetrachtungen bzw. Verteilungen zwischen den Wolfram- und Kupferpartikeln. Diese Begriffsdefinition gilt für jeden im Patentanspruchssatz aufgeführten unabhängigen Oberbegriff. Der Nachweis der gleichmäßigen Partikelverteilung in Form von Kupfer- und Wolframpartikeln kann beispielsweise durch Rasterelektronenmikroskopie erfolgen.According to the invention, this object is achieved by a switching arc-resistant coating material, in particular for switching and / or contact devices, with a uniform particle distribution in the form of copper and tungsten particles produced by means of a thermal spraying process. The uniform particle distribution describes the application of the coating material in the form of tungsten-copper particles by means of a uniform application during a spraying or centrifugal process as a result of cold gas spraying or high-speed flame spraying. The even particle distribution is free of any concentration considerations or distributions between the tungsten and copper particles. This definition of terms applies to every independent generic term listed in the set of claims. Evidence of the uniform particle distribution in the form of Copper and tungsten particles can be made by scanning electron microscopy, for example.

Der Kern der Erfindung besteht darin, einen gleichmäßig ausgebildeten und Schaltlichtbogen-resistenten Beschichtungswerkstoff aus Wolfram-Kupfer-Partikeln mittels eines thermischen Spritzverfahrens, vorzugsweise Kaltgasspritzen oder Hochgeschwindigkeitsflammspritzen, auf eine Schalt- und/oder Kontaktvorrichtung aufzutragen.The essence of the invention is to apply a uniformly formed and switching arc-resistant coating material made of tungsten-copper particles to a switching and / or contact device by means of a thermal spraying process, preferably cold gas spraying or high-speed flame spraying.

Die vorliegende Erfindung ersetzt durch den erfindungsgemäßen Schaltlichtbogen-resistenten Beschichtungswerkstoff für Schalt- und/oder Kontaktvorrichtungen und die einfach umzusetzenden Herstellungsverfahren den kostenintensiven Hartlötprozess mit einer mechanischen Bearbeitung vor und nach dem Lötprozess, den Einsatz von technisch überdimensionierten anzulötenden Wolfram-Kupfer-Komponenten sowie die Notwendigkeit eines höherwertigen Grundmaterials durch den thermischen Eintrag beim Lötprozess.The present invention replaces the cost-intensive brazing process with mechanical processing before and after the soldering process, the use of technically oversized tungsten-copper components to be soldered, and the need for the switching arc-resistant coating material according to the invention for switching and / or contact devices and the easy-to-implement manufacturing processes a higher quality base material due to the thermal input during the soldering process.

Das thermische Spritzverfahren, insbesondere das Kaltgasspritzen oder Hochgeschwindigkeitsflammspritzen, beinhaltet den entscheidenden Vorteil, dass bei diesen Verfahren die kinetische Energie, mit welcher die Beschichtung aufgetragen wird, erhöht und die thermische Energie, also der Wärmeeintrag auf die Bauteile, verringert wird. Der Beschichtungswerkstoff aus Wolfram- und Kupferpartikel liegt vorzugsweise in Pulverform vor und wird mit einer sehr hohen Geschwindigkeit, vorzugsweise Überschallgeschwindigkeit, auf das Trägermaterial aufgebracht. Durch die Reduktion der thermischen Energie müssen die Grundbauteile nicht mehr auf die Entfestigungstemperatur erwärmt werden, so dass der Einsatz eines höherwertigeren Grundmaterials ausgeschlossen werden kann und stattdessen ein Elektrolytkupfer verwendet werden kann. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren besteht in der kostenoptimierten Durchführung, da die Beschichtung sehr viel genauer aufgetragen werden kann.The thermal spraying process, in particular cold gas spraying or high-speed flame spraying, has the decisive advantage that with these processes the kinetic energy with which the coating is applied is increased and the thermal energy, i.e. the heat input to the components, is reduced. The coating material made of tungsten and copper particles is preferably in powder form and is applied to the carrier material at a very high speed, preferably supersonic speed. As a result of the reduction in thermal energy, the basic components no longer have to be heated to the softening temperature, so that the use of a higher-quality basic material can be ruled out and electrolytic copper can be used instead. Another advantage of the production method according to the invention is the cost-optimized implementation, since the coating can be applied much more precisely.

Der erfindungsgemäße Einsatz dieses thermischen Beschichtungsverfahrens führt zu einer Reduktion des allgemeinen Fertigungsaufwandes, da z.B. der Fräsaufwand deutlich reduziert wird und diese erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren frei sind von einem Sinter- und Lötprozess der Wolfram-Kupfer-Komponenten.The use of this thermal coating process according to the invention leads to a reduction in the general manufacturing effort, since, for example, the milling effort is significantly reduced and these manufacturing methods according to the invention are free from a sintering and soldering process for the tungsten-copper components.

Der erfindungsgemäße Schaltlichtbogen-resistente Beschichtungswerkstoff kann insbesondere auf drei Bauteilen der Schaltgeräte insbesondere für die gasisolierten Mittelspannungsschaltanlagen angewendet werden. Zu diesen Bauteilen gehören Erdkontakte, die Sammelschienenkontakte und die Schaltmesser. Zudem kann der erfindungsgemäße Beschichtungswerkstoff auch in gas- und/oder luftisolierten Schaltgeräten sowohl in Zwei- als auch in Dreistellungsschaltern mit Kurzschlusseinschaltvermögen für Nieder-, Mittel- und Hochspannungsschaltanlagen eingesetzt werden.The switching arc-resistant coating material according to the invention can be used in particular on three components of the switching devices, in particular for the gas-insulated medium-voltage switchgear. These components include earth contacts, the busbar contacts and the switch blades. In addition, the coating material according to the invention can also be used in gas- and / or air-insulated switchgear, both in two-position and in three-position switches with short-circuit making capacity for low, medium and high voltage switchgear.

Es entspricht einer erfindungsgemäßen Weiterentwicklung des Schaltlichtbogen-resistenten Beschichtungswerkstoffs, dass das thermische Spritzverfahren Kaltgasspritzen oder Hochgeschwindigkeitsflammspritzen ist.It corresponds to a further development of the switching arc-resistant coating material according to the invention that the thermal spraying process is cold gas spraying or high-speed flame spraying.

Zudem wird die Aufgabe gelöst durch eine Schalt- und/oder Kontaktvorrichtung mit einem Schaltlichtbogen-resistenten Beschichtungswerkstoff, wobei die Schalt- und/oder Kontaktvorrichtung entweder teilweise oder komplett von einer gleichmäßigen Partikelverteilung an Kupfer- und Wolframpartikeln benetzt ist.In addition, the object is achieved by a switching and / or contact device with a switching arc-resistant coating material, the switching and / or contact device being either partially or completely wetted by a uniform distribution of copper and tungsten particles.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schalt- und/oder Kontaktvorrichtung, welche auch in den Anwendungsbeispielen der unabhängigen Ansprüche 6, 7, 8 und 9 zum Einsatz kommen kann, kann darin bestehen, dass die Partikelverteilung an Kupfer- und Wolframpartikeln unter Verwendung eines thermischen Spritzverfahrens aufgetragen ist.An advantageous embodiment of the switching and / or contact device according to the invention, which can also be used in the application examples of the independent claims 6, 7, 8 and 9, can consist in that the particle distribution is applied to copper and tungsten particles using a thermal spraying process is.

Es entspricht einer speziellen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schalt- und/oder Kontaktvorrichtung, welche auch in den Anwendungsbeispielen der unabhängigen Ansprüche 6, 7, 8 und 9 zum Einsatz kommen kann, dass das thermische Spritzverfahren das Kaltgasspritzen oder das Hochgeschwindigkeitsflammspritzen ist.It corresponds to a special embodiment of the switching and / or contact device according to the invention, which can also be used in the application examples of the independent claims 6, 7, 8 and 9, that the thermal spraying process is cold gas spraying or high-speed flame spraying.

Die Aufgabe wird außerdem durch ein erstes Anwendungsbeispiel in Form eines Lastschalters gelöst, insbesondere innerhalb einer Nieder-, Mittel- oder Hochspannungsschaltanlage, mit einer Schalt- und/oder Kontaktvorrichtung mit einem Schaltlichtbogen-resistenten Beschichtungswerkstoff, wobei die Schalt- und/oder Kontaktvorrichtung entweder teilweise oder komplett von einer gleichmäßigen Partikelverteilung an Kupfer- und Wolframpartikeln benetzt ist.The object is also achieved by a first application example in the form of a load switch, in particular within a low, medium or high voltage switchgear, with a switching and / or contact device with a switching arc-resistant coating material, the switching and / or contact device either partially or is completely wetted by a uniform distribution of copper and tungsten particles.

Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein zweites Anwendungsbeispiel in Form eines Erdungsschalters, insbesondere innerhalb einer Nieder-, Mittel- oder Hochspannungsschaltanlage, mit einer Schalt- und/oder Kontaktvorrichtung mit einem Schaltlichtbogen-resistenten Beschichtungswerkstoff, wobei die Schalt- und/oder Kontaktvorrichtung entweder teilweise oder komplett von einer gleichmäßigen Partikelverteilung an Kupfer- und Wolframpartikeln benetzt ist.The object is also achieved by a second application example in the form of an earthing switch, in particular within a low, medium or high voltage switchgear, with a switching and / or contact device with a switching arc-resistant coating material, the switching and / or contact device either partially or is completely wetted by a uniform distribution of copper and tungsten particles.

Zudem wird die Aufgabe durch ein drittes Anwendungsbeispiel in Form eines Schaltgeräts, insbesondere mit einer Gas- und/oder Luftisolation, mit einem Kurzschlusseinschaltvermögen für Nieder-, Mittel- und Hochspannungsschaltanlagen gelöst mit einer Schalt- und/oder Kontaktvorrichtung mit einem Schaltlichtbogen-resistenten Beschichtungswerkstoff, wobei die Schalt- und Kontaktvorrichtung entweder teilweise oder komplett von einer gleichmäßigen Partikelverteilung an Kupfer- und Wolframpartikeln benetzt ist.In addition, the object is achieved by a third application example in the form of a switching device, in particular with gas and / or air insulation, with a short-circuit making capacity for low, medium and high voltage switchgear with a switching and / or contact device with a switching arc-resistant coating material, wherein the switching and contact device is either partially or completely wetted by a uniform particle distribution of copper and tungsten particles.

Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein viertes Anwendungsbeispiel in Form einer Nieder-, Mittel- oder Hochspannungsschaltanlage, insbesondere mit Last- und/oder Erdungsschaltern und/oder Schaltgeräten, insbesondere gas- und/oder luftisolierten, mit einer Schalt- und/oder Kontaktvorrichtung mit einem Schaltlichtbogen-resistenten Beschichtungswerkstoff, wobei die Schalt- und/oder Kontaktvorrichtung entweder teilweise oder komplett von einer gleichmäßigen Partikelverteilung an Kupfer- und Wolframpartikeln benetzt ist.The object is also achieved by a fourth application example in the form of a low, medium or high voltage switchgear, in particular with load and / or earthing switches and / or switching devices, in particular gas and / or air insulated, with a switching and / or contact device a switching arc-resistant coating material, the switching and / or contact device being either partially or completely wetted by a uniform distribution of copper and tungsten particles.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird außerdem gelöst durch ein erstes Verfahren für die Herstellung einer Beschichtung einer Schalt- und/oder Kontaktvorrichtung mit einem Schaltlichtbogen-resistenten Beschichtungswerkstoff mit den Schritten:

  • - Aufheizen eines Prozessgases;
  • - Expandieren des Prozessgases in einer Expansionsdüse, insbesondere einer Lavaldüse;
  • - Beschleunigen des Prozessgases;
  • - Injizieren von Wolfram- und Kupferpartikeln als Schaltlichtbogen-resistenten Beschichtungswerkstoff in den Gasstrahl des Prozessgases;
  • - Besprühen der Schalt- und/oder Kontaktvorrichtung mit dem Schaltlichtbogen-resistenten Beschichtungswerkstoff in Form der injizierten Wolfram- und Kupferpartikel.
The object of the present invention is also achieved by a first method for the production of a coating of a switching and / or contact device with a switching arc-resistant coating material with the following steps:
  • - heating a process gas;
  • Expanding the process gas in an expansion nozzle, in particular a Laval nozzle;
  • - Accelerating the process gas;
  • - Injection of tungsten and copper particles as a switching arc-resistant coating material into the gas jet of the process gas;
  • - Spraying the switching and / or contact device with the switching arc-resistant coating material in the form of the injected tungsten and copper particles.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird außerdem gelöst durch ein zweites Verfahren für die Herstellung einer Beschichtung einer Schalt- und/oder Kontaktvorrichtung mit einem Schaltlichtbogen-resistenten Beschichtungswerkstoff mit den Schritten:

  • - Einführen eines gasförmigen und/oder flüssigen Brennstoffs und eines Oxidationsmittels in eine Brennkammer;
  • - Einführen eines Spritzwerkstoffs in Form von Wolfram-Kupferpartikeln als Schaltlichtbogen-resistenten Beschichtungswerkstoff mit einem Trägergas in die Brennkammer;
  • - Beschleunigen des sich ergebenden Gasgemisches in einer der Brennkammer nachfolgenden Düse;
  • - Zünden des Brennstoffs, wodurch der Spritzwerkstoff erhitzt und auf die Schalt- und/oder Kontaktvorrichtung als Beschichtung geschleudert wird.
The object of the present invention is also achieved by a second method for the production of a coating of a switching and / or contact device with a switching arc-resistant coating material with the following steps:
  • - Introducing a gaseous and / or liquid fuel and an oxidizing agent into a combustion chamber;
  • - Introduction of a spray material in the form of tungsten-copper particles as a switching arc-resistant coating material with a carrier gas into the combustion chamber;
  • - Accelerating the resulting gas mixture in a nozzle following the combustion chamber;
  • - Ignition of the fuel, whereby the spray material is heated and thrown onto the switching and / or contact device as a coating.

Es entspricht einer speziellen Ausgestaltung der Verfahren nach den Ansprüchen 10 und 11, dass die Wolfram- und Kupferpartikel in Pulverform eingesetzt werden.It corresponds to a special embodiment of the method according to claims 10 and 11 that the tungsten and copper particles are used in powder form.

Weitere Ausführungen und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung erläutert.Further embodiments and advantages of the invention are explained below with the aid of exemplary embodiments and with the aid of the drawing.

Dabei zeigt:

  • 1 in einer schematischen Darstellung den erfindungsgemä-ße Herstellungsprozess eines Schaltlichtbogen-resistenten Beschichtungswerkstoffs für Schalt- und/oder Kontaktvorrichtungen mittels Kaltgasspritzens.
It shows:
  • 1 in a schematic representation the production process according to the invention of a switching arc-resistant coating material for switching and / or contact devices by means of cold gas spraying.

1 zeigt den erfindungsgemäßen Herstellungsprozess eines Schaltlichtbogen-resistenten Beschichtungswerkstoffs für Schalt- und/oder Kontaktvorrichtungen mittels Kaltgasspritzens. Die Anlage für den erfindungsgemäßen Herstellungsprozess umfasst einen Spritzbrenner 1, welcher mit einem Prozessgas 2, einer Kühlung 3 und Wärmeenergie 4 versorgt wird. Der Spritzbrenner 1 kann durch eine Montageeinheit in verschiedene Bewegungsrichtungen 5 geführt werden. Der Herstellungsprozess sieht vor, dass das aufgeheizte Prozessgas 2 in einer Expansionsdüse, vorzugsweise einer Lavaldüse, expandiert und beschleunigt wird. Danach wird ein Spritzwerkstoff in Form von Wolfram- und Kupferpartikeln 6 in den Gasstrahl des Prozessgases 2 injiziert. Der sich daraus ergebende Spritzstrahl 7 wird auf das Werkstück in Form einer Schalt- und/oder Kontaktvorrichtung 8, vorzugsweise mit einer vorbehandelten Oberfläche, gerichtet. Auf dem Werkstück 8 bildet sich dann eine gleichmäßig aufgetragene thermisch gespritzte Schicht 9 in Form des erfindungsgemäßen Schaltlichtbogen-resistenten Beschichtungswerkstoffs aus. Für den Fall, dass der Spritzstrahl 7 einen Überschuss 10 aufweist, kann dieser über eine Absaugvorrichtung 11 entfernt oder aufgefangen werden. 1 shows the production process according to the invention of a switching arc-resistant coating material for switching and / or contact devices by means of cold gas spraying. The system for the manufacturing process according to the invention comprises a spray burner 1 , which with a process gas 2 , a cooling 3 and thermal energy 4th is supplied. The spray gun 1 can be moved in different directions using an assembly unit 5 be guided. The manufacturing process provides that the heated process gas 2 is expanded and accelerated in an expansion nozzle, preferably a Laval nozzle. Then a spray material in the form of tungsten and copper particles is used 6th into the gas jet of the process gas 2 injected. The resulting spray jet 7th is applied to the workpiece in the form of a switching and / or contact device 8th , preferably with a pretreated surface. On the workpiece 8th A uniformly applied thermally sprayed layer is then formed 9 in the form of the switching arc-resistant coating material according to the invention. In the event that the spray jet 7th an excess 10 has, this can be via a suction device 11 removed or caught.

Der erfindungsgemäße Schaltlichtbogen-resistente Beschichtungswerkstoff sowie die erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren zeichnen sich dadurch aus, dass sie den kostenintensiven Hartlötprozess mit einer mechanischen Bearbeitung vor und nach dem Lötprozess, den Einsatz von technisch überdimensionierten anzulötenden Wolfram-Kupfer-Komponenten sowie die Notwendigkeit eines höherwertigen Grundmaterials durch den thermischen Eintrag beim Lötprozess ersetzen.The switching arc-resistant coating material according to the invention and the manufacturing method according to the invention are characterized by the fact that they eliminate the cost-intensive brazing process with mechanical processing before and after the soldering process, the use of technically oversized tungsten-copper components to be soldered and the need for a higher-quality base material due to the thermal Replace entry during soldering process.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
SpritzbrennerSpray gun
22
ProzessgasProcess gas
33
Kühlungcooling
44th
WärmeenergieThermal energy
55
BewegungsrichtungDirection of movement
66th
Spritzwerkstoff in Form von Wolfram- und KupferpartikelSpray material in the form of tungsten and copper particles
77th
SpritzstrahlSpray jet
88th
Werkstück in Form einer Schalt- und/oder KontaktvorrichtungWorkpiece in the form of a switching and / or contact device
99
thermisch gespritzte Schichtthermally sprayed layer
1010
Überschuss des SpritzstrahlsExcess of the spray jet
1111
AbsaugvorrichtungSuction device

Claims (12)

Schaltlichtbogen-resistenter Beschichtungswerkstoff, insbesondere für Schalt- und/oder Kontaktvorrichtungen, mit einer mittels eines thermischen Spritzverfahrens hergestellten gleichmäßigen Partikelverteilung an Kupfer- und Wolframpartikeln.Switching arc-resistant coating material, in particular for switching and / or contact devices, with a uniform particle distribution on copper and tungsten particles produced by means of a thermal spraying process. Schaltlichtbogen-resistenter Beschichtungswerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das thermische Spritzverfahren Kaltgasspritzen oder Hochgeschwindigkeitsflammspritzen ist.Switching arc-resistant coating material according to Claim 1 , characterized in that the thermal spraying process is cold gas spraying or high-speed flame spraying. Schalt- und/oder Kontaktvorrichtung mit einem Schaltlichtbogen-resistenten Beschichtungswerkstoff, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalt- und/oder Kontaktvorrichtung entweder teilweise oder komplett von einer gleichmäßigen Partikelverteilung an Kupfer- und Wolframpartikeln benetzt ist.Switching and / or contact device with a switching arc-resistant coating material, characterized in that the switching and / or contact device is either partially or completely wetted by a uniform distribution of copper and tungsten particles. Schalt- und/oder Kontaktvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikelverteilung an Kupfer- und Wolframpartikeln unter Verwendung eines thermischen Spritzverfahrens aufgetragen ist.Switching and / or contact device according to Claim 3 , characterized in that the particle distribution is applied to copper and tungsten particles using a thermal spray process. Schalt- und/oder Kontaktvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das thermische Spritzverfahren das Kaltgasspritzen oder das Hochgeschwindigkeitsflammspritzen ist.Switching and / or contact device according to Claim 4 , characterized in that the thermal spraying process is cold gas spraying or high-speed flame spraying. Lastschalter, insbesondere innerhalb einer Nieder-, Mittel- oder Hochspannungsschaltanlage, mit einer Schalt- und/oder Kontaktvorrichtung mit einem Schaltlichtbogen-resistenten Beschichtungswerkstoff, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalt- und/oder Kontaktvorrichtung entweder teilweise oder komplett von einer gleichmäßigen Partikelverteilung an Kupfer- und Wolframpartikeln benetzt ist.Load switch, in particular within a low, medium or high voltage switchgear, with a switching and / or contact device with a switching arc-resistant coating material, characterized in that the switching and / or contact device is either partially or completely dependent on a uniform particle distribution of copper and tungsten particles is wetted. Erdungsschalter, insbesondere innerhalb einer Nieder-, Mittel- oder Hochspannungsschaltanlage, mit einer Schalt- und/oder Kontaktvorrichtung mit einem Schaltlichtbogen-resistenten Beschichtungswerkstoff, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalt- und/oder Kontaktvorrichtung entweder teilweise oder komplett von einer gleichmäßigen Partikelverteilung an Kupfer- und Wolframpartikeln benetzt ist.Earthing switch, in particular within a low, medium or high voltage switchgear, with a switching and / or contact device with a switching arc-resistant coating material, characterized in that the switching and / or contact device is either partially or completely dependent on a uniform particle distribution of copper and tungsten particles is wetted. Schaltgerät, insbesondere mit einer Gas- und/oder Luftisolation, mit einem Kurzschlusseinschaltvermögen für Nieder-, Mittel- und Hochspannungsschaltanlagen mit einer Schalt- und/oder Kontaktvorrichtung mit einem Schaltlichtbogen-resistenten Beschichtungswerkstoff, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalt- und/oder Kontaktvorrichtung entweder teilweise oder komplett von einer gleichmäßigen Partikelverteilung an Kupfer- und Wolframpartikeln benetzt ist.Switching device, in particular with gas and / or air insulation, with a short-circuit breaking capacity for low, medium and high voltage switchgear with a switching and / or contact device with a switching arc-resistant coating material, characterized in that the switching and / or contact device either is partially or completely wetted by a uniform distribution of copper and tungsten particles. Nieder-,Mittel- und Hochspannungsschaltanlage mit Last- und/oder Erdungsschaltern und/oder Schaltgeräten, insbesondere gas- und/oder luftisolierten, mit einer Schalt- und/oder Kontaktvorrichtung mit einem Schaltlichtbogen-resistenten Beschichtungswerkstoff, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalt- und/oder Kontaktvorrichtung entweder teilweise oder komplett von einer gleichmäßigen Partikelverteilung an Kupfer- und Wolframpartikeln benetzt ist.Low, medium and high voltage switchgear with load switches and / or earthing switches and / or switching devices, in particular gas and / or air-insulated, with a switching and / or contact device with a switching arc-resistant coating material, characterized in that the switching and / or contact device is either partially or completely wetted by a uniform particle distribution of copper and tungsten particles. Verfahren für die Herstellung einer Beschichtung einer Schalt- und/oder Kontaktvorrichtung mit einem Schaltlichtbogen-resistenten Beschichtungswerkstoff mit den Schritten: - Aufheizen eines Prozessgases; - Expandieren des Prozessgases in einer Expansionsdüse; - Beschleunigen des Prozessgases; - Injizieren von Wolfram- und Kupferpartikeln als Schaltlichtbogen-resistentem Beschichtungswerkstoff in den Gasstrahl des Prozessgases; - Besprühen der Schalt- und/oder Kontaktvorrichtung mit dem Schaltlichtbogen-resistenten Beschichtungswerkstoff in Form der injizierten Wolfram- und Kupferpartikel.Process for the production of a coating of a switching and / or contact device with a switching arc-resistant coating material with the following steps: - heating a process gas; - Expanding the process gas in an expansion nozzle; - Accelerating the process gas; - Injection of tungsten and copper particles as a switching arc-resistant coating material into the gas jet of the process gas; - Spraying the switching and / or contact device with the switching arc-resistant coating material in the form of the injected tungsten and copper particles. Verfahren für die Herstellung einer Beschichtung einer Schalt- und/oder Kontaktvorrichtung mit einem Schaltlichtbogen-resistenten Beschichtungswerkstoff mit den Schritten: - Einführen eines gasförmigen und/oder flüssigen Brennstoffs und eines Oxidationsmittels in eine Brennkammer; - Einführen eines Spritzwerkstoffs in Form von Wolfram-Kupferpartikeln als Schaltlichtbogen-resistenten Beschichtungswerkstoff mit einem Trägergas in die Brennkammer; - Beschleunigen des sich ergebenden Gasgemisches in einer der Brennkammer nachfolgenden Düse; - Zünden des Brennstoffs, wodurch der Spritzwerkstoff erhitzt und auf die Schalt- und/oder Kontaktvorrichtung als Beschichtung geschleudert wird.Process for the production of a coating of a switching and / or contact device with a switching arc-resistant coating material with the following steps: Introducing a gaseous and / or liquid fuel and an oxidizing agent into a combustion chamber; - Introduction of a spray material in the form of tungsten-copper particles as a switching arc-resistant coating material with a carrier gas into the combustion chamber; - Accelerating the resulting gas mixture in a nozzle following the combustion chamber; - Ignition of the fuel, whereby the spray material is heated and thrown onto the switching and / or contact device as a coating. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Wolfram- und Kupferpartikel in Pulverform eingesetzt werden.Procedure according to Claim 10 or 11 , characterized in that the tungsten and copper particles are used in powder form.
DE102020201523.6A 2020-02-07 2020-02-07 Switching arc-resistant coating material for switching and contact devices as well as application examples for the coating material and two processes for its production Withdrawn DE102020201523A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020201523.6A DE102020201523A1 (en) 2020-02-07 2020-02-07 Switching arc-resistant coating material for switching and contact devices as well as application examples for the coating material and two processes for its production

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020201523.6A DE102020201523A1 (en) 2020-02-07 2020-02-07 Switching arc-resistant coating material for switching and contact devices as well as application examples for the coating material and two processes for its production

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102020201523A1 true DE102020201523A1 (en) 2021-08-12

Family

ID=76968502

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102020201523.6A Withdrawn DE102020201523A1 (en) 2020-02-07 2020-02-07 Switching arc-resistant coating material for switching and contact devices as well as application examples for the coating material and two processes for its production

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102020201523A1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1944143C3 (en) 1968-09-03 1979-06-13 General Electric Co., Schenectady, N.Y. (V.St.A.) Arc chamber
DE102013014915A1 (en) 2013-09-11 2015-03-12 Airbus Defence and Space GmbH Contact materials for high-voltage DC systems

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1944143C3 (en) 1968-09-03 1979-06-13 General Electric Co., Schenectady, N.Y. (V.St.A.) Arc chamber
DE102013014915A1 (en) 2013-09-11 2015-03-12 Airbus Defence and Space GmbH Contact materials for high-voltage DC systems

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1794350A1 (en) Method for producing an arc-erosion resistant coating and corresponding shield for vacuum arcing chambers
CH424918A (en) Electric vacuum switch
CH661616A5 (en) Method for treatment of contacts and lead electrical appliances vacuum.
Frey et al. Metallurgical aspects of contact materials for vacuum switching devices
EP2849185A1 (en) Contact materials for use in on-board high-voltage direct-current systems
EP0205897A2 (en) Arcing contact piece and process for manufacturing such a piece or the like
DE19912022A1 (en) High-voltage switching device with series connection of at least two vacuum interrupters and method for operating the high-voltage sound device
DE102020201523A1 (en) Switching arc-resistant coating material for switching and contact devices as well as application examples for the coating material and two processes for its production
EP1760744A1 (en) Vacuum circuit breaker with an arc moved by a permanent magnet
DE102004036113B4 (en) Splitter plate for an arc extinguishing chamber
DE102012222328B4 (en) Switching device
EP0830700B1 (en) Insulating component for high-voltage equipment
DE102004033567A1 (en) Consumer supply connection system for implementing electric output/power and a fluid through a wall of a chamber in a vacuum chamber supplies a consumer with power via a supply module
DE102019219879A1 (en) Vacuum circuit breaker with weldable copper switch contacts
WO2022069197A1 (en) Coated conductor in a high-voltage device and method for increasing the dielectric strength
DE102018214662A1 (en) Contact element for an axial magnetic field contact of a vacuum switch, as well as vacuum switch
EP2036178B1 (en) Heavy-duty circuit breaker with a housing
DE1055643B (en) Electric circuit breaker, in particular multiple switches, with arc extinguishing by a flowing pressure medium
EP3803931B1 (en) Gas-insulated switch
CN114295973B (en) Pretreatment and aging method for high-power gas switch
Kita et al. Electrode material adhesion between anode and cathode in spark conditioning in vacuum
DE102020203936B3 (en) Electrical short-circuiting device for medium and high voltage and gas-insulated switches
EP3590123B1 (en) Arrangement and method for switching high currents in high-voltage engineering
DE102009020163A1 (en) Method for interlayer free connection of two semiconductor substrates through bonding by pretreatment, involves producing plasma between bonding surface and electrode by corona discharge
EP3586347B1 (en) Arrangement and method for parallel switching of high currents in high-voltage technology

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee