DE3437380C2

DE3437380C2 -

Info

Publication number: DE3437380C2
Application number: DE3437380A
Authority: DE
Inventors: Kouichi Itami Hyogo Jp Inagaki
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1983-10-24
Filing date: 1984-10-11
Publication date: 1992-04-09
Also published as: GB2148601B; GB2148601A; GB8425615D0; DE3437380A1; US4630361A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Vakuumschaltrohres mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 (US-PS 40 77 114).

Das aus der US-PS bekannte Vakuumschaltrohr hat eine stationäre Elektrodenstange mit einem abge stuften Durchmesser die mit Spiel durch die zugehöri ge Abschlußplatte ragt, so daß zum Evakuieren Gas aus dem Innen raum abgesaugt werden kann.

Bei einem anderen bekannten Verfahren zum Herstellen eines Vakuum schaltrohres wird dieses über Bohrungen in der stationären Elektrodenstange und einen Spalt evakuiert, wobei dieser Spalt zwischen einer Verschlußplatte und einer Ausnehmung im Stirnende der stationären Elektrodenstange sowie einer Bohrung in der Elektrodenstange gebildet ist. Zur dichten Endmontage müssen Gehäuseteile mit einem Lot niedrigen Schmelzpunktes verbunden werden. Die Verschlußplatte senkt sich beim Schmelzen des Lotes ab. Dieses bekannte Verfahren bedarf daher der Anwendung von Loten zweier unterschiedlicher Schmelzpunkte (DD-PS 1 34 693).

Bei einem weiteren bekannten Verfahren zum Herstellen eines Vakuumschaltrohres wird dessen zweiteiliger Mantel nach dem Evakuieren durch Löten verbunden. Das Evakuieren er folgt durch schlitzartige Öffnungen zwischen den beiden zu verbindenden Mantelrohren. Die Spaltweite der Öffnungen läßt sich durch geeignete Dimensionierung der Lotmateria lien variieren (DE-OS 20 44 277).

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines Vakuumschaltrohres gemäß dem Oberbegriff des Patent anspruchs 1 zu schaffen, bei dem das Lotmaterial in einer solchen Form bei der Vormontage bereitgestellt und ange ordnet wird, daß bei der Endmontage ein definierter Eva kuierungsspalt sowie eine definierte Endposition der sta tionären Elektrodenstange sichergestellt werden.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die kennzeich nenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Mit der Erfindung wird ein wirtschaftliches und verläßliches Verfahren zur Herstellung eines Vakuumschaltrohrs geschaffen, mit dem auf einfache Weise ein Hochvakuum erzeugt werden kann, wobei gleichwohl definierte Abmessungen des Vakuumschalt rohrs gewährleistet sind.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens nach der Er findung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Ausführung eines mit einem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellten Vakuumschalt rohres;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Anordnung von Lötmaterial bei einem Vakuumschaltrohr gemäß Fig. 1;

Fig. 3A und 3B im Querschnitt und in Draufsicht ein Stützteil eines Vakuumschaltrohres;

Fig. 4 bis 13 in Draufsichten und Schnittdar stellungen andere Ausführungen von Abstützungen.

Bei dem Vakuumschaltrohr nach Fig. 1 bezeichnen Bezugszahl 1 ein im folgenden als Vakuummantel bezeichnetes Mantelrohr aus einem isolierenden Werkstoff, Bezugszahl 2 eine stationäre Abschluß platte, Bezugszahl 3 eine bewegliche Abschlußplatte, Bezugszahl 4 einen Balg, Bezugszahl 5 eine stationäre Elektrodenstange, Bezugszahl 6 eine bewegliche Elektrodenstange, Bezugszahl 7 eine stationäre Elektrode, die mit der stationären Elektrodenstange 5 verbunden ist, und Bezugszahl 8 eine bewegliche Elektrode, die mit der beweglichen Elektrodenstange 6 verbunden ist. Eine ringförmige Abschirmplatte 9 ist an der Abschlußplatte 2 befestigt, um Verun reinigung der Innenfläche des Vakuummantels 1 durch Metalldämpfe zu vermeiden, die von den Elektroden 7, 8 beim Öffnen und Schließen des elektrischen Strom kreises gestreut werden. Der Balg 4 ist zwischen der beweglichen Abschlußplatte 3 und der beweglichen Elektrodenstange 6 angeordnet, so daß die Elektroden 7, 8 kontaktiert und voneinander entfernt werden können, während Vakuum innerhalb des Vakuummantels aufrechterhalten wird.

Im oben beschriebenen Vakuumschaltrohr ist eine Absaugöffnung zum ausreichenden Absaugen von Luft aus dem Rohr dadurch geschaffen, daß eine Ausnehmung in einem Abschnitt größeren Durchmessers der stationären Elektrodenstange 5 ausgebildet ist, und daß zwei Stücke aus plattenartigem Lötmaterial 11 mit ebener Oberfläche auf einem außerhalb des Vakuum mantels 1 an der stationären Endplatte 2 angeordneten Stützteil 10 aufgelegt sind, so daß ein Spiel zwischen der stationären Elektrodenstange 5 und der Abschluß platte 2 geschaffen ist. In diesem Fall sind die beiden plattenartigen Stücke aus Lötmaterial in einem Teil der Ausnehmung im runden Abschnitt der stationären Elektrodenstange 5 aufgenommen, derart, daß sie nicht einen Absaugkanal verschließen, wie insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht, welche eine Draufsicht in Pfeilrichtung gemäß Fig. 1 auf das Vakuumschaltrohr darstellt.

Die Absaugöffnung wird durch ein Spiel W ₁ zwischen der stationären Elektrodenstange 5 und der stationären Abschlußplatte 2 sowie ein Spiel W ₂ geschaffen, welches mit dem Spiel W ₁ in Verbindung steht und zwischen der stationären Elektrodenstange 5 und dem Stützteil 10 gebildet und nicht durch Lötmaterial abgedeckt ist.

Bei der oben beschriebenen Konstruktion wird nach dem Einsetzen des Vakuumschaltrohrs in einen Vakuum- Lötofen Luft abgesaugt, so daß das Vakuumschaltrohr über die Absaugöffnung vollständig gasfrei gemacht wird. Wenn danach die Temperatur in dem Ofen zum Aufschmelzen des Lötmaterials 11 angehoben wird, sinkt die stationäre Elektrodenstange 5 aufgrund ihres Gewichtes ab, und der Abschnitt größeren Durchmessers der Elektrodenstange 5 wird mit der stationären Abschlußplatte 2 durch geschmolzenes Lötmaterial 11 verbunden.

Es ist einfach, eine ebene Platte aus Lötmaterial vorzubereiten, und die Konstruktion unter Verwendung eines plattenartigen Lötmaterials verringert den Luftabsaug-Widerstand ausreichend, so daß es möglich ist, in einem Schritt gleichzeitig ein Hochvakuum und eine ausreichende Abdichtung zu schaffen.

Das aus einem Keramikwerkstoff oder Kohlenstoff gebildete Stützteil 10, das keine Bindung mit einem Lötmaterial eingeht, kann nach Vollendung des Evakuierens und Abdichtens leicht entfernt und anschließend als Hilfsvorrichtung wiederverwendet werden.

Die Fig. 3A und 3B zeigen im Querschnitt und in Draufsicht eine Ausführung eines Stützteils 10, bei welchem vier Absaugkanäle in radialer Richtung verlaufend eingeformt sind. Die Absaugkanäle 10 a verringern den Luftabsaug-Widerstand im Vergleich zur Ausführung nach Fig. 2 weiter. Auch hier kann das Lötmaterial 11 in einer Form gemäß Fig. 2 ver wendet werden. Ferner kann eine Ausführung gemäß Fig. 4 verwendet werden, welche die Lagebestimmung zwischen der stationären Elektrodenstange 5 und der Abschlußplatte 2 erleichtert. Die Ausführung nach Fig. 4 schafft eine einfachere Lagebestimmung im Vergleich zu den Ausführungen nach Fig. 1 und 2. In diesem Fall kann Luft aus reichend über die Luftabsaugkanäle 12 des Stützteiles 10 abgesaugt werden.

Bei der Ausführung nach Fig. 5 ist ein vieleckiges Loch im Stützteil 10 ausgebildet, so daß ein Absaug kanal durch die Räume 10 b zwischen dem Abschnitt größeren Durchmessers der stationären Elektroden stange 5 und den Rändern des vieleckigen Loches sowie vermittels des Spieles W ₁ zwischen der stationären Elektrodenstange 5 und der Abschluß platte 2 geschaffen ist. Bei dieser Ausführung kann die Lagefestlegung leicht dadurch erfolgen, daß der Abschnitt größeren Durchmessers der Elektroden stange 5 in Kontakt mit dem Stützteil 10 über Kon taktflächen 10 a kommt.

Fig. 6 zeigt eine andere Ausführung, bei welcher die Unterseite des Abschnittes größeren Durchmessers der stationären Elektrodenstange 5 als Abstützung oder Schulter 5 b verwendet ist und ebene Platten aus Lötmaterial 11 zwischen der Schulter 5 b und dem Stützteil 10 zur Bildung eines Spieles zwischen der stationären Elektrodenstange 5 und der Abschluß platte 2 angeordnet sind. In diesem Fall sind die Herstellkosten des Vakuumschaltrohrs verringert, weil hier die Notwendigkeit entfällt, eine Ausnehmung in den Abschnitt größeren Durchmessers der stationären Elektrodenstange 5 einzubringen.

Die Fig. 7a und 7b stellen jeweils eine Seitenan sicht und eine Draufsicht einer stationären Elektroden stange 5 dar, bei welcher ein rechteckiger Abschnitt zwischen dem Abschnitt größeren Durchmessers und dem Schaft der stationären Elektrode 7 vorgesehen ist. Bezugszahl 2 a bezeichnet ein Loch in der Ab schlußplatte 2. Die Luftabsaugung geschieht hier über Zwischenräume 10 c zwischen der Abschlußplatte und dem rechteckigen Abschnitt der stationären Elektrodenstange 5. Die Lagebestimmung erfolgt einfach durch Kontaktstellen 10 d zwischen der Ab schlußplatte und dem rechteckigen Abschnitt. Der Abschnitt der Elektrodenstange kann anstatt recht eckig auch vieleckig ausgebildet sein. Alternativ können Vorsprünge an der stationären Elektroden stange 5 vorgesehen sein.

Wenngleich die Ausführungen nach den Fig. 1 bis 6 ein Stützeil zum Abstützen des Lötmaterials 11 verwenden, kann das Stützteil 10 gemäß der Ausführung nach Fig. 7 auch entfallen.

Das Stützteil 10 kann ebenso bei der abgewandelten Ausführung gemäß Fig. 8 entfallen.

Fig. 9 zeigt eine Draufsicht auf diese Ausführung. Die stationäre Elektrodenstange 5 wird über ihre Abstützung bzw. Schulter 5 b von dem Lötmaterial 11 unterstützt, wobei ein Spiel zur Abschlußplatte 2 eingehalten ist. Die Luftabsaugung erfolgt über ein Spiel W ₃ zwischen der stationären Elektroden stange 5 und einem Ringabsatz 13 in der Abschluß platte 2. Wenn nach dem Absaugen der Luft das Löt material unter der Einwirkung von Wärme schmilzt, sinkt der Abschnitt größeren Durchmessers der stationären Elektrodenstange 5 ab, so daß die Schulter 5 b an der Unterseite des Abschnittes größeren Durch messers mit dem Ringabsatz 13 der Abschlußplatte durch Löten verbunden wird. Wenngleich das Lötmaterial 11 nicht den gesamten Umfangsbereich des Spieles umgibt, wie Fig. 9 zeigt, breitet sich das Lötmaterial in aufgeschmolzenem Zustand um den Umfang herum aus, wodurch die stationäre Elektrodenstange 5 mit der Abschlußplatte 2 ohne Verbleiben eines Spaltes verlötet wird.

Fig. 10 zeigt einen Querschnitt einer Ausführung eines Vakuumschaltrohres ohne Stützteil, und Fig. 11 zeigt eine Draufsicht auf diese Ausführung. Im Abschnitt größeren Durchmessers der stationären Elektrodenstange 5 sind Ausnehmungen diametral gegenüber vorgesehen, und Lötmaterial ist in jede dieser Ausnehmungen eingeschoben, um die stationäre Elektrodenstange 5 auf der stationären Abschluß platte 2 abzustützen. Dadurch wird ein Absaugkanal in Form des Spieles W ₃ zwischen dem Abschnitt größeren Durchmessers und der stationären Abschlußplatte 2 geschaffen.

Fig. 12 zeigt eine weitere Ausführung, bei welcher ein größeres Spiel für die Luftabsaugung bereit gestellt wird, indem eine ringförmige dünne Platte aus Lötmaterial 14 als Hilfslötmittel dort aufge legt ist, wo die Abschlußplatte 2 und die stationäre Elektrodenstange 5 durch Löten miteinander verbunden werden sollen. In diesem Fall wird die Lötverbindung sehr verläßlich, und verhältnismäßig kleine Stücke Lötmaterial 11 können verwendet werden. Demgemäß kann ein größeres Spiel W ₄ im Vergleich zum Spiel W ₃ für die Luftabsaugung gemäß Fig. 13 bereitge stellt werden.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Vakuumschaltrohrs, das ein Mantelrohr aufweist, dessen beide Enden durch je eine Abschlußplatte verschlossen sind, wobei in dem Mantelrohr eine stationäre Elektrode und eine bewegliche Elektrode einander gegenüber angeordnet und in Kontakt miteinander bringbar bzw. voneinander trennbar sind, wobei die bewegliche Elektrode an einer beweglichen Elektrodenstange gehalten ist, die eine der Abschluß platten durchsetzt, die stationäre Elektrode an einer eine Öffnung in der anderen Abschlußplatte durchsetzen den und an dieser durch eine die Öffnung vakuumdicht verschließende Lötung gehaltenen stationären Elektroden stange befestigt ist, die einen abgestuften Durchmesser aufweist, derart, daß sich ein im Vergleich zum zuge hörigen Öffnungsdurchmesser dickerer Abschnitt außerhalb des Vakuumschaltrohrs befindet, der eine Schulter bil dend in einen im Vergleich zum Öffnungsdurchmesser dün neren Abschnitt übergeht, der durch die Öffnung in die Schaltkammer hineinragt, wobei alle Bauteile des Schal ters unter Beifügung des für die vakuumdichte Lötung der stationären Elektrodenstange an die Abschlußplatte erforderlichen Lotmaterials vormontiert und danach in einen Vakuumofen eingebracht werden und vor dem Schmel zen des Lotmaterials das Schalterinnere durch einen Spalt zwischen Elektrodenstange und Abschlußplatte hin durch evakuiert wird, worauf die Öffnung durch Fließen des Lotmaterials verschlossen und die Elektrodenstange in dieser gehalten ist, dadurch gekennzeich net, daß die Schulter zunächst mittels des Lotmate rials (11) auf Abstand zur Abschlußplatte (2) gehalten wird, und durch den entstehenden Spalt die Gase aus dem Schalterinneren abgesaugt werden, bevor das Lotma terial schmilzt, so daß die stationäre Elektrodenstange (5) aufgrund ihres Gewichtes absinkt und die Öffnung verschließend mit der Abschlußplatte (2) verlötet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß mindestens zwei Stücke (11) eines plattenartigen Lotmaterials zwischen Abschlußplatte (2) und Schulter eingefügt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß auf die von der stationären Elek trodenstange (5) durchsetzte Abschlußplatte (2) ein nicht vom Lot benetzbares Stützteil (10) mit einer den dickeren Abschnitt der Elektrodenstange (5) durchlassen den Öffnung aufgesetzt ist, und daß das plattenartige Lotmaterial (11) einerseits in eine Ausnehmung im dic keren Abschnitt eingeschoben und andererseits auf der Oberseite des Stützteils (10) aufgelegt wird, und daß das Stützteil nach dem Löten entfernt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß ein kreisringförmiges Stützteil verwendet wird, das auf der Unterseite eine radiale Absaugöffnung (10 a) aufweist.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn zeichnet, daß ein Stützteil mit einem vieleckigen Loch verwendet wird und daß die stationäre Elektroden stange (5) im dickeren Abschnitt einen runden Querschnitt hat.

6. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn zeichnet, daß ein Stützteil (10) mit einem runden Loch verwendet wird und daß die stationäre Elektroden stange im dickeren Abschnitt einen vieleckigen Quer schnitt hat.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Absatz in der Außen seite der Abschlußplatte (2) vorhanden ist zur Anlage des dickeren Abschnitts der stationären Elektrodenstan ge (5) nach dem Schmelzen des Lotmaterials.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, daß zusätzliches Lötmaterial (14) auf dem Absatz der Abschlußplatte (2) angeordnet wird.