DE2301489A1 - Verfahren zur herstellung eines vakuumschalterkontaktes - Google Patents
Verfahren zur herstellung eines vakuumschalterkontaktesInfo
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Description
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München, den 12. Januar 1973
SPRECHER 8 SCHUH AG, Aarau (Schweiz)
Verfahren zur Herstellung eines Vakuumschalterkontaktes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Vakuumschalterkontaktes
mit einem einen niedrigen Dampfdruck aufweisenden Trägermaterial und einem auf das Trägermaterial im Vakuum aufgedampften
einen hohen Dampfdruck aufweisenden Material, wobei der Kontakt im Vakuum so lange auf eine bestimmte Temperatur erhitzt
wird, bis sich eine Legierung der beiden Materialien durch Diffusion bildet.
Schaltkontakte für Vakuumschalter müssen eine hohe mechanische Festigkeit aufweisen und müssen so hergestellt sein, dass sie
nicht im geschlossenen Zustand miteinander verschweissen. Materialien
mit hoher mechanischer Festigkeit wie z.B. Eisen, Kupfer, Wolfram, Molibdän, Tantal, haben einen niedrigen Dampfdruck und
eine hohe Lichtbogenspannung, was zu einem Abreissen des zu unterbrechenden Lichtbogens vor dem Stromnulldurchgang führt. Materialien
mit niedrigem Dampfdruck neigen ausserdem zum Verschweissen,
wenn sie als Kontaktmaterial verwendet werden. Um das Verschweissen
der aus einem Material mit niedrigem Dampfdruck bestehenden Kontakte zu verhindern, werden die Kontaktflächen mit einem
Material mit hohem Dampfdruck legiert, wodurch eine gewisse Sprödigkeit der Kontaktflächen bewirkt wird. Das Material mit dem
hohen Dampfdruck und mit der niedrigen Lichtbogenspannung verhindert auch das Abreissen des zu unterbrechenden Lichtbogens vor dem
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Stromnulldurchgang.
Es ist ein Vakuumschalter mit Kontaktstücken aus einem Material
mit hoher Lichtbogenspannung bekannt, bei dem die Kontaktoberfläche mit Ausnehmungen versehen ist, in die ein Material mit niedriger
Lichtbogenspannung eingesetzt wird. Die Kontaktstücke werden im Vakuum auf eine bestimmte Temperatur erhitzt, bis sich eine
Legierung der beiden Materialien durch Diffusion bildet, wonach von der Kontaktfläche an die Legierung abgrenzendes, überschüssiges
.Material mit hoher Lichtbogenspannung entfernt wird. Das Material mit der niedrigen Lichtbogenspannung kann vor der
Diffusion auch durch Elektrodenplattierung oder Dampfniederschlag auf das Material mit der hohen Lichtbogenspannung aufgebracht
werden.
Die vollständige Entgasung des die hohe mechanische Festigkeit •aufweisenden Trägermaterials ist bei Vakuumschaltern sehr wichtig.
Nicht in ihrem ganzen Volumen vollständig entgaste Kontakte können bei starker Erwärmung, oder bei Rissbildung im Kontaktkörper
Gas abgeben und durch Druckerhöhung die Betriebsunfähigkeit des Vakuumschalters verursachen.
Die Herstellung der bekannten Kontakte ist sehr aufwändig weil das Material mit der hohen mechanischen Festigkeit zuerst z.B.
nach dem Zonenschmelzverfahren unter Vakuum entgast, anschliessend
bearbeitet und dann in einem weiteren Verfahrensschritt mindestens
an der Kontaktfläche mit dem einen hohen Dampfdruck aufweisenden
Material legiert wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur wirtschaftlich
vorteilhaften Herstellung eines Vakuumschalterkontaktes anzugeben .
Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Trägermaterial
aus dünnem Blech hergestellt und in einem Vakuumbehälter durch eine Herstellungsstrasss geführt wird, um es zu einem fe-
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sten aus mehreren Schichten bestehenden Kontakt zu formen, wobei
in der Herstellungsstrasse das Trägermaterial zuerst vorübergehend über 600 0C erwärmt wird um es zu entgasen, dann im nächsten
Verfahrensschritt mit dem den hohen Dampfdruck aufweisenden
Material auf bekannter Weise durch Aufdampfen beschichtet wird, im darauffolgenden Verfahrensschritt werden die dünnen Blechschichten
zusammengepresst und so lange auf eine über den Schmelzpunkt des den hohen Dampfdruck aufweisenden Materials liegende Temperatur
erwärmt, bis die Diffusion der beiden Materialien und ein Verlöten der zusammengepressten Blechschichten erfolgt, worauf
der Kontakt abgekühlt und aus dem VakuumbehMlter genommen wird.
Das dünne Blech kann bandartig aufgerollt in den Vakuumbehälter
eingebracht werden, wo es kontinuierlich abgerollt, entgast, beschichtet und für die Durchführung der weiteren Verfahrensschritte
wieder aufgerollt wird.
Versuche haben gezeigt, dass das Trägermaterial aus Blechen mit Dicken zwischen 0,05 und 0,5 mm bei einer Temperatur von etwas
_3
über 600 0C und bei einem Vakuum von über 10 Torr wirtschaftlich
vorteilhaft entgasbar ist. Dickere Bleche als 0,5 mm brauchen für Ihre Entgasung eine herstellungstechnisch unwirtschaftlich
lange Zeit. Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht die Entgasung des Trägermaterials unter Vermeidung der flüssigen Phase.
Im folgenden wird anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Herstellungsstrasse
für Bänder,
Fig. 2 einen durch Aufrollen hergestellten Kontakt,
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Herstellungsstrasse für Platten
Fig.'4 einen aus Platten hergestellten Kontakt. ,
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- 4 - 230H89
Die in Fig. -1 dargestellte Herstellungsstrasse ist in einem an
einer Vakuumpumpe angeschlossenen Vakuumbehälter 1 untergebracht. Das Trägermaterial besteht aus einem dünnen Blechband 2, das auf
die Rolle 3 aufgerollt in den Vakuumbehälter 1 eingebracht wird. Zu diesem Zweck ist der nicht dargestellte zur Zeichnungsebene
parallel liegende Deckel des Vakuumbehälters 1 entfernbar. Das
Trägermaterial weist eine hohe mechanische Festigkeit, einen niedrigen Dampfdruck und eine hohe Lichtbogenspannung auf und besteht
vorzugsweise aus Eisen, Kupfer, Wolfram, Molibdän oder Tantal. Das Blechband 2 wird im Vakuumbehälter 1 zwischen den
Führungsrollen 4 durchgezogen und an die Rolle 5 festgeklemmt.
Nun wird der Vakuumbehälter ί vakuumdicht verschlossen und evaku-
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iert bis sich ein Vakuum von mindestens 10 Torr eingestellt hat. Danach wird das Blechband 2 von der Rolle 3 auf die Rolle 5 umgerollt.
Das Blechband 2 durchläuft zuerst den Durchlaufofen 6
wo es vorübergehend über 600 0C erwärmt wird. Das Blechband 2
weist eine Dicke zwischen 0,05 und 0,5 mm auf. Solche Blechbän-
_ 3
der sind in einem Vakuum von mindestens 10 Torr und bei Temperaturen
von über BOO 0C sehr gut entgasbar. Das entgaste Blechband
2 durchläuft nachher den Dampftunnel 7 wo es auf bekannter Weise mit einem einen hohen Dampfdruck und eine niedrige Lichtbogenspannung
aufweisendem Material durch Aufdampfen beschichtet wird. Das den hohen Dampfdruck aufweisende Material ist vorzugsweise
-Wismut , Zinn, Blei oder Beryllium. Das Blechband 2 wird dann auf die Rolle 5 aufgerollt, wodurch die Blechschichten dicht
aufeinandergepresst werden. Wenn das ganze Blechband 2 auf die
Rolle 5 aufgerollt ist, wird die Heizung 8 eingeschaltet. Die ganze
Rolle 5 wird über den Schmelzpunkt des den hohen Dampfdruck aufweisenden Materials erwärmt und so lange an dieser Temperatur gehalten
bis die Diffusion der beiden Materialien und ein Verlöten der Blechschichten erfolgt. Darauf wird die Heizung ö ausgeschaltet
und das Blechband 5 abgekühlt. Nach Entfernen des Deckels kann der feste Kontaktkörper 9 (Fig. 2) aus dem Vakuumbehälter 1 herausgenommen
werden.
Fig. 3 zeigt eine andere Variante des Herstellungsverfahrens. Hier
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werden die dünnen Bleche als gestapelte Platten 10 in den Vakuumbehälter
1 eingebracht. Sie werden in das Magazin 11 eingelegt. Die Platten 10 werden im Magazin 11 mittels einer von
aussen betätigten Platte 12 vorwärts geschoben. Der Betätigungsstössel 13 der Platte 12 ist mit einem Balg 14 vakuumdicht umgeben.
Die auf die Platten 10 federnd aufliegende Rolle 15 kann von aussen mittels eines elektrischen Antriebes in Umdrehung
gebracht werden, wodurch die oberste Platte 10 im Magazin 11 zwischen.den sich drehenden Führungsrollen 16 geschoben wird.
Die Platten 10 sind an beiden Seiten geführt. Sie durchlaufen den Durchlaufofen 6 und den Dampftunnel 7 und werden am Schluss
im Magazin 17 gestapelt. Die Rolle 1B liegt federnd auf die Platten
10 auf und kann von aussen durch einen elektrischen Antrieb in Umdrehung versetzt werden, um die Platten 10 in das Magazin
17 zu schieben. Die Führungsplatte 19 im Magazin 17 hat einen relativ grossen Reibungswiderstand. Wenn alle Platten 10 in das
Magazin 17 eingefüllt sind, wird der Blechstapel von aussen, mittels der Pressplatte 20 zusammengepresst. Die Betätigungsstangen
21 der Pressplatte 20 sind mit Bälgen 22 vakuumdicht umgeben. Um das Magazin 17 ist eine Heizung 23 angeordnet. Die Pressplatte
ist ebenfalls mit Heizelementen ausgerüstet. Der gepresste Blechstapel im Magazin 17 wird über den Schmelzpunkt des den hohen
Dampfdruck aufweisenden Materials erwärmt, bis eine Diffusion beider Materialien und ein Verlöten der zusammengepressten Blechschichten
erfolgt. Darauf wird die Heizung 23 ausgeschaltet, der Stapel abgekühlt und der Vakuumbehälter 1 geöffnet.
Aus dem Vakuumbehälter 1 kann man den fertigen Kontaktkörper 24, wie in Fig. 4 dargestellt, entnehmen.
Die Erfindung richtet sich ferner auf die Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens und auf das durch das Verfahren gewonnene Erzeugnis.
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Claims (1)
- 230U89PatentansprücheVerfahren zur Herstellung eines Vakuumschalterkontaktes mit einem einen niedrigen Dampfdruck aufweisenden Trägermaterial und einem auf das. Trägermaterial im Vakuum aufgedampften einen hohen Dampfdruck aufweisenden Material, wobei der Kontakt im Vakuum so lange auf eine bestimmte Temperatur erhitzt wird, bis sich eine legierung der beiden Materialien durch Diffusion bildet, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dünnem Blech bestehende Trägermaterial (2, 10) in einem Vakuumbehälter (1) durch eine Herstellungsstrasse geführt wird, um es zu einem festen aus mehreren Schichten bestehenden Kontakt zu formen, wobei in der Herstellungsstrasse das Trägermaterial zuerst vorübergehend über 6000C erwärmt wird, um es zu entgasen, dann im nächsten Verfahrensschritt mit dem den hohen Dampfdruck aufweisenden Material auf bekannte leise durch Aufdampfen beschichtet wird, worauf im darauffolgenden Verfahrensschritt die dünnen Blechschichten zusammengepresst und so lange auf eine über den Schmelzpunkt des den hohen Dampfdruck aufweisenden Materials liegende Temperatur erwärmt werden, bis die Diffusion der beiden Materialien und ein Verlöten der zusammengepressten Blechschichten erfolgt, worauf der Kontakt abgekühlt und aus dem Vakuumbehälter entnommen wird.2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das dünne Blech (2) bandartig aufgerollt und so in den Vakuumbehälter (1) eingebracht wird, wo es kontinuierlich abgerollt, entgast, beschichtet und für die Durchführung der weiteren Verfahrensschritte wieder aufgerollt wird.3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dünnen Bleche (10) plattenweise gestapelt und so in den Vakuumbehälter (1) eingebracht werden, wo sie einzeln entgast und beschichtet werden und für die Durchführung der weiteren Venahrensschritte wieder gestapelt und zusammengepresst werden.309844/0793230U89-ΙΑ. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das verwendete Trägermaterial (2, 10) aus 0,05 bis 0,5 mm dickem Blech besteht.5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuum im Vakuumbehälter (1) auf einen Yfert von mindestens 10 Torr eingestellt wird.309844/0.7 93Le e rs eit-e
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