能在真空开关管中用作屏蔽件的管状部件及其制造方法 【技术领域】
本发明涉及一种由第一种金属制成的、能在真空开关管中作为屏蔽件使用的管状部件以及制造这种部件的方法。
背景技术
由DE 102004061497A1公开了一种真空开关管，其屏蔽件由铜含量和铬含量各占50％的铜铬合金材料一体地制成。
由专利文献DE 4429379C2公开了一种真空开关管，其圆柱形蒸气罩或屏蔽件全部由铜制成。
【发明内容】
从现有技术出发，本发明所要解决的技术问题是创造一种用于真空开关管的屏蔽件，该屏蔽件将各种金属的优点集于一体。
该技术问题在真空开关管中能作为屏蔽件使用的、由第一金属制成的管状部件中由此解决，即，所述部件在两个端部区域之间具有一个中部区段，该中部区段具有熔点高于所述第一金属熔点的第二金属。
在此，尤其有利的是，所述端部区域由铜制成，在端部区域之间存在由铜铬合金制成的中部区段。
以这种方式实现一种屏蔽件，该屏蔽件在相关的触点间隙区域由由铜-铬制成。在这种设计中，触点间隙区域中的屏蔽件的特征在于，相对纯铜具有较高的耐烧损能力。此外，得到的优点是，降低了用于减少涡流的电导率，并因此减小了开关等离子体与屏蔽件的相互作用。在触点间隙区域之外，可尤其简单地对此处的铜进行加工和成型。
一种用于制造这种能用作屏蔽件的管形部件的方法的第一加工步骤规定，在带有管状空腔的熔模中用低熔点熔化的金属填填充所述空腔沿轴向的第一区段，其中，在下一工作步骤中，在空腔的、沿轴向邻接的区段中装入借助由高熔点金属粉末制成的管状多孔坯料，其中，在熔模中所包含的物质在真空中以足以部分熔散到多孔坯料中的时间达到足够高的温度之前，继续在所述空腔沿轴向邻接的区段中提供低熔点的金属，并且在所述熔模冷却后，为进一步加工取出管状部件。
【附图说明】
本发明其它优点和细节由以下对实施形式的说明得出，所述实施形式部分可在附图中得出。在附图中：
图1是根据本发明的一种实施形式的真空开关管的局部剖切的侧视图；
图2是制造冲压件，尤其是铬铜坯料的压模；以及
图3是用于制造主要是旋转对称的金属罩形式的屏蔽件的熔模，在该屏蔽件中材料组成仅沿轴向表现为不均匀。
【具体实施方式】
图1示出了真空开关管1局部剖切的侧视图，该真空开关管具有两段式空心圆柱状的陶瓷壳体2a和2b，其壳体2a和2b在端侧分别通过金属盖3和4真空密封地封闭，因此构成真空开关腔5。固定接触杆6真空密封地穿过盖3。在固定接触杆6布置在真空开关腔5中的自由端上设置有固定触点7。
开关杆8穿过所述盖4伸出，该开关杆8带有运动触点9。该运动触点9和固定触点7具有狭缝，以便产生有助于去除拉出的电弧的磁场。所述开关杆8和运动触点9可纵向移动，因此运动触点9能从其在图1所示的分离位置出发转移至接触位置，在该接触位置中，所述运动触点9贴靠在固定触点7上，使得电流能经过真空开关1。考虑到运动触点9的可动性，该运动触点9通过能推入和拉出的金属波纹盒10与盖4真空密封地相连接。
如果所述触点7和9在电流流过真空开关管1时相互分离，那么在所述触点7和9之间拉出电弧。在触点间隙区域，由于较高的电弧温度导致触点7和8的接触面的烧损，并因此形成金属蒸气。
为避免金属蒸气沉积在陶瓷壳2a和2b的内侧上，设置一屏蔽件11。圆柱形的屏蔽件11设计为带有三个区段12，13和14的罩。所述屏蔽件11包围由固定触点7和运动触点9组成的触点装置。因此，在图1中在真空开关管1内部所示的屏蔽件11用于避免空心柱形地陶瓷壳体2a和2b陶瓷蒸镀。
为了夹持起蒸气屏蔽作用的罩形屏蔽件11，该屏蔽件11与固定元件16相连接，该固定元件16与实现为陶瓷管的壳体2a和2b固定焊接。
所述屏蔽件11由金属，尤其由铜或含铜合金制成，例如由铜铬合金制成。优选端部区域或区段12，14由铜制成，而中间区域或中间区段13由铜铬合金制成。以下说明如何借助于熔散方法制造主要是旋转对称的金属罩或屏蔽件11。用于制造屏蔽件11的方法能产生材料组成沿轴向不均匀地分布的屏蔽件11。在该屏蔽体11中沿轴向交替地在由铜制成的区段12后跟随一由铜铬制成的区段13，然后，再跟随一个由铜制成的区段14。由三个区段12，13和14组成的屏蔽件11的结构允许，通过中间区段13这样地实现用于真空开关管的中间罩，即，该屏蔽件11仅在触点7和9的触点间隙区域由铜铬制成。相对仅由铜制成的蒸气罩，由铜铬制成的中间区段13的优点是，铜铬具有增大的耐烧损性，这降低了用于减少涡流的电导率，此外具有的优点是，铜铬在开关等离子体与屏蔽体11相互作用时具有更好的特性。
用于制造具有三个区段12，13，14的屏蔽体11的方法这样开始，即，由挤压的高熔点金属，例如机械压缩的铬粉或烧结的铬粉制造管状区段，冲压件或坯料。这可以借助图2所示钢制压模21或借助类似构造的石墨烧结模进行。压模21基本上由带有平的底部和环形的止挡25的基本件23组成。该止挡25形成一圆柱形的凹槽，圆柱形型芯27可插入该凹槽中。该圆柱状型芯27与环绕作用在止挡25外侧的空心圆柱体29共同形成一个环形腔31。该空心圆柱体29在中间设有橡胶环35的情况下支承在基本件23的凸缘33上。
为了制造屏蔽件11的中间区段13，首先借助压模21或在附图中未示出的石墨烧结模，通过例如将铬粉和铜粉混合物填充环形腔31直到预定的填充高度来制造管状区段，坯料或冲压件。然后，借助环形的冲模32压实环形腔31中的粉末。为提高在环形腔31中形成的坯料的形状稳定性，可以适宜地在石墨烧结模中烧结所述粉末，而不是在钢制压模21中压缩该粉末。所述铜粉可以具有40至250微米的粒度，而铬粉具有50至300的微米的粒度。
图3示意示出了用于制造带有区段12，13和14的屏蔽件11的熔模41。熔模41具有带中心孔42和圆形环绕的限位压板44的圆盘形底板43。该底板43和其它在下面还将说明的熔模41的各部件优选由硬石墨制成。
中心孔42用于承接形成在成型导柱46上的插接部47。所述限位压板44用于导引导向圆柱48，在该导向圆柱中设有一个下部成型件49，一个中部成型件51，一个上部成型件53和一个末端成型件55。所述成型件49至55分别由在成型导柱46上导引的内部环形件54和由导向圆柱48导引的外部环形件56构成。所述环形件沿各环形面相接触，该环形件通过在附图中可见的凹槽和突起相互接合。因此，所述成型件49至55分别由相对导向圆柱48支撑的外部环形件56和各一个穿过成型导柱46的内部环形件54组成。在成型件49，51，53和55的内部和外部环形件54，56之间分别形成有环形或管形的空腔。因为在下部成型件49的内部和外部环形件之间的间隙沿径向小于其它成型件51，53和55的相应缝隙，所以在管形空腔中获得了环形凸台59。
为制造屏蔽件，将低熔点金属完全或部分地填充到下部成型件49的区域61中的管形间隙中。在此，该低熔点金属可以是铜粉或铜管段。在中间成型件51的两个环形件之间的管形间隙区段63用于容纳高熔点的金属，如管形的冲压件65，该管形的冲压件65例如在压模21中由具有粒度为40至300微米的铜粉和具有粒度为50至300微米的铬粉的混合物制成。
代替冲压件65也可以使用通过烧结铬粉制成的坯料。为此，粒度为50至300微米的铬粉可以在温度为1250℃下60分钟在图中未示出的真空炉中加热。在此这样选择坯料或冲压件65的尺寸，使得坯料或冲压件65抵靠在环形的凸台59上，即便在下部成型件的间隙中仅部分装有材料的情况下，坯料或冲压件65也不会下沉到下部成型件49的间隙中。在将坯料或冲压件65装入所述间隙区段63中之后，与在区域61中的管形间隙相似地把低熔点金属完全或部分地填充到成型件53和55的区域中的间隙区段67中。在此，低熔点金属有可以是铜粉或铜管段。
如果所述熔模41在真空中加热到低熔点金属，尤其是铜的熔点时，熔化的金属在下部区域61填充熔模41。所述低熔点的金属，尤其是铜，在上部区域67中扩散，然后经过冲压件65并填充入其孔中。由此，在管形间隙区段63中产生低熔点和高熔点金属的合金。通过坯料或管状冲压件65的孔隙度可以改变合金的成分。在上述的用于在熔模41中制造屏蔽件11的装置中，所述低熔点金属来自用作合金容器的上部区域67。出于这种原因，在上部区域67中必须维持足够量的材料，以确保均匀组织结构。
熔化的阶段的作用时间必须这样长，直到坯料或管状冲压件65完全通过低熔点金属，尤其是铜充满为止。上述熔化过程在温度为1150至1250℃下持续时间为20至60分钟的情况下在真空中进行，以便防止所使用的金属，尤其是铜和铬氧化。如果不在真空中进行，金属就不会结合。
如果在所述熔模41中制成的、用于屏蔽件11的熔化坯料已冷却，则从熔模41中取出该坯料。随后，可对屏蔽件11进行切削加工，也可进行无切削的变形加工，以便获得制好的屏蔽件。
以上述方式制造的屏蔽件11形成一空心圆柱形的罩，在该空心圆柱形罩中金属材料沿轴向相互交替，其中，到中间区段13的过渡区是突变的。在该过渡区上总存在低熔点金属和由低熔点和高熔点金属组成的合金。上述铜-铜-铬-铜的组合形成屏蔽件11，该屏蔽件以尤其有利的方式用作真空开关管1中的蒸气罩，以便在相关触点间隙区域实现提高的耐烧损能力并且减少涡流。