JP7198571B2 - 耐アーク性中央シールドを備える真空遮断器 - Google Patents
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Description
本出願は、2014年1月20日に出願された米国特許出願第14/158,928の優先権を主張するとともに利点を請求するものであり、参照することによって本出願に組み込まれるものである。
することである。さらなる目的は、既知の銅-クロム組成物と比較すると低減された量で、クロム量が存在してなる、新たな合金組成物を開発することである。さらなる目的において、クロムは組成物に存在しない。クロムは得ることが高価であり、それ故、クロムの存在を低減又は排除することは、耐アーク性シールドの構築に使用される従来の材料に対して、低コストの代替手段を提供する。さらに、純クロム及び銅以外の、材料又は元素(成分)の適用は、耐アーク性シールドにおいて、優れた性能を示す合金組成物につながる。
械加工して耐アーク性シールドを形成する工程を含む。クロム合金はフェロクロムであり得、該フェロクロムはクロム-鉄プレアロイ粉末の形態にあってよい。さらに、混合物を形成する工程は、押出加工、モールド加工、並びにそれらの組み合わせから選択される方法で実施され得る。
。第一蒸気シールド32は、金属蒸気をベローズ28に近づかせないように第一端子31に取り付けられる。同様に、第二電極接触34は、エンドシール52を通り抜けて延びた、概ね円筒形の第二端子35に連結される。第二蒸気シールド36は、金属蒸気から絶縁管12を保護するために、第二端子35に取り付けられる。第二端子35は、例えば、これらに限定されないが、溶接又はろう付けなどの手段により、エンドシール52に対して堅く密封シールされる。
(i)例えばスラリーなどの、固相と液相が同時に存在してなる融解範囲又は融解間隔、前記融解範囲又は融解間隔は、固相線温度と液相線温度の間が100℃以上である;
(ii)900℃以上の固相線温度;
(iii)実質上、少なくとも二相を有する、多相の微細構造;及び
(iv)アーク融解後に迅速に冷却されたとき、実質上平滑な表面を形成する能力。
。
1.銅-フェロクロムブレンドをダイキャビティ(金型の空洞)に注入し、粉末を平滑にタップする。
2.圧力約80,000乃至約150,000psiを適用して、シールドプレフォームを製造する。
3.還元炉又は真空炉で、約950℃乃至約1100℃の範囲で、約0.5乃至約10時間、焼結する;及び
4.中央を繰り抜いてシールドを機械加工する。
1.プレスする間、ダイ(金型)内にコアを使用して、中空の管状プレフォームを形成する以外には、工程 No.1と同様。
2.還元炉又は真空炉で、約950℃乃至約1100℃の範囲で、約0.5乃至約10時間、焼結する;及び
3.シールドを機械加工する。
1.ダイ(金型)としてラバーバッグを使用し、約60,000psi乃至約120,000psiの範囲の静水圧を適用するコールドアイソスタチックプレスを使用する以外は、工程 No.1及び工程 No.2と同様。
2.還元炉又は真空炉で、約950℃乃至約1100℃の範囲で、約0.5乃至約10時間、焼結する;及び
3.シールドを機械加工する。
1.事前に製作された銅パイプ又は銅-フェロクロムパイプを配置する。
2. 前記パイプの内径に、銅-フェロクロム相をプラズマ、レーザー蒸着、溶射、又はコールドスプレーする。
3.シールドを機械加工する。
1.犠牲マンドレル又は再利用可能なマンドレルを配置する。
2. 前記マンドレルの外径に、銅-フェロクロム相をプラズマ、レーザー蒸着、溶射、又はコールドスプレーする。
4.機械的に(又は、犠牲的なものであれば、化学的に)マンドレルを外す、あるいは、再利用可能であれば、堆積物からマンドレルを取り出す。
3.シールドを機械加工する。
1.乾燥又は遠心分離した際に実質的に固化する、銅粉末、フェロクロム粉末、及び適切な液状キャリー剤(バインダ)からなるスラリーを形成する。
2.該スラリーを中空パイプ中に注入する。
3.パイプの内径に対してスラリーが押し付けられるようにパイプを回転する。
4.回転混合物を乾燥する。
5.パイプから固化した混合物を除去する。
7.遠心的に形成した円筒形の粉末混合物を焼結する;及び
8.円筒形の焼結部品からシールドを機械加工する。
1.真空誘導溶解又は他の技術を用いて、銅とフェロクロムからなる適切な混合物を溶融する。
2.中央のコアを有するモールド内に、溶融物を注入する。
3.モールドを破壊して鋳造物を取り出す;そして
4.鋳造物を機械加工してシールドを形成する。
1.真空誘導溶解又は他の技術を用いて、銅とフェロクロムからなる適切な混合物を溶融する。
2.遠心鋳造機を備えるモールド内に、溶融物を注入し、シールドを鋳造する;及び
3.シールドを機械加工する。
1.粉末冶金焼結、粉末冶金溶浸、又は鋳造により、鉄とフェロクロムからなるソリッド又は円筒形ブランクを製造する。
2.押出可能な温度にブランクを加熱する。
3.ブランクを円筒形状に、例えば押出機を用いて、押出加工する;及び
4.必要であれば、押出加工された円筒形状のシールドを機械加工する。
1.乾燥銅粉末及びフェロクロム粉末を、適切なプラスチックバインダ系と混合する。
2.粉末/バインダ混合物を成形可能な温度に加熱する。
3.粉末/バインダ混合物を円筒形状に押出加工又は粉末射出加工する。
4.円筒形状に形成された粉末が残るように、プラスチックバインダ系を溶媒処理、熱処理、又はそれらの組み合わせによって除去する。
5.円筒形状物を焼結する;及び
6.必要であれば、シールドを機械加工する。
一実施態様において、36質量%の高炭素フェロクロム粉末と、64質量%の銅粉末を混合し、円筒形のダイ中でプレスし、部品を焼結し、最終シールド形状を機械加工することにより、耐アーク性シールドを製造した。高炭素フェロクロム粉末の組成は、67-71wt%のクロム、8-9.5%炭素、残余の鉄であった。高炭素フェロクロム粉末を、~100メッシュのサイズに細かく砕いた。銅粉末は、純銅を~140メッシュサイズに水噴霧したものであった。部品のプレスは、デュアルアクション粉末圧密プレス機で実施した。円筒形部品のプレスに使用した工具の要素は、中空円筒形の上部パンチ、中空円筒形の下部パンチ、中空円筒形のダイ本体、及びソリッドの円筒形のコアロッドからなった。粉末を、自動粉末シューを用いて円筒形の空洞に入れた。圧力45,000乃至116,000psiにて圧縮を実施した。部品を950乃至1050℃で6時間、真空焼結し、旋盤上で最終形状に機械加工した。
別の実施態様において、60質量の%高炭素フェロクロム粉末と、40質量%の銅粉末を混合し、円筒形のダイ中でプレスし、部品を焼結し、最終シールド形状を機械加工することにより、耐アーク性シールドを製造した。高炭素フェロクロム粉末の組成は67-71質量%のクロム、8-9.5%炭素、残余の鉄であった。高炭素フェロクロム粉末を、~100メッシュのサイズに細かく砕いた。銅粉末は、純銅を~140メッシュサイズに水噴霧したものであった。部品のプレスは、デュアルアクション粉末圧密プレス機で実施した。円筒形部品のプレスに使用した工具の要素は、中空円筒形の上部パンチ、中空円筒形の下部パンチ、中空円筒形のダイ本体、及びソリッドの円筒形のコアロッドからなった。粉末を、自動粉末シューを用いて円筒形の空洞に入れた。圧力60,000乃至160,000psiにて圧縮を実施した。部品を950乃至1050℃で6時間、真空焼結し、旋盤上で最終形状に機械加工した。
別の実施態様において、36質量の%低炭素フェロクロム粉末と、64質量%の銅粉末を混合し、円筒形のダイ中でプレスし、部品を焼結し、最終シールド形状を機械加工することにより、耐アーク性シールドを製造した。高炭素フェロクロム粉末の組成は70質量
%のクロム、残余の鉄であった。高炭素フェロクロム粉末を、~80メッシュのサイズに細かく砕いた。銅粉末は、純銅を~140メッシュサイズに水噴霧したものであった。部品のプレスは、デュアルアクション粉末圧密プレス機で実施した。円筒形部品のプレスに使用した工具の要素は、中空円筒形の上部パンチ、中空円筒形の下部パンチ、中空円筒形のダイ本体、及びソリッドの円筒形のコアロッドからなった。粉末を、自動粉末シューを用いて円筒形の空洞に入れた。圧力43,000乃至119,000psiにて圧縮を実施した。部品を950乃至1050℃で6時間、真空焼結し、旋盤上で最終形状に機械加工した。
別の実施態様において、60質量の%低炭素フェロクロム粉末と、40質量%の銅粉末を混合し、円筒形のダイ中でプレスし、部品を焼結し、最終シールド形状を機械加工することにより、耐アーク性シールドを製造した。高炭素フェロクロム粉末の組成は70質量%のクロム、残余の鉄であった。高炭素フェロクロム粉末を、~80メッシュのサイズに細かく砕いた。銅粉末は、純銅を~140メッシュサイズに水噴霧したものであった。部品のプレスは、デュアルアクション粉末圧密プレス機で実施した。円筒形部品のプレスに使用した工具の要素は、中空円筒形の上部パンチ、中空円筒形の下部パンチ、中空円筒形のダイ本体、及びソリッドの円筒形のコアロッドからなった。粉末を、自動粉末シューを用いて円筒形の空洞に入れた。圧力50,000乃至112,000psiにて圧縮を実施した。部品を950乃至1050℃で6時間、真空焼結し、旋盤上で最終形状に機械加工した。
12 絶縁管
20 第一電極アセンブリ
22 第二電極アセンブリ
24 耐アーク性蒸気シールド
25 フランジ
28 ベローズ
30 第一電極接触
31 第一端子
32 第一蒸気シールド
34 第二電極接触
35 第二端子
36 第二蒸気シールド
50 真空容器
51 エンドシール
52 エンドシール
Claims (5)
- 銅粉末;並びに
クロム-鉄プレアロイフェロクロム粉末を含み、
合金組成物成分として純クロム粉末は除外される、
真空遮断器(10)チャンバー内に位置する耐アーク性シールド(24)用の焼結前の合金組成物。 - 前記クロム-鉄プレアロイフェロクロム粉末が、該合金組成物の総質量に基いて、5乃至60質量%を占める、請求項1に記載の合金組成物。
- 前記クロム-鉄プレアロイフェロクロム粉末が、クロム-鉄プレアロイフェロクロム粉末の総質量に基いて、70質量%のクロムと30質量%の鉄にて構成される、請求項1に記載の合金組成物。
- 真空開閉器チャンバー内に設けられた耐アーク性シールド(24)を製造する方法であって、
銅粉末、及び、クロム-鉄プレアロイフェロクロム粉末を得る工程;
銅粉末及びクロム-鉄プレアロイフェロクロム粉末を混合し、純クロム粉末が混合物の成分として除外された、混合物を形成する工程;
該混合物を選択された形状に成形する工程;
該成形した混合物を焼結する工程;並びに
機械加工して耐アーク性シールドを形成する工程、
を含む方法。 - 該混合物を選択された形状に成形する工程が、押出加工、モールド加工、並びにそれらの組み合わせからなる群から選択される方法で実施される、請求項4に記載の方法。
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