DE102011009171A1

DE102011009171A1 - Verfahren zur Herstellung eines Falten- oder Membranbalges, sowie Falten- oder Membranbalg für die Mittelspannungstechnik

Info

Publication number: DE102011009171A1
Application number: DE201110009171
Authority: DE
Inventors: Dr.-Ing. Gentsch Dietmar
Original assignee: ABB Technology AG
Current assignee: ABB Technology AG
Priority date: 2011-01-21
Filing date: 2011-01-21
Publication date: 2012-07-26
Also published as: WO2012098003A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Falten- oder Membranbalges inbesondere für den Einsatz in Vakuumschaltröhren der Mittelspannungstechnik, gemäß Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 8. Um hierbei die Balg-Herstellung deutlich zu vereinfachen, aber die Fertigungsqualität zugleich deutlich zu erhöhen, ist erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Balg aus einer Mehrzahl von Balg- oder Membranringen durch Übereinander-stapeln gebildet wird, indem zumindest zwischen den miteinander zu verlötenden Partien der einzelnen Balg- oder Membranringe Lot oder lotfähiges Verbindungsmittel platziert wird, und dass hernach die gesamte Stapelanordnung thermisch bis auf oder oberhalb der Löt-temperatur des Lotes oder des lötfähigen Verbindungs-mittels angelassen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Falten- oder Membranbalges für den Einsatz in Vakuumschaltkammer der Mittelspannungs-technik, gemäß Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 8.
In einer Vakuumschaltkammer benötigt man zur Einkopplung einer mechanischen Bewegung ins Vakuum einer Schaltkammer eine hermetische Abdichtung, die über einen metallischen und damit ”diffusionsdichten” Faltenbalg oder Membranbalg ermöglicht wird. Dieser Balg wird zwischen die bewegliche Zuleitung und einen Deckel (Kammerdeckel) der Vakuumschaltkammer eingelötet oder geschweißt.
Hierzu werden bekanntermaßen Balg- oder Membranringe aufeinandergestapelt und sodann mit Laser verschweißt. Dies ist aufwändig und um die benötigte Dichtigkeit zu erzielen auch entsprechend umständlich in der Fertigung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde die Balg-Herstellung deutlich zu vereinfachen, aber die Fertigungsqualität zugleich deutlich zu erhöhen.
Die gestellte Aufgabe wird bei einem Verfahren der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmal des Patentanspruches 1 gelöst, Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 7 angegeben.
In Bezug auf einen Membran- oder Faltenbalg ist die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmal des Patentanspruches 8 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den übrigen abhängigen Ansprüchen angegeben.
Kern der Erfindung ist, dass der Balg aus einer Mehrzahl von Balg- oder Membranringen durch Übereinander-stapeln gebildet wird, indem die zumindest in den miteinander zu verlötenden Partien der einzelnen Balg- oder Membranringe mit Lot oder mit lötfähigem Verbindungs-mittel beschichtet ist, und dass nach hernach die gesamte Stapelanordnung thermisch bis auf, oder oberhalb der Löt-temperatur des Lotes oder des lötfähigen Verbindungs-mittels angelassen wird. Somit entfällt jedwede Notwendigkeit für die Verwendung von zwischen die Membranringe zu legenden Lötfolien.
Die Erfindung beschreibt somit einen Membranbalg der durch Schichtung von Metallmembranen hergestellt wird. Der Metallbalg kann in eine Vielzahl von Vakuumschaltkammern baugleich eingebaut werden.
Die Vorteile sind:

• Technologievorsprung, die Vakuumschaltkammer kann mit einem Membranfaltenbalg ausgerüstet werden.
• Es lassen sich auf diese Weise Bälge vereinheitlichen und der Bereich im Kammerdeckel auf der beweglichen Vakuumseite besser ausnutzen.
• Höhere Lebensdauer (zum herkömmlichen Faltenbalg) erreicht werden.
• Die Vakuumschaltkammer kann dann kompakter werden, eine Kürzung der Gesamtlänge ist die Folge, Einsparung von Kupfer (zuleitungsseitig).

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass das Lot oder das lotfähige Verbindungsmittel mittels einer zwischen die zu verlötende Partien der Balg- oder Membranringe einzulegenden Lotfolie gebildet wird.
Alternativ dazu kann das Lot als Beschichtung auf mindestens einer von jeweils zwei miteinander zu verlötenden Partien der Balg- oder Membranringe aufgebracht sein. Dies ist in der Handhabung der Herstellung sogar noch effizienter.
Besonders vorteilhaft ist die Ausgestaltung, dass das Lot oder das lotfähige Material ein Mehrkomponenten-Lot ist.
Hierzu ist weiter ausgestaltet, dass das Lot oder das lotfähige Mittel aus mindestens zwei Komponenten (X) und (Y) besteht, und diese so auf die Balg- oder Membranringe aufgebracht sind, dass jeweils die eine Komponente-X als reine oder quasi reine Beschichtung auf derjenigen Fläche auf den Balg- oder Membranring aufgebracht wird, die an einer anderen Fläche eines direkt darauf aufgelegten weiteren Balg- oder Membranringes berührend anliegt, und diese andere anliegenden Fläche im Berührungsbereich mit der Komponente-Y beschichtet ist, derart, dass die beiden Komponenten beim Aufeinanderlegen beim thermischen Anlassen zu einem Verbundwerkstoff ineinander diffundieren. Die so gebildete Lötverbindung ist in der Herstellung wirtschaftlich, erheblich zuverlässig und von sehr guter Qualität.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass bei einer mehrfach gestapelten Anordnung von Membran- oder Balgringen die sich jeweils berührend gegeüberliegenden Flächen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 beschichtet sind.
Vorteilhafterweise ist die Komponente X Kupfer, und die Komponente Y Silber.
In Bezug auf einen Membran- oder Faltenbalg selbst besteht der Kern der Erfindung darin, dass die Balg- oder Membranringe an den jeweils sich gegenüberliegenden und berührenden Flächen mit Lotmaterial oder lotfähigem Material beschichtet, oder selbiges als Lotfolie dazwischen gelegt ist, sodass die gesamte Stapelanordnung durch thermisches Anlassen miteinander verbunden ist.
Weiter ist vorteilhaft ausgestaltet, dass das Lotmaterial aus zwei Komponenten X und Y besteht, wobei jeweils einer der sich berührenden Oberflächen der Balg- oder Membranringe mit der einen Komponente X und darauf anzulegende Fläche des anderen Balg- oder Membranringes mit der anderen Komponente beschichtet ist.
Auf diese Weise hergestellte Membran- oder Faltenbälge haben eine besondere Eignung als Abdichtungs- und Durchführungsbalg für den beweglichen Kontakt bei Vakuumschaltröhren. Er erweist sich als besonders dicht und zuverlässig für einen solchen technisch anspruchsvollen Einsatz.
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher erläutert.
Es zeigt:
1: Erfindungsgemäße Ausfertigung eines gelöteten Faltenbalges
2: Fertiger Balg in perspektivischer Ansicht.
1 zeigt eine Schnittdarstellung auf die übereinander gelegten einzelnen Balgringe 1 bzw 2. Die vergrößerten Ausschnitte zeigen im linken Bild das Einlegen einer Lötfolie zwischen die Ringlagen 1 und 2. Beim thermischen Anlassen verbinden sich diese Bereiche über die Lötfolie miteinander. Der linke Detailkreis zeigt daher die Verwendung einer Lötfolie, während der rechte Detailkreis die Alternative zeigt, bei welcher die zu verbindenden Bereiche direkt mit einem lotfähigen Mittel geschichtet sind.
Die Beschichtung kann dabei so erfolgen, dass entweder auf beiden „sich direkt gegenüberliegenden bzw direkt aneinander anliegenden Flächen 1' und 2' ein Fertiglotmittel aufgebracht ist.
Eine weitere Alternative in Bezug auf den rechten Detailkreis ist, dass ein Zweikomponentenlot verwendet wird. In erfindungsgemäßer Weise sind die besagten Flächen dann so beschichtet, dass die erste Komponente d. h. die X-Komponente als Beschichtung auf die Fläche 1' aufgebracht ist, und dass die zweite Komponente, d. h. die Y-Komponente auf die Fläche 2' aufgebracht ist. Die X-Komponente ist bspw Kupfer und die Y-Komponente ist Silber. Nach dem Übereinanderlegen dieser so vorbehandelten Balgringe wird sodann die Temperatur bis auf oder über den Schmelzpunkt beider Komponenten angelassen, je nachdem welcher Schmelzpunkt höher ist, und beide Komponenten diffunieren erst dann zu einem Kupfer-Silber-Lot ineinander und bilden ein feste und dichte Lotverbindung. Die Balgringe selbst bestehen bspw aus Edelstahl.
Der Membranbalg kann somit konstruktiv aus zwei Membran- oder Balgringtypen und durch die besagte Stapel- oder Schichtung hergestellt werden.
Der kürzeste Balg besteht aus einer bzw. zwei Membranringen. Auf Löttemperatur entsteht wie ausgeführt die erforderliche Lotlegierung über Diffusion und die Bauteile werden miteinander ”in situ” verbunden. Ein separates Zwischenlegen einer Lotfolie ist nach dieser Variante nicht erforderlich.
2 zeigt in perspektivischer Ansicht den fertigen Balg 10.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Falten- oder Membranbalges für den Einsatz in Vakuumschaltkammer der Mittelspannungstechnik, dadurch gekennzeichnet, dass der Balg aus einer Mehrzahl von Balg- oder Membranringen durch Übereinanderstapeln gebildet wird, indem zumindest zwischen den miteinander zu verlötenden Partien der einzelnen Balg- oder Membranringe Lot oder lotfähiges Verbindungsmittel platziert wird, und dass hernach die gesamte Stapelanordnung thermisch bis auf oder oberhalb der Löttemperatur des Lotes oder des lötfähigen Verbindungsmittels angelassen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lot oder das lotfähige Verbindungsmittel mittels einer zwischen die zu verlötende Partien der Balg- oder Membranringe einzulegenden Lotfolie gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lot als Beschichtung auf mindestens einer von jeweils zwei miteinander zu verlötenden Partien der Balg- oder Membranringe aufgebracht ist.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Lot oder das lotfähige Material ein Mehrkomponenten-Lot ist.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Lot oder das lotfähige Mittel aus mindestens zwei Komponenten (X) und (Y) besteht, und diese so auf die Balg- oder Membranringe aufgebracht sind, dass jeweils die eine Komponente-X als reine oder quasi reine Beschichtung auf derjenigen Fläche auf den Balg- oder Membranring aufgebracht wird, die an einer anderen Fläche eines direkt darauf aufgelegten weiteren Balg- oder Membranringes berührend anliegt, und diese andere anliegenden Fläche im Berührungsbereich mit der Komponente-Y beschichtet ist, derart, dass die beiden Komponenten beim Aufeinanderlegen beim thermischen Anlassen zu einem Verbundwerkstoff ineinander diffundieren.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer mehrfach gestapelten Anordnung von Membran- oder Balgringen die sich jeweils berührend gegeüberliegenden Flächen in der Art gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 beschichtet sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente X Kupfer ist, und die Komponente Y Silber ist.
Membran oder Faltenbalg welcher aus einer Mehrzahl von übereinander gestapelten und miteinander verlöteten Membran- oder Balgringen besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Balg- oder Membranringe an den jeweils sich gegenüberliegenden und berührenden Flächen mit Lotmaterial oder lotfähigem Material beschichtet, oder selbiges als Lotfolie dazwischen gelegt ist, sodass die gesamte Stapelanordnung durch thermisches Anlassen miteinander verbunden sind.
Membran- oder Faltenbalg nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Lotmaterial aus zwei Komponenten X und Y besteht, wobei jeweils einer der sich berührenden Oberflächen der Balg- oder Membranringe mit der einen Komponente X und darauf anzulegende Fläche des anderen Balg- oder Membranringes mit der anderen Komponente beschichtet ist.
Membran- oder Faltenbalg nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein solcher Balg als Abdichtungs- und Durchführungsbalg für den beweglichen Kontakt bei Vakuumschaltröhren eingesetzt ist.