KR100443325B1 - 진공엔벨로프와,진공단속기용피복단부시일및그제조방법 - Google Patents

진공엔벨로프와,진공단속기용피복단부시일및그제조방법 Download PDF

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Abstract

진공 단속기(10)용 피복 단부 시일(51, 52)은 적어도 2개의 피복 금속층으로 제조되는 디스크형 기저부(61, 63)와, 금속층중 하나를 포함하며 이들로부터 연장되는 원통형 측벽(62, 64)을 포함한다. 기저부(61, 63)는 강하고 단단한 반면에, 측벽(62, 64)은 진공 단속기(10)의 절연 튜브(12)와 피복 단부 시일(51, 52)의 기저부 사이의 응력을 분리한다. 금속 측벽(62, 64)은 단부 시일(51, 52)이 진동 단속기 절연 튜브(12)에 납땜되는 경우에 파괴되는 위험을 감소시키기 위해서 비교적 낮은 항복 강도와 얇은 단면을 갖는다. 피복 단부 시일(51, 52)은 피복 시트(70)를 컵형 제품으로 형성하고, 다음에 원통형 측벽부(74)로부터 외부 금속 금속층(73)을 제거함으로써 제조된다. 최종 피복 단부 시일(51, 52)은 종래의 다중 구성요소 단부 시일과 관련된 문제를 해결하는 일체형 구성요소를 포함한다.

Description

진공 엔벨로프와, 진공 단속기용 피복 단부 시일 및 그 제조 방법{CLAD END SEAL FOR VACUUM INTERRUPTER}
본 발명은 진공 단속기에 관한 것이며, 보다 상세하게는 이러한 단속기용의 피복 단부 시일에 관한 것이다.
진공 단속기는 통상적으로 고전압 AC 전류를 차단하는데 이용된다. 단속기는 대향 접촉 표면을 구비하고 동축으로 정렬되며 분리가능한 한쌍의 접촉 조립체를 둘러싸는 대체로 원통형 진공 엔벨로프를 포함한다. 접촉 표면은 폐쇄 회로 위치에서 서로 접촉되고, 회로를 개방하도록 분리된다. 각 전극 조립체는 진공 엔벨로프 외측으로 연장되고 AC 회로에 접속되는 전류 전송 단자 포스트에 연결된다.
접점이 개방 회로 위치로 이격 이동되는 경우에 접촉 표면 사이에는 통상적으로 아크가 형성된다. 전류가 차단될 때까지 아크는 계속 형성된다. 아크에 의해 기화된 접점으로부터의 금속은 아크 발생동안에 중성 플라즈마를 형성하고, 다시 전류가 차단된 후에 접점상에 그리고 접촉 조립체와 진공 엔벨로프 사이에 위치된 증기 실드상에 응축된다.
단속기의 진공 엔벨로프는 통상적으로 각 단부를 커버하는 금속 단부 캡 또는 시일을 구비하는 세라믹 관형 절연 케이싱을 포함한다. 진공 단속기의 전극은 단부 캡을 통해서 진공 엔벨로프내로 연장된다. 단부 캡중 적어도 하나는 전극에 단단히 연결되고, 단속기의 작동 동안에 비교적 높은 동적인 힘에 견딜 수 있어야 한다. 따라서, 단부 시일은 충분한 정도의 강도 및 경도를 갖고 있어야 한다. 또한, 단부 시일이 예를 들면 납땜에 의해서 관형 절연 케이싱에 결합되어 있기 때문에, 진공 엔벨로프는 절연 튜브와 금속 단부 시일 사이의 열팽창 차이에 의해 야기되는 응력에 견딜 수 있어야 한다.
높은 동적인 힘에 견디도록 높은 강도 및 경도를 제공하기 위해서, 또한 열팽창의 차이로 인한 응력을 항복 및 경감시키도록 절연 튜브에 인접한 부분이 비교적 낮은 강도를 갖게 하기 위해서, 종래의 진공 단속기 단부 시일은 서로 결합되는 상이한 금속 구성요소를 포함한다. 예를 들면, 단부 시일은 저강도 CuNi 환형 부재에 결합된 고강도 스테인레스강 디스크를 포함하며, 상기 환형 부재는 또한 절연 튜브에 결합된다. 이러한 디자인에 있어서, 고강도 금속은 예를 들면 납땜과 같은 기술에 의해서 저강도 금속에 결합된다. 그러나, 이러한 결합 기술은 제품의 비용을 가중시킬 수 있는 추가적인 조립 단계 및 고정구를 필요로 한다. 더욱이, 종래의 납땜된 조인트는 종종 누설되며, 작동 위치로 위치되기 전에 테스트를 해야 한다. 결함이 있는 조인트의 수리에는 납땜 수리 작업이 종종 필요하다. 몇몇 경우에, 최초 테스트 동안에 누설이 검출되지 않을 수 있으며, 진공 단속기가 완전히 조립된 후에 누설이 검출될 수 있는데, 이러한 경우에 전체 단속기 조립체를 스크래핑해야 한다.
따라서, 쉽게 제조 및 조립될 수 있으며, 누설로 인한 부품의 불합격을 감소 또는 제거할 수 있는 진공 단속기 단부 시일이 필요하게 되었다.
본 발명에 따르면, 진공 단속기 피복 단부 시일은 원통형 측벽이 그로부터 연장되어 있는 디스크형 기저부를 구비하는 일체형 구성요소로서 제공된다. 기저부는 고강도 및 고경도를 제공하도록 함께 피복된 2개의 금속층을 포함하는 한편, 바람직하게 측벽은 비교적 낮은 강도의 단일 금속층을 포함한다. 측벽은 납땜 필러 금속 및 절연 튜브에 대해 양호한 납땜 특성을 가진 재료이며, 납땜 조인트가 냉각시에 수축되는 경우에 튜브를 파열시키지 않고 진공 단속기 절연 튜브의 단부에 납땜될 수 있다. 또한, 비교적 저강도의 측벽 금속은 절연 튜브와, 피복 단부 시일의 단단한 기저부 사이의 응력 차단을 제공한다. 단부 시일은, 피복 시트를 그 외부에 고강도 금속을 그리고 그 내부에 저강도 금속을 구비하는 컵형 제품으로 형성함으로써 제조된다. 다음에, 고강도 금속은 기계가공 등에 의해 제품의 외부 측벽으로부터 제거된다. 따라서, 결과적인 단부 시일은 기저부와 측벽 사이에 납땜 조인트를 형성할 필요없이 소망하는 기저부와 측벽 특성을 구비하는 단일 구성요소를 포함한다.
본 발명의 목적은 진공 단속기용의 개선된 단부 시일을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 절연 튜브와, 이 절연 튜브의 단부에 결합된 단부 시일을 포함하는, 진공 단속기, 또는 전기용량 튜너 또는 파워 튜브와 같은 다른 진공 튜브 장치용 진공 엔벨로프를 제공하는 것이다. 단부 시일은 상이한 금속의 적어도 2개 층을 포함하는 실질적으로 디스크형 기저부와, 상기 기저부로부터 연장되는 것으로 금속층중 하나를 포함하는 실질적으로 원통형 측벽을 포함한다.
본 발명의 다른 목적은 진공 단속기용의 모노리식 단부 시일을 제조하는 방법으로서, 제 1 금속층 및 제 2 피복 금속층을 포함하는 피복 시트를 제공하는 단계와, 실질적으로 원통형 측벽부가 연장되어 있는 실질적으로 디스크형 기저부를 구비하는 형상 제품으로 상기 피복 시트를 형성하는 단계와, 상기 측벽부로부터 제 2 금속층을 제거하는 단계를 포함하는 모노리식 단부 시일을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 납땜된 조인트를 갖는 다중 구성요소의 단부 시일을 구비하는 종래의 진공 단속기의 도면.
도 2는 본 발명에 따른 피복 단부 시일을 구비하는 진공 단속기의 단면도.
도 3은 본 발명의 피복 단부 시일의 단부 도면.
도 4는 도 3에 도시한 단부 피복 시일의 측단면도.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 단부 피복 시일의 각 제조 단계를 도시하는 측단면도.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
12 : 절연 튜브 20, 22 : 전극 조립체
24 : 원통형 증기 실드 25 : 플랜지
28 : 벨로우즈 30 : 전극 접점
35 : 단자 포스트 50 : 엔벨로프
51, 52 : 단부 시일 62 : 금속층 또는 측벽
도면을 참조하면(몇몇 도면에서 동일한 참조 번호는 동일한 구성요소를 나타냄), 도 1은 실린더형 절연 튜브(12)와 단부 시일(14, 16)을 구비하는 종래의 일반적인 진공 단속기(10)를 도시한다. 전극 조립체(20, 22)는 절연 튜브(12)와 단부 시일(14, 16)에 의해 형성되는 진공 엔벨로프 내부에 종방향으로 정렬된다. 원통형 증기 실드(24)는 금속 증기가 절연 튜브(12)상에 수취되지 않도록 전극 조립체(20, 22)를 둘러싸고 있다. 지지 플랜지(25)는 증기 실드(24)를 절연 튜브(12)에 고정한다.
전극 조립체(20, 22)는 AC 회로를 개방 및 폐쇄하도록 서로에 대하여 축방향으로 이동가능하다. 전극 조립체(20)상에 장착된 벨로우즈(28)는 절연 튜브(12)와 단부 시일(14, 16)에 의해 형성된 진공 엔벨로프의 내부를 밀봉하는 한편, 도 1에 도시한 것처럼 폐쇄된 위치로부터 개방 회로 위치(도시안함)까지 전극 조립체(20)의 이동을 허용한다. 전극 조립체(20)는 단부 시일(14)내의 구멍을 관통하여 진공 엔벨로프의 외부로 연장하는 대체로 원통형 단자 포스트(31)에 결합된 전극 접점(30)을 구비한다. 금속 증기가 벨로우즈(28)에 닿지 않도록 하기 위해서 접촉 증기 실드(32)가 단자 포스트(31)상에 장착된다. 이와 같이 전극 조립체(22)는 단부 시일(16)을 관통하여 연장하는 대체로 원통형 단자 포스트(35)에 결합된 전극 접점(34)을 구비한다. 접촉 증기 실드(36)는 절연 튜브(12)를 금속 증기로부터 보호하도록 단자 포스트(35)상에 장착된다. 단자 포스트(35)는 용접 또는 납땜과 같은 수단에 의해 단부 시일(16)에 단단히 고정된다.
각각의 단부 시일(14, 16)은 납땜에 의해 함께 결합하는 두개의 금속 구성요소로 이루어진다. 단부 시일(14)은 디스크형 구성요소(41)와 환형 구성요소(42)를 구비한다. 유사하게, 단부 시일(16)은 디스크형 구성요소(43)와 환형 구성요소(44)를 구비한다. 각각의 디스크형 구성요소(41, 43)는 스테인레스강과 같은 고강도 및 고경도의 금속으로 제조된다. 디스크형 구성요소의 스테인레스강의 단자 포스트(31, 35)를 통하여 전달되는 비교적 큰 축방향 부하를 지탱할 수 있다. 디스크형 구성요소(41, 43)는 전극 조립체가 기울거나 중심이 편향되어 전기적 접촉시 전극의 결합면상에 비균일한 압력이 발생되는 것을 막기 위해서 비교적 큰 경도를 가져야만 한다.
환형 구성요소(42, 44)는 디스크형 구성요소(41, 43)에 각각 납땜된다. 또한 환형 구성요소(42, 44)는 예를 들면 납땜에 의해 절연 튜브(12)에 결합된다. 환형 구성요소(42, 44)는 68%의 Cu를 함유한 CuNi와 같은 비교적 저강도의 합금으로 제조된다. 이러한 비교적 저강도의 합금은 디스크형 구성요소로부터 절연 튜브로 전달되는 응력을 차단하기 위해서 필요하다. 진공 단속기를 조립하는 동안, 단부 시일을 절연 튜브에 결합하는 납땜 공정은 각각의 디스크형 구성요소(41, 43)의 스테인레스강이 절연 튜브(12)의 세라믹보다 훨씬 더 팽창되게 한다. 냉각시, 스테인레스강은 세라믹보다 더 응축하여 각각의 구성요소에 응력을 유도한다. CuNi와 같은 비교적 작은 항복 강도의 합금으로 이루어진 비교적 얇은 환형의 구성요소를 사용함으로써, 응력의 일부를 제거 및 편향시켜 세라믹 절연 튜브(12)에 잠재된 파괴성이 나타나는 것을 방지한다.
그러므로, 도 1에 도시한 바와 같은 종래 기술의 진공 단속기는 상이한 방식으로 기능하는 상이한 금속으로 제조되는 다중 구성요소 단부 시일을 필요로 한다. 전극 조립체의 바람직하지 않은 요동, 축방향 오정렬 및 축방향 이동을 방지하기 위해 스테인레스강과 같은 강하고 단단한 재료를 필요로 하는 반면, 세라믹 절연 튜브를 다른 방식으로 파괴할 수 있는 응력을 차단하기 위해서 저강도 물질을 필요로 한다. 이러한 다중 구성요소 단부 시일의 주요한 단점은 제조 비용을 증가시키고 자주 누설을 야기하는 납땜과 같은 기술에 의해 결합되어야만 한다는 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 피복 단부 시일(51, 52)을 갖는 진공 단속기(10)를 도시한 것이다. 진공 단속기(10)는 피복 단부 시일(51, 52)과 조합하여 진공 엔벨로프(50)를 형성하는 원통형 절연 튜브(12)를 구비한다. 절연 튜브(12)는 플랜지(25)에 의해 증기 실드(24)를 지지한다. 절연 튜브(12)는 알루미늄, 지르코늄 또는 다른 산화 세라믹과 같은 세라믹 물질로 제조되는 것이 바람직하다. 전극 조립체(20)는 벨로우즈(28), 전극 접점(30), 단자 포스트(31) 및 증기 실드(32)를 구비한다. 전극 조립체(22)는 전극 접점(34), 단자 포스트(35) 및 증기 실드(36)를 포함한다. 도 2에 도시된 진공 엔벨로프(50)는 진공 단속기(10)의 일부이지만, 여기에서 사용된 "진공 엔벨로프(vacuum envelope)"라는 용어는 실질적으로 세라믹을 구비하는 모든 밀봉된 구성요소에 기밀된 밀폐체를 형성하는 금속 시일을 포함시키고자 하는 것을 의도한다. 이러한 밀봉된 밀폐체는 작동하는 동안 대기압 미만, 대기압 또는 대기압을 초과한 압력에서 유지될 수 있다.
본 발명에 따르면, 피복 단부 시일(51)은 하기에서 더 상세하게 설명하는 바와 같이 피복 금속층 또는 기저부(61)와 기계가공된 금속층 또는 측벽(62)을 구비한다. 유사하게, 피복 단부 시일(52)은 피복 금속층 또는 기저부(63)와 기계가공된 금속층 또는 측벽(64)을 구비한다. 피복 단부 시일(52)의 피복 기저부(63)는 납땜에 의해 전극 조립체(22)의 단자 포스트(35)에 단단히 밀봉된다. 기계가공된 측벽(64)은 납땜에 의해 절연 튜브에 결합된다. 유사하게, 피복 단부 시일(51)의 측벽(62)은 납땜 등에 의해 절연 튜브(12)에 결합된다. 피복 단부 시일(51)의 피복 기저부(61)는 절연 튜브(12)와 단부 시일(51, 52)에 의해 형성된 진공 엔벨로프(50)의 내부와 외부 사이에 누설이 발생하는 것을 방지하기 위해서 납땜과 같은 방법에 의해 벨로우즈(28)에 밀봉된다.
전극 조립체(20, 22)가 도 2에 도시한 바와 같이, 개방 및 폐쇄시 접촉하는 경우에, 실질적인 축방향 하중이 단자 포스트(31, 35)를 통해 피복 단부 시일(51, 52)의 피복 기저부(61, 63)에 전달된다. 따라서, 피복 기저부(61, 63)는 피복 단부 시일(51, 52)의 바람직하지 않은 편향을 방지하기 위해서 충분한 강도 및 경도를 가져야 한다. 이러한 편향은 전극 조립체(20, 22)가 서로에 대해 경사지게 하고, 축방향으로 오정렬되게 하며, 또한 가동 전극 조립체(20)가 고정된 전극 조립체(22)를 도 2의 우측을 향해 가압할 수 있다. 전극 조립체가 경사지거나 오정렬되면, 접점의 결합 표면 사이에 비균일한 압력이 가해지며, 그 결과 접촉되는 영역에서 더 큰 전류 밀도가 야기되다. 이러한 보다 큰 전류 밀도는 보다 높은 온도와 보다 큰 저항을 야기시킨다. 또한, 피복 기저부(63)의 실질적인 편향은 가동 전극 조립체(20)가 진공 엔벨로프내로 보다 먼 거리만큼 삽입되기 때문에, 조기 접촉 부식을 야기시킨다. 따라서, 피복 단부 시일(52)의 피복 기저부(63)는 바람직하지 못한 정도의 편향을 방지하기에 충분히 큰 강도와 경도를 갖는 것이 기본적이다. 반면에, 피복 단부 시일(52)의 기계가공된 측벽(64)은 피복 단부 시일(52)과 절연 튜브(12) 사이의 응력을 제거할 만큼 충분히 가요성이 있어야 하며, 그렇지 않은 경우 세라믹 절연 튜브가 파손될 수 있다. 마찬가지로, 기계가공된 측벽(62)은 피복 단부 시일(52)과 절연 튜브(12) 사이의 응력을 제거할 만큼 충분히 가요성이 있어야 하며, 그렇지 않은 경우 세라믹 절연 튜브가 파손될 수 있다.
본 발명에 따르면, 각각의 피복 기저부(61, 63)는 304 스테인레스강과 같은 비교적 강하고 단단한 금속의 외부층과, 68%의 Cu를 함유한 CuNi 합금과 같은 비교적 가요성 금속의 내부층으로 이루어진다. 내부층 및 외부층은 모두 전극 조립체(20, 22)를 통해 흐르는 전류에 의하여 야기되는 피복 단부 시일의 유도가열을 방지하기 위해서 비자성인 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 기계가공된 측벽(62, 64)은 각기 피복 기저부의 외부층보다 열팽창률이 약간 더 작은 피복 기저부의 내부층의 연장부를포함한다. 예를 들어, 내부층은 약 9.5×10-6in/in/℉ 보다 작은 열팽창계수를 가질 수 있고, 외부층은 10×10-6in/in/℉ 보다 큰 열팽창계수를 가질 수 있다. 따라서, 기계가공된 측벽(62, 64)이 납땜과 같은 방법에 의하여 절연 튜브(12)와 결합될 때, 측벽 물질의 열팽창계수를 절연 튜브의 열팽창에 보다 적합한 수준까지 감소시킴으로써 잔류 응력은 저하된다. 그러나, 내부층과 외부층 사이의 열팽창계수의 차이는 납땜 사이클 동안 피복 기저부가 실질적으로 휠 정도까지 커서는 안된다. 또한, 기계가공된 측벽(62, 64)은 기계가공된 측벽 및 절연 튜브의 계면에서의 응력을 감소시키도록 충분한 편향을 허용함으로써 절연 튜브의 파괴를 방지할 수 있도록 비교적 얇은 것이 바람직하다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 피복 단부 시일(52)의 각각의 단부도면과 단면도를 도시한다. 피복 단부 시일(52)은 피복 기저부(63)와 기계가공된 측벽(64)을 포함한다. 피복 기저부(63)는 도 2에 도시한 바와 같이, 진공 단속기가 조립될 때 단자 포스트(35)가 피복 단부 시일(52)을 통과하도록 하는 원형 구멍(65)을 가진다. 도 4에 가장 명백히 도시하는 바와 같이, 기계가공된 측벽(64)은 피복 기저부(63)의 평면을 벗어나 형성된 대체로 원통형 금속 벽으로 이루어진다.
도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 피복 단부 시일(52)의 형성 단계를 도시한다. 도 5에 도시한 바와 같이, 피복 스트립 또는 시트(70)는 비교적 얇은 내부층 또는 금속층(72)에 비교적 두꺼운 외부층 또는 금속층(71)을 결합시켜서 제공된다. 피복 스트립(70)은 결합을 방해하는 표면 불순물을 제거하기 위해서 구성요소 금속을 화학적으로 세정하여 제조된다. 다음에, 구성요소 금속 시트는 금속 시트의 계면에 원자 격자가 융합되게 하기에 충분한 힘에 의해 적층 가압된다. 다음에, 피복 스트립은 불순물을 제거하고 전자 확산을 유도하도록 가열처리되어, 결합 강도를 향상시킨다.
피복 스트립(70)의 외부층(71)은 바람직하게는 약 0.050인치 내지 약 0.075인치, 보다 바람직하게는 약 0.060인치 내지 약 0.062인치의 두께를 가진다. 외부층(71)은 바람직하게 스테인레스강, 탄소강, 몰리브덴강, 또는 니켈 철 합금과 같은 비교적 강하고 단단한 금속으로 이루어진다. 바람직하게, 외부층(71)은 약 70ksi보다 큰 항복 강도, 예를 들면 약 70ksi 내지 약 80ksi 의 항복 강도를 갖는다. 바람직하게, 외부 금속층(71)의 모듈러스는 약 27×106psi 보다 큰, 예를 들면 약 27.6×106psi 내지 약 29×106psi 이다. 특히 바람직한 외부층(71)은 두께가 약 0.062인치인 304L 스테인레스강으로 제조된다.
피복 스트립(70)의 내부층(72)은 바람직하게 약 0.028인치 내지 약 0.032인치, 보다 바람직하게 약 0.029인치 내지 약 0.031인치의 두께를 갖는다. 바람직하게, 내부층(72)은 68% CuNi, Kovar, Monel, NiFe 또는 80 백동(cupro nickel)과 같은 합금으로 제조된다. 내부층(72)의 조성 및 두께는 일단 피복 단부 시일이 세라믹 절연 튜브에 납땜되었을 때 충분한 가요성을 제공하도록 선택된다. 바람직하게, 내부 금속층(72)은 약 28ksi 보다 작은, 예를 들면 약 25ksi 내지 약 28ksi의 항복 강도를 갖는다. 내부 금속층(72)의 모듈러스는 약 22×106psi 인 것이 바람직하다. 내부층(72)용으로 특히 바람직한 물질은 두께가 약 0.030인치인 68% CuNi 이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 피복 스트립(70)은 예를 들면 펀칭 등의 수단에 의해서 컵 형상으로 형성된다. 이러한 단계에서, 컵의 측벽은 외부층의 일부분인 외부 측벽 금속층(73)과 내부층의 일부분인 내부 측벽부(74)를 포함한다.
다음에, 형성된 외부 측벽 금속층(73)은 예를 들면 기계가공과 같은 임의의 적절한 방법에 의해 형성된 내부 측벽부(74)로부터 제거된다. 최종 구성요소는 도 7에 도시된 바와 같은 대체로 디스크형 피복 기저부(63) 및 기계가공된 측벽(64)으로 구성된다. 구성요소는 둥근 코너를 제공하도록 기계가공되는 것이 바람직하다. 피복 기저부(63)의 중앙에는 구멍이 펀칭되어 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 피복 단부 시일(52)을 형성할 수 있다.
하기의 실시예는 본 발명의 다양한 실시예를 도시하고자 하는 것이며 본 발명의 영역을 제한하는 것이 아니다.
실시예
도 5에 도시된 것과 유사하게 0.062인치의 두꺼운 304L 스테인레스강의 외부층이 0.030인치의 얇은 68% CuNi의 내부층에 결합된 5×5 인치의 피복 시트는 도 6에 도시된 것과 유사하게 약 3.90인치의 직경과 약 0.44인치의 측벽 높이를 가진 컵 형상으로 펀칭 및 가공된다. 피복 기저부의 중앙에 1.13인치 직경의 구멍이 펀칭된다. 다음에, 스테인레스강의 외부층의 형성된 외부 측벽부는 팽창 맨드렐 및 터닝으로 측벽 또는 중앙 구멍의 ID를 고정한 상태로 모든 스테인레스강이 측벽부에서 제거되고 CuNi가 노출될 때까지 기계가공 제거된다. 스테인레스강 코너는 도 7에 도시된 바와 같이 약 0.040인치 반경으로 기계가공된다.
본 발명을 특정 실시예를 참조하여 기술하였지만, 다양한 채용, 변경 및 수정이 당 업자들에 의해 이뤄질 수 있으며, 이러한 채용, 변경 및 수정은 하기의 특허청구범위에 개시된 바와 같은 본 발명의 영역내에 포함되는 것으로 의도한다.
본 발명의 피복 단부 시일은 도 1에 도시된 바와 같이 종래의 납땜된 단부 시일보다 몇몇 장점을 갖는다. 예를 들면, 피복 단부 시일은 종래 기술의 설계에서의 납땜된 금속 조인트에서의 누설을 밀봉하는데 필요한 납땜 수선 조작이 필요없다. 심지어 누설 시험을 하였더라도, 종래의 납땜된 조인트는 진공 단속기가 조립된 후에 종종 누설되어 전체 조립체를 스크래핑을 해야 것을 초래한다. 또한, 본 발명의 피복 단부 시일은 금속 구성요소 사이의 오정렬로 인한 불합격을 제거한다. 또한, 본 발명의 피복 단부 시일은 구성요소의 개수가 감소되며, 다중 구성요소를 조립하기 위한 정렬 고정구의 필요성도 제거한다. 더욱이, 외부 방전을 방지하기 위해서, 본 발명의 피복 단부 시일은 종래의 설계에서의 오버행 립 대신에 둥글린 외측 코너를 제공할 수 있기 때문에 보다 높은 전압 절연을 제공할 수 있다. 외부 방전은 너무 높은 전압이 개방 진공 단속기에 가해지는 경우에 발생되며, 절연 튜브 외부의 공기의 유전 강도가 그 전압을 견디게 충분하지 않으며, 그 결과 금속 단부 사이에 아크가 형성되게 한다. 이러한 외부 방전은 전계 집중이 발생되는 종래 기술의 다중 구성요소 단부 시일과 관련된 날카로운 코너에서 보다 많이 발생된다. 둥글린 외부 코너를 제공함으로써, 본 발명의 바람직한 피복 단부 시일은 이러한 외부 방전을 회피하는 효과가 있다.

Claims (24)

  1. 진공 엔벨로프(50)에 있어서,
    절연 튜브(12)와,
    상기 절연 튜브(12)의 단부에 결합된 단부 시일(51, 52)을 포함하며;
    상기 단부 시일중 적어도 하나는 적어도 제 1 피복 금속층(62, 64) 및 상기 제 1 피복 금속층(62, 64)과 같은 넓이의 제 2 피복 금속층(61, 63)을 포함하는 실질적으로 디스크형 기저부를 포함하며, 상기 피복 금속층중 하나는 상기 실질적으로 디스크형인 기저부로부터 연장되어 상기 절연 튜브(12)의 단부에 결합되는
    진공 엔벨로프.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연 튜브(12)는 알루미늄 및 지르코늄으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 산화 세라믹 물질로 제조되는
    진공 엔벨로프.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 실질적으로 디스크형 기저부로부터 연장되는 상기 금속층(62, 64)이 실질적으로 원통형 측벽인
    진공 엔벨로프.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 단부 시일의 실질적으로 원통형 측벽이 상기 기저부의 제 1 금속층(62, 64)의 연장부를 포함하는
    진공 엔벨로프.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 금속층(62, 64)이 제 2 금속층(61, 63)의 항복 강도보다 작은 항복 강도를 갖고 있는
    진공 엔벨로프.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 금속층(62, 64)이 상기 제 2 금속층(61, 63)의 모듈러스보다 작은 모듈러스를 갖고 있는
    진공 엔벨로프.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 금속층(62, 64)의 두께가 상기 제 2 금속층(61, 63)보다 얇은
    진공 엔벨로프.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 단부 시일(51, 52)이 상기 절연 튜브(12)의 단부에 납땜에 의해 결합되는
    진공 엔벨로프.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 금속층(62, 64)이 니켈 합금을 포함하며, 상기 제 2 금속층(61, 63)이 스테인레스강, 탄소강 및 몰리브덴강으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는
    진공 엔벨로프.
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 측벽이 상기 실질적으로 디스크형 기저부에 의해 규정된 평면에 실질적으로 수직인 방향으로 상기 기저부로부터 형성되는
    진공 엔벨로프.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 금속층(61, 63)이 상기 측벽으로부터 제거되는
    진공 엔벨로프.
  12. 진공 엔벨로프(50)용의 피복 단부 시일(51, 52)에 있어서,
    제 1 금속층(62, 64) 및 제 2 피복 금속층(61, 63)을 포함하는 실질적으로 디스크형 기저부와,
    상기 기저부로부터 연장되고, 상기 제 1 금속층(62, 64)의 연장부를 포함하는 실질적으로 원통형 측벽부를 포함하는
    피복 단부 시일.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 금속층(62, 64)이 상기 제 2 금속층(61, 63)의 항복 강도보다 작은 항복 강도를 갖고 있는
    피복 단부 시일.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 금속층(62, 64)이 상기 제 2 금속층(61, 63)의 모듈러스보다 작은 모듈러스를 갖고 있는
    피복 단부 시일.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 금속층(62, 64)이 상기 제 2 금속층(61, 63)의 열팽창계수보다 약간 작은 열팽창계수를 갖고 있는
    피복 단부 시일.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 금속층(62, 64)이 니켈 합금을 포함하며, 상기 제 2 금속층(61, 63)이 스테인레스강, 탄소강 및 몰리브덴강으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는
    피복 단부 시일.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 측벽부가 상기 실질적으로 디스크형 기저부에 의해 규정된 평면에 실질적으로 수직인 방향으로 상기 기저부로부터 형성되는
    피복 단부 시일.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 측벽부가 기계가공되는
    피복 단부 시일.
  19. 진공 엔벨로프(50)용의 피복 단부 시일(51, 52)을 제조하는 방법에 있어서,
    제 1 금속층(72) 및 제 2 피복 금속층(71)을 포함하는 피복 시트(70)를 제공하는 단계와,
    실질적으로 원통형 측벽부(74)가 연장되어 있는 실질적으로 디스크형 기저부를 구비하는 형상 제품으로 상기 피복 시트(70)를 형성하는 단계와,
    상기 측벽부(74)로부터 제 2 금속층(73)의 적어도 일부분을 제거하는 단계를 포함하는
    피복 단부 시일 제조 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 피복 시트(70)가 펀칭에 의해 상기 형상 제품으로 형성되는
    피복 단부 시일 제조 방법.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 2 금속층(73) 전체가 상기 측벽부(74)로부터 제거되는
    피복 단부 시일 제조 방법.
  22. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 2 금속층(73)이 기계가공에 의해 상기 측벽부(74)로부터 제거되는
    피복 단부 시일 제조 방법.
  23. 제 19 항에 있어서,
    상기 피복 시트(70)가 상기 형상 제품으로 형성되는 경우에, 상기 실질적으로 원통형 측벽부가 상기 제 2 금속층(73)의 외부층을 포함하는
    피복 단부 시일 제조 방법.
  24. 제 19 항에 있어서,
    상기 기저부의 실질적으로 중앙에 진공 단속기 전극이 관통하도록 구성된 구멍(65)을 형성하는 단계를 더 포함하는
    피복 단부 시일 제조 방법.
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