Способ кондиционирования поверхностей электродов вакуумных дугогасительных камер

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 21,1180 (21) 3008202/24-07 (1) М. КП.з с присоединением заявки Мо(23) Приоритет Н 01 Н 33/66 Государственный комитет СССР по дедам изобретений и открытий(72) Авторыизобретения А.А.Перцев и А,Х.Мизруха Всесоюзный электротехнический институт им,В.ИЛенина(54) СПОСОБ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ ЭЛЕКТРОДОВ ВАКУУМНЫХ ДУГОГАСИТЕЛЬНЫХ КАМЕР 2,"1. Изобретение относится к электротехнике, а. именно к методам обработки поверхностей электродов в вакуумных дугогасительных камерах в процессе откачки на вакуумных постах.Известен способ кондиционирования поверхностей электродов в камерах путем постепенного подъема температуры камеры при непрерывном откачки выделяющегося газа, дающий хорошие результаты при обработке камер с элект- родами, поверхности кОторых свободны от органических загрязнений 11 .При загрязненных электродах из" вестный способ оказывается неэффек" тивным, и давление остаточных газов . в камере после отпгя от вакуумного поста достигает 10 ПЬ и более, что приводит к снижению отключаемого тока, выдерживаемого напряжения и сро,ка службы.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ, согласно которому в предварительно откаченную камеру напускают активную ;газообразную среду. - смесь галогенов с серой и кремнием, затем смесь откачивают и процесс может быть повторен несколько раз 123. Однако этот способ не обеспечивает получения требуемого давления остаточных газов в камере. Кроме того, он сложен в реализации из-за приме нения химйчески активной, сложной по составу и вредной для персонала смеси галогенов с серой и кремнием.Цель изобретения - увеличение срока службы вакуумной дугогасительной камеры за счет уменьшения давления остаточных газов в ней после кондиционирования поверхностей электродов. Поставленная цель достигается15 тем, что согласно способу кондиционирования поверхностей электродов ввакуумной дугогасительной камере,,включающему последовательно осуществляемые откачку камеры, заполнение20 .ее активной газообразной средой,,выдержку и последующую откачку этойсреды, камеру откачивают до давления.не более 10Па, нагреьают до 200300 оС и заполняют газообразной средой,содержащей кислород, с выдержкой от10 с до 10 мин, а по достижении припоследующей откачке давления в камерене более 10 зПа продолжают нагрев еедо 400-700 оС и выдерживают эту температуру до достижения давления в ка, мере не более 1 0-4 Па, 955264В качестве газообразной среды, содержащей кислород, используют атмос- .Ферный воздух.На чертеже приведена схема кондиционирования поверхности электродовкамеры. 5Собранную и проверенную на вакуумную плотность с помощью гелиевого течеискателя камеру 1 откачивают насосом 2 предварительного разрешения(например, сорбционным) и высоко.вакуумным насосом 3 (например, электроразрядным) до давления 10Па, Включением нагревателя 4 печи 5, в полос"ти которой созрается либо вакуум, ли-бо инертная атмосфера (это предотвращает чрезмерноеокисление внешнейповерхности камеры при нагреве), температура камеры повышается до 200 ЗОООС. При достижении указаннсго уровня температуры камеры дальнейший ееподъем прекращается, высоковакуумный 20насос 3 отделяют от камеры вентилемб, и в камеру через вентиль 7 и Фильтр8 напускают газообразную среду, содер"жащую кислород, например атмосферныйвоздух. Воздух, попадая в разогретую 25камеру, вызывает прежде всего энергичное окисление органических загрязнений на поверхностях электродов и изоляторов с образованием воды и окисловуглерода, легко удаляемых при последующей откачке. Одновременно с окислением загрязнений происходит и окисление поверхностей медных электродов.Окисление других конструкционных материалов, таких как никель, нержавеющая 5сталь, обычно используемыми в конструкции камеры, за время, на которое напускается воздух, практически не происходит, поскольку.их скорости окисления много мейьше. Чем у меди таку 40например, скорость окисления медипри 800 С равна 2,7 10 5 (г см )1 фхч, а никеля при тех же условиях9,310 8 (г.см 1) ч-", т.е. примерно на три порядка меньше,45Сокращению окисления металлическихповерхностей способствует также то,что в камеру напускают ограниченноеее объемом количество воздуха, в котором масса кислорода с учетом состава земной атмосферы и предварительного разогрева камеры до 200-ЗОООС составляет И=0,1 Чр, где Ч - объем камеры; о - плотность кислорода при нормальных условиях. Например, в камереобъемом 3 л масса кислорода составитоколо 0,5 г. Если допустить, чтовесь кислород пойдет на окислениемеди, а при этом образуется до 98Св 90, то количество окисленной медисоставит не более четырех граммов, 60что при суммарной поверхности электродов камеры 1 м 1 дает пленку окислатолщиной не более 0,5 мкм, При необ.ходимости уменьшить степень окисленияметаллических поверхностей, что диктуется, главным образом, стремлением свести к минимуму перенос металла, который стимулируется процессом окисления-восстановления, налуск воздуха в камеру следует делать не до атмосферного, а до меньшего давления. Величина снижения давления напускаемогов камеру воздуха определяется опытным путем. При использовании вместо воздуха газообразной среды, содержащей кисЛород, степень, окисления можно регулировать, изменяя величину парциального давления кислородов и газовой смеси.Окисление органических загрязненийпри температуре электродов 200-ЗОООСпроисходит за доли секунды. Однако реализовать столь кратковременный напускгазообразной смеси невозможно по причине инерционности процессов напуска и откачки. Практически без серьезных технических затруднений можно реализовать напуск газа в камеру минимум за 10 с. Максимальное время нахождения газообразной, смеси в камере не должно превышать 10 мин, чтобы избежать насыщения газом поверхности электродов. Этими условиями и определяется продолжительность нахождения газа в камере. После выдержки воздуха в камере от 10 с до 10 мин производят откачку камеры до давления не менее 10Па. При этом вместе с воздухом из объема камеры удаляют продукты окисления органических загрязнений, находящиеся в газообразном состоянии.По достижении в камере вакуума не менее 10 ЗПа производят дальнейшее повышение температуры камеры при непрерывной откачке. Подъем температуры производят до 400-700 С, поскольку при таких температурх происходит восстановление окислов меди. Образования окалины на наружной поверхности камеры не происходит, поскольку в полости печи создается инертная атмосфера или вакуум. Время выдержки камеры при температуре 400-700 ОС определяется из условия полного восстановления окисленных поверхностей медных электродов и уменьшения давления в камере до 10Па и менее. Обычно прогрев при 400-700 С занимает от 1 до 24 ч. По истечении этого времени процесс кондиционирования заканчивается, нагрев печи отключается и температура камеры снижается до комнатной.Предлагаемый способ кондиционирования поверхностей электродов позволяет примерно на два порядка снизить давление остаточного газа в вакуумной дугогасительной камере по сравнению с кондиционированием по известному способу, что увеличивает срок службы камеры не менее чем на 10, поскольку рост давления в ней начинается с меньшего уровня. Кроме того,955264 Формула изобретения Составитель В.Поповадактор И.Михеева Техред М,Коштура КорректорН,Король 6453/ 4 Тираж 761 ПодписиНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Рауыская наб., д.4 филиал ППП "Патентф, г.ужгород оектная, 4 снижение давления остаточных газов вкамере позволяет увеличить предельныйотключаемый ток и электрическую прочность камеры также минимум на 10. 1. Способ кондиционирования поверхностей электродов вакуумных дугогаси" тельных камер, включающий последова тельно осуществляемые откачку камеры, заполнение ее активной газообразной средой, выдержку и последующую откачку этой среды, о:т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения сро-)5 ка службы камеры, откачку осуществляют до давления не более 10 1 Па, нагревают до 200-300 С и заполняют газообразной средой, содержащей кислород, с выдержкой от 10 с до 10 мин,а по достижении при последующей откачке давления в камере не более10 З Па продолжают нагрев ее до 40070 ООС и выдерживаютэту температурудо достижения давления в камере неболее 10 ф Па,2. Способ по п.1, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что в качестве газообразной среды, содержащей кислород,используют атмосферный воздух.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Р.Шампе Физика и техника элект"ровакуумных приборов. Госэнергоиэдат,1968, с.220.2, Патент Англии 9 1168612,кл. Н 1 й, 1966.