EP0419940B1 - Verfahren zur Herstellung einer Vakuumschaltkammer - Google Patents

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EP0419940B1
EP0419940B1 EP90117533A EP90117533A EP0419940B1 EP 0419940 B1 EP0419940 B1 EP 0419940B1 EP 90117533 A EP90117533 A EP 90117533A EP 90117533 A EP90117533 A EP 90117533A EP 0419940 B1 EP0419940 B1 EP 0419940B1
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solder
spacers
vacuum
switching chamber
cover
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Günter Pilsinger
Joseph Lipperts
Wolfgang Dr. Diem
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ABB Calor Emag Schaltanlagen AG
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Calor Emag AG
Degussa GmbH
ABB Calor Emag Schaltanlagen AG
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    • H01H2033/66276—Details relating to the mounting of screens in vacuum switches

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a vacuum interrupter according to the preamble of the claim.
  • Degassing gaps can be formed by the solder foil itself, in that it is wave-shaped or nub-shaped by squeezing (DE-B-11 04 623).
  • solder spacers distributed on a flat solder foil around the circumference. These consist either of solder wire sections in L, V or O shape or of solid punched rectangular, square or round solder sections. According to DE-A-20 44 277 (closest state of the art), these spacers consist of U-shaped pockets which are pushed onto the solder foil. These spacers must be placed exactly, usually manually, on the solder foil, without marking points on the solder foil There is a risk that they will shift in the further course of the assembly and, in the worst case, fall into the vacuum chamber, from which they have to be removed with great expenditure of time. Furthermore, the solder wire pieces can be contaminated unnecessarily during production, which is not vacuum-tight solder seam can result.
  • the invention has for its object to provide a method according to the preamble of the claim with which the solder spacers are to be positioned exactly and securely.
  • the vacuum interrupter contains a cylindrical ceramic jacket body 1, which is closed by two metal covers 3, 4. The latter are penetrated by two conductor stems 5, 6 in a vacuum-tight manner.
  • the stem 6 is movable and connected to the cover 4 via the bellows 7.
  • the stems 5, 6 carry switch contact pieces 8, 9 and are surrounded by the metal screen 10, which protects the ceramic jacket body 1 against switching arc products.
  • Further metal screens 10a, 10b serve the internal dielectric strength of the switching chamber and cover the inner end edge of the ceramic jacket body 1.
  • the metal jacket 11 protects the bellows 7.
  • solder assemblies are created, ie various chamber parts are interposed with solder, e.g. B. in the form of solder foils. Finally, the solder assemblies are combined to form the switching chamber (see FIG. 1) and placed in a vacuum oven. This is evacuated and heated up to the melting temperature of the solders. Degassing gaps must be arranged so that the gases can escape from the chamber. For this purpose, a metallic cover 3 is erected using solder spacers 12. The degassing gap 13 is formed between the individual solder spacers 12 distributed around the circumference. In the example shown (see FIG. 2), the spacers 12 are placed on an annular solder foil 14, which covers the basic solder supply of the connection point.
  • the lid 3 is not directly on the ceramic jacket body 1, but with the interposition of an annular ring 15 of the soft-metallic screen 10a, which compensates for the different expansion coefficients of the aforementioned parts to be connected, soldered.
  • cover 3 and metal screen 10a form a unit and are erected by solder spacers 12.
  • the soldering furnace temperature is raised to the melting temperature of the solder spacers 12, these flow and the cover 3 lowers - with the degassing gap being eliminated.
  • the switching chamber is closed in a vacuum-tight manner.
  • FIG. 3 shows a top view of the solder foil 14 with solder spacers 12 attached. Both parts are firmly connected and can be handled as a whole. According to the invention, the connection takes place by means of a laser pulse which penetrates the respective parts and welds them in a punctiform manner. The connection process is carried out under vacuum or in a protective gas atmosphere.
  • solder spacers can also be designed as circular disks.
  • the shown anti-displacement device for the solder spacers makes the manufacture of the vacuum interrupter much easier and safer.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Vakuumschaltkammer gemäß Oberbegriff des Anspruches.
  • Bei Schaltkammern, die in der Direkt-Löt-Verschließtechnik, d. h. die Kammer wird in einem Ofenzyklus ausgepumpt und durch Lötung verschlossen, hergestellt werden, ist es notwendig, zum Kammerinneren einen Evakuierungs- bzw. Entgasungsspalt zu lassen, der erst nach Erreichen eines ausreichenden Hochvakuums durch Lotschmelzung verschlossen wird. Entgasungsspalte können durch die Lötfolie selbst gebildet sein, indem diese wellen-, oder durch Quetschung noppenförmig ausgebildet ist (DE-B- 11 04 623).
  • Diese Maßnahmen führen jedoch nur bei relativ leichtgewichtigen Lötbaugruppen zum Ziel. Bei schwereren Baugruppen besteht die Gefahr, daß sich infolge der Erweichung des Lotes bei höheren Temperaturen die Stabilität der Folie verringert und sich der Entgasungs- bzw. Evakuierungsspalt frühzeit verschließt, bevor der Lötprozeß abgeschlossen ist.
  • Man ist deshalb dazu übergegangen, einzelne, auf einer planen Lötfolie am Umfang verteilte, massive Lotabstandsstücke aufzulegen. Diese bestehen entweder aus Lotdrahtabschnitten in L-, V- oder O-Form oder aber aus massiven ausgestanzten rechteckigen, quadratischen oder runden Lotabschnitten. Gemäß DE-A- 20 44 277 (nächstkommender Stand der Technik bestehen diese Abstandsstücke aus U-förmigen Taschen, die auf die Lötfolie aufgeschoben werden. Diese Abstandsstücke müssen exakt, in der Regel manuell, auf die Lötfolie aufgelegt werden, ohne Markierungspunkte auf der Lötfolie zu besitzen. Es besteht dabei die Gefahr, daß sie sich im weiteren Montageverlauf verschieben und im schlimmsten Falle in die Vakuumkammer hineinfallen, aus der sie mit großem Zeitaufwand wieder entfernt werden müssen. Ferner können die Lotdrahtstücke bei der Herstellung unnötig verunreinigt werden, was eine nicht vakuumdichte Lötnaht zur Folge haben kann.
  • Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches anzugeben, mit dem die Lotabstandsstücke exakt und montagesicher zu positionieren sind.
  • Gelöst wird dies mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches.
  • Eine oxydfreie Befestigung der Lotteile (Folie und Abstandsstücke) miteinander erscheint schwierig. Bei den zu verbindenden Materialien, die in der Regel aus Silber, Gold, Kupfer oder Mischungen davon bestehen, sind Schweißverfahren nicht oder nur mit sehr großen Aufwendungen möglich. Hingegen hat sich eine Befestigung mittels Laserschweißen als einfaches und erfolgreiches Verbindungsverfahren herausgestellt. Durch einen kurzzeitigen hochenergiereichen Laserimpuls werden beide Materialien an ihren Stoßstellen soweit erhitzt, daß sie miteinander oxydfrei verschweißen.
  • Anhand von schematischen Darstellungen sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert werden.
  • Es zeigen:
    • Figur 1
    ein Halbschnitt einer Vakuumschaltkammer,
    Figur 2
    ein vergrößerter Teilschnitt im Bereich Deckel-Keramikmantelkörper einer Vakuumschaltkammer,
    Figur 3
    eine Draufsicht auf eine Lötfolie.
  • Die Vakuumschaltkammer enthält einen zylindrischen Keramikmantelkörper 1, der von zwei metallischen Deckeln 3, 4 verschlossen ist. Letztere werden vakuumdicht von zwei Leiterstengeln 5, 6 durchgriffen. Der Stengel 6 ist beweglich und über den Balgen 7 mit dem Deckel 4 verbunden. Die Stengel 5, 6 tragen Schaltkontaktstücke 8, 9 und sind von dem Metallschirm 10, der den Keramikmantelkörper 1 gegenüber Schaltlichtbogenprodukten schützt, umgeben. Weitere Metallschirme 10a, 10b dienen der inneren Spannungsfestigkeit der Schaltkammer und decken die innere Stirnkante des Keramikmantelkörpers 1 ab. Der Metallmantel 11 schützt den Balgen 7.
  • Zur Herstellung der Schaltkammer werden sog. Lötbaugruppen erstellt, d. h. verschiedene Kammerteile werden unter Zwischenlage von Lot, z. B. in Form von Lötfolien, zusammengesetzt. Schließlich werden die Lötbaugruppen zur Schaltkammer vereinigt (siehe Figur 1) und in einem Vakuumofen verbracht. Dieser wird evakuiert und bis auf die Schmelztemperatur der Lote erhitzt. Damit die Gase aus der Kammer entweichen können, sind Entgasungsspalte anzuordnen. Hierzu wird ein metallischer Deckel 3 mit Hilfe von Lotabstandsstücken 12 aufgeständert. Der Entgasungsspalt 13 bildet sich zwichen den einzelnen, am Umfang verteilten Lotabstandsstücken 12 aus. Im gezeigten Beispiel (siehe Figur 2) werden die Abstandsstücke 12 auf eine kreisringförmige Lötfolie 14, die die Lotgrundversorgung der Verbindungsstelle deckt, aufgesetzt. Der Deckel 3 wird nicht unmittelbar auf den Keramikmantelkörper 1, sondern unter Zwischenlage eines Ringkranzes 15 des weichmetallischen Schirmes 10a, der die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der zu verbindenden vorgenannten Teile kompensiert, aufgelötet. Für das hier zu betrachtende Verfahren bilden Deckel 3 sowie Metallschirm 10a eine Einheit und werden von den Lotabstandsstücken 12 aufgeständert.
  • Sowie im Lötofen und damit im Schaltkammerinneren ein gewünschtes Vakuum erreicht ist, wird die Lötofentemperatur auf die Schmelztemperatur der Lotabstandsstücke 12 heraufgefahren, diese verfließen und der Deckel 3 senkt sich - unter Aufhebung der Entgasungsspalte - ab. Nach Verfestigung des Lotes ist die Schaltkammer vakuumdicht verschlossen.
  • Figur 3 zeigt eine Draufsicht auf die Lötfolie 14 mit aufgesetzten Lotabstandsstücken 12. Beide Teile sind fest verbunden und als ganzes handhabbar. Die Verbindung geschieht erfindungsgemäß mittels eines Laserimpulses, der die jeweiligen Teile durchdringt und punktförmig verschweißt. Das Verbindungsverfahren wird unter Vakuum oder einer Schutzgasatmosphäre vorgenommen.
  • Nach der Erfindung können die Lötabstandsstüche auch als kreisförmige Scheiben ausgebildet werden.
  • Durch die gezeigten Verschiebesicherung für die Lotabstandsstücke wird die Herstellung der Vakuumschaltkammer wesentlich erleichtert und sicherer gemacht.

Claims (1)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Vakuumschaltkammer, welche in einem einzigen Ofenzyklus evakuiert und durch Lötung verschlossen wird, bei dem in den zwischen einem metallischen Dekkel, (3;4) sowie der Stirn eines Keramikmantelkörpers (1) der Schaltkammer gebildeten Lötspalt eine Lotfolie (14) sowie damit in Körperkontakt stehende, einzeln am Umfang verteilte Lotabstandsstücke (12) - auf denen der Deckel (3;4) aufliegt - eingebracht werden kann, wobei zwischen den Lötabstandsstücken (12) Entgasungsspalte entstehen, dadurch gekennzeichnet, daß die als viereckige oder kreisförmige Scheiben ausgebildeten Löstabstandsstücke (12) an der Lötfolie (14) durch einen Laserschweißimpuls unter Vakuum oder einer Schutzgasatmosphäre vor der Lötung befestigt bzw. verschiebesicher fixiert werden.
EP90117533A 1989-09-23 1990-09-12 Verfahren zur Herstellung einer Vakuumschaltkammer Expired - Lifetime EP0419940B1 (de)

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EP0419940A2 EP0419940A2 (de) 1991-04-03
EP0419940A3 EP0419940A3 (en) 1991-12-27
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