Способ изготовления вакуумных дугогасительных камер Советский патент 1992 года по МПК H01H33/66 

печь, создают вакуум и производят нагрев печи до расплава припоя и заполнения им пространства между фланцем и керамическим изолятором, подают аргон в печь под повышенным давлением, затем откачивают вакуум в печи и в ВДК, снижают температуру до-затвердевания припоя, заполняют печь гелием и проводят проверку герметичности ВДК, и охлаждают ВДК и проводят операции тренировки и отпайки камеры. Перепад давления газа внутри и снаружи ВДК составляет 107-1010 Па, а нагрев печи производят ни в вакууме, а в атмосфере аргона или водорода, который остается до момента снижения температуры до затвер- девания припоя.

Сущность изобретения заключается в изменении технологической последовательности изготовления ВДК и способа соединения КИ с металлическим фланцем камеры (т.е. предложено двойное соединение: механическое и некапиллярная пайка). В предлагаемом способе пайка производится в конце технологического цикла изготовления ВДК, а не в начале, причем пайка осуществляется за счет перепада давления газа внутри и снаружи камеры.

В предлагаемом способе в отличии от существующего используются неметаллизированные кера-мические изоляторы, пайка производится не с манжетами, а непосредственно с фланцем ВДК.

Установка армирующей обоймы керамического изолятора и сварка его с фланцем ВДК позволяет повысить надежность ВДК и создает предпосылки для проведения пайки неметаллизированных керамических изоляторов непосредственно с фланцами. Так как при установке армирующей обоймы между керамическим изолятором и фланцами об- разуется зазор высотой 0,15-0,4 мм, который в процессе изготовления заполняется припоем за счет перепада давления газа, создаваемого внутри и снаружи камеры, т.е. производится пайка керамического изоля- тора с фланцем ВДК, то повышается герметичность камер. Соединение керамики с металлом при этом обладает достаточной механической прочностью (10 кг/мм2) и вакуум-плотно, следовательно, выход годного увеличивается как минимум на 10%.

Величина перепада давления газа составляет 107-1010 Па (снаружи камеры (3-6)- 104 Па. внутри Па). Давление газа внутри определяется возможностью применяемых вакуумных насосов, а так же технической возможностью оборудования и техникой безопасности. „

Ниже представлена укрупненная технологическая схема изготовления ВДК по существующей технологии (прототипу) и по предлагаемому способу.

прототип Подготовка керамических изолятиров

V

Пайка металлизированных керамических изоляторов с металлическими манжетами ВДК

v

Сборка вакуумной дугогасительной камеры.

I

Вакуум-технологическая обработка ВДК

предлагаемый способ Подготовка керамических изоляторов

v

Сборка вакуумной дугогасительной камерыi

Пайка и вакуум-технологическая обработка

На фиг. 1 представлена схема металло- керамического узла (участок А на фиг. 2) вакуумной дугогасительной камеры. При изготовлении вакуумной дугогасительной камеры по данному способу применяется керамический изолятор с утолщениями торцов с наружного диаметра 1, армирующая металлическая обойма 2, фланцы камеры 3 со ступенчатой формой краев, припой в виде проволоки 4, На фиг. 2 представлена схема установки и вакуумных линий для изготовления вакуумных дугогасительных камер.

Примеры осуществления способа (общая часть),

Керамическим производством изготавливается высокий односторонний керамический изолятор ПК с утолщениями торцов с наружной поверхности формы, приведенной на фиг. 1, деталь 1.

Производится шлифовка торцовых поверхностей керамического изолятора до 5-8 кл. чистоты.

Изготавливается армирующая металлическая обойма 2 (см.фиг. 1).

По обычной технологии независимо изготавливаются и паяются с фланцами ВДК металлические узлы.

Производится сборка ВДК и установка армирующей металлической обоймы 2 (см.фиг. 1), состоящей из двух половинок, на торце керамического изолятора 1, закладка припоя в пространство между армирующей обоймой и торцовым фланцем ВДК и сварка армирующей обоймы по высоте; затем то же самое производится с второй обоймой у дру того торца керамического изолятора

Вакуумная дугогасительная камера 1 (см.фиг.2) помещается в вакуумную печь 2, а штангельная трубка 3 выводится из нее через вакуумное уплотнение 4 нижнего фланца печи.

В вакуумной дугогасительной камере и в печи (которые до плавления припоя сообщаются по газовой среде) независимо разными системами создается высокий вакуум ( Па), т.е. открываются вакуумные вентили 5-7,

В таблице представлены пять примеров технологических операций при изготовлении вакуумных дугогасительных камер по данному способу.

Пример 1 (оптимальный).

После создания высокого вакуума включается нагрев печи с заданной (10-15°С/мин) скоростью. Нагрев печи и соответственно собранной, но еще не спаянной вакуумной дугогасительной камеры производится в высоком вакууме( Па).

По достижении заданной температуры, превышающей температуру плавления припоя, т.е. когда газовые пространства внутри и снаружи ВДК разомкнутся (прекратят сообщаться) слоем расплава припоя, откачка газа (создание вакуума) из печи прекращается, т.е. закрывается вентиль 5 (см.фиг,2).

В печь быстро, открыванием вентиля 8, напускается аргон до давления (3-6) 104 Па. При этом откачка газа через штангельную трубку и создание высокого вакуума внутри ВДК независимой откачной системой продолжается непрерывно, как и раньше.

При напуске инертного газа в печь расплав припоя за счет перепада давлений газа в печи (аргон с Р (3-6)- 10 Па) и в вакуумной дугогасительной камере (Р Па) заполняется зазор (Б, см. фиг. 1) между керамическим изолятором 1 и металлическими фланцами ВДКЗ.

Через 15-30 мин после запуска аргона он откачивается насосом 5 (см.фиг.2) и в печи создается вакуум для дегазации расплавленного припоя с обеих сторон вакуумной дугогасительной камеры.

При данной максимальной температуре в вакууме с обеих сторон ВДК система выдерживается 10-20 мин для взаимодействия расплавленного припоя с керамическим изолятором и металлическими фланцами ВДК (т.е. для пайки, смачивания, растекания, химического взаимодействия).

Затем с медленной скоростью (3-10°С/мин) производится охлаждение печи вместе с вакуумной дугогасительной камерой.

Через 20-30 мин после начала уменьшения температуры печи и ВДК (т.е. когда припой затвердеет) в печь через вентил °. (см.фиг.2) напускается гелий высокой чистоты до давления (1-3)- 104 Па по мановакуу- мометру 9 (см.фиг.2). При этом с самого 5 начала процесса в вакуумной дугогасительной камере непрерывно поддерживается высокий вакуум: 10 Па.

После напуска гелия в печь часть газового потока, откачиваемого из ВДК через 0 штенгельную трубку, подается к гелиевому течеискателю (т.е. открывается вентиль 10). Так определяется герметичность вакуумной дугогасительной камеры непосредственно в технологии ее изготовления. о

5 При охлаждении вакуумной дугогасительной камеры и достижения температуры 400-450°С проводятся операции тренировки и отпайки камеры (пережим штенгельной трубки в месте В, см.фиг.2(. 0 После охлаждения вакуммной дугогасительной камеры она извлекается из установки.

Пример 2. После создания высокого вакуума для всех примеров производится 5 нагрев печи в атмосфере аргона давления (3-6)- 104Па.

По достижении заданной температуры из вакуумной дугогасительной камеры через штенгельную трубку откачивается фор- 0 вакуум Па. В этот момент расплав припоя заполняет зазор между керамическим изолятором и металлическими фланцами ВДК.

Через 10-20 мин начинается охлажде- 5 ние печи.

Еще через 20-30 мин в вакуумной дугогасительной камере создается высокий ва- куум()и в печь напускается гелий парциального давления (1-3)- 104 Па. 0 Далее, как в примере 1.

Пример 3. После создания высокого вакуума для всех примеров производится нагрев печи в атмосфере водорода давления (1-3)104 Па.

5 По достижении заданной температуры из вакуумной дугогасительной камеры через штенгельную трубку откачивается форвакуум Па.

Через 10-20 мин начинается охлажде- 0 ние печи.

Еще через 20-30 мин в вакуумной дугогасительной камере создается высокий вакуум (10 3-10 6 Па) и в печь напускается гелий парциального давления (1-3)-10 Па. 5 Далее как в примере 1.

Использование предлагаемого способа обеспечивает следующие преимущества:

позволяет упростить технологию производства вакуумных дугогасительных камер

за счет ликвидации металлизации керамических изоляторов и совмещения процессов пайки и вакуумно-технологической обработки и как следствие этого

позволяет сократить продолжительность технологического цикла производства ВДК с 40-48 до 20-24 ч (по расчету);

позволяет увеличить выход годного для эксплуатации вакуумных дугогасительных камер (т.е. снизить процент их брака) на 10% по сравнению с базовым существующим способом пайки серебряным припоем ПСр72 металлизированных керамических изоляторов:

позволяет увеличить надежность ВДК при ее эксплуатации за счет жесткого механического соединения армирующей обоймы керамического изолятора с металлическими фланцами камеры.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я 1. Способ изготовления вакуумных дугогасительных камер (ВДК), включающий подготовку керамического изолятора, сборку, пайку, сварку и вакуум-технологическую обработку, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии изготовления, сокращения продолжительности технологического цикла, повышения надежности и герметичности, после подготовки керамического изолятора устанавливают армирующую обойму на торце керамического изолятора, закладывают припой в пространство между армирующей обоймой и торцевым фланцем ВДК, сваривают армирующую обойму с фланцем, помещают камеру

в печь, создают вакуум и производят нагрев печи до расплава припоя и заполнения им пространства между фланцем и керамическим изолятором, подают аргон в печь под повышенным давлением, затем откачивают

вакуум в печи и в ВДК, снижают температуру до затвердения припоя, заполняют печь гелием и проводят проверку герметичности камеры, охлаждают камеру и проводят операции тренировки и отпайки камеры.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что перепад давления газа внутри и снаружи камеры составляет 107-1010 Па.

3. Способ по п,1, о т л и ч а ю щи и с я тем, что нагрев печи производят не в вакууме, а в атмосфере аргона или водорода, который остается до момента снижения температуры до затвердевания припоя.

Конкретные примеры осуществления предлагаемого способа (составы газовых сред в печи и в ВДК в процесе ее изготовления)

фиг./

//

7Й

ИМА