Stand der Technik Die Grundbedingung für das sichere Funktionieren von Vakuumschaltröhren, das heißt vor allem, Unterbrechung des Vakuumbogens beim Ausschalten sowie genügende innere dielektrische Festigkeit der Schaltstrecke, ist ein In- nendruck von etwa 10 7 bar oder kleiner. Dieser Druck darf während der ge- samten Lebensdauer der Vakuumschaltröhre nicht überschritten werden. Für die Qualitätssicherung von Vakuumschaltröhren ist es daher erforderlich, den Innendruck von Vakuumschaltkammern zu messen, um eine lange Lebens- dauer und hohe Qualität der Vakuumschaltröhren zu gewährleisten.

Die Messung des Innendruckes von Vakuumschaltkammern wird üblicher- weise nach dem Magnetron-Prinzip durchgeführt, wie beispielsweise in CALOR-EMAG-Mitteilungen Heft I/1983, Seiten 19 bis 21 in dem Aufsatz "Messung des Innendruckes von Vakuum-Schaltkammern"von Siegbert Berger beschrieben oder in Siemens-Zeitschrift 51 (1977) Heft 5, Seite 427 bis Seite 430"Messeinrichtung zum Bestimmen des Innendrucks von Vakuum- schaltröhren"von Wilfried Kuhl und Klemens Wiehl beschrieben. Das Magnetronverfahren basiert auf der lonisation von Restgasmolekülen nach

dem Kaltkathodenmessprinzip (auch Penningprinzip genannt) : beim Anlegen einer DC-Hochspannung von einigen kV werden die im Vakuumbehälter vor allem aufgrund von Feldemissionen und kosmischer Höhenstrahlung stets vorhandenen Elektronen zur Anode hin beschleunigt, wo sie durch Stoßpro- zesse weitere Restgasmoleküle ionisieren. Da die mittlere freie Weglänge eines im Hochvakuum befindlichen Elektrons einige Meter beträgt, wird die Stoßwahrscheinlichkeit durch Zuschalten eines Gleichstrommagnetfelds, das die Elektroden auf Spiralbahnen zwingt, entsprechend erhöht. Bei den für Va- kuumschaltröhren typischen Drücken (10-7-10-4 mbar) ist der so erzeugte lonenstrom dem Restgasdruck angenähert proportional.

Für ein einwandfreies Schaltverhalten der Vakuumschaltröhren ist die Vor- raussetzung ein möglichst reines Kontaktmaterial. In der Praxis hat sich zur Reinigung der Kontaktoberflächen von Vakuumschaltröhren als am erfolg- reichsten die sogenannte Bogenformierung erwiesen, d. h. eine Reinigung der Elektroden durch die Vakuumlichtbögen. Bei dieser auch als Stromkonditionie- rung bezeichneten Methode werden die obersten Schichten der Kontakte durch ein intensives lonenbombardement aufgeheizt und abgetragen. Zum Stand der Technik wird beispielsweise auf den Aufsatz von B. Jüttner, P.

Pech, K. H. Ibsch, E. Freund"Formierung von Kontakten in Vakuumlösch- kammern mit Gleichstrombögen", publiziert in Wiss.-Techn. Mitteilungen des IPH, Heft 19/1978, Seite 9-14, verwiesen.

Für die vorliegende Erfindung wird bei der Stromkonditionierung gezielt die Eigenschaft der Vakuumlichtbögen vom Typ A genutzt, dass die Kathoden- fußpunkte stochastisch mit hoher Geschwindigkeit auf der gesamten Kontakt- oberfläche wandern ; aufgrund der hohen Stromdichte bei sehr geringer Fuß- punktfläche kommt es dabei auf der Kathodenoberfläche zu mikroskopisch kleinen Aufschmelzungen und Verdampfungen. Lässt man in der Vakuum- schaltröhre einen DC-Lichtbogen über eine definierte Zeit brennen, erzielt man auf diese Weise eine gleichmäßigere Verteilung des Kontaktgefüges, weiter- hin eine Reinigung der unmittelbaren Kontaktoberfläche und des oberflächen- nahen Bereiches von etwaigen Verunreinigungen, zum anderen werden bear-

beitungsbedingte Inhomogenitäten wie z. B. Drehriefen geglättet. Durch Wie- derholung des Konditionierungsvorgangs nach Umpolen werden beide Kon- takte gleichmäßig belastet. Trotz einer sehr sorgfältigen Vorbehandlung aller Bauteile einer Vakuumschaltröhre verfügen diese nicht gleichmäßig und stets über eine definierte, erwünschte Spannungsfestigkeit. Zur Erhöhung der Spannungsfestigkeit und Ausgleich von Inhomogenitäten wird die Spannungs- konditionierung angewandt. Zur Literatur wird hierzu verwiesen auf die Dis- sertation"Untersuchungen zum Emissionsstrom-, Konditionierungs-und Schweißverhalten von Vakuum-Schaltstrecken mit CuCr-Kontaktstücken"von Dr. Ing. Jörg Ballat vom 07. Dezember 1992, Darmstädter Dissertation D 17, beispielsweise Seiten 22 bis 28.

Beim Spannungskonditionieren wird ausgenutzt, dass sich Hochspannungs- entladungen vorzugsweise an punktuellen Oberflächeninhomogenitäten aus- bilden, wo es zu Erhöhungen der elektrischen Feldstärke kommt. Bei der Spannungskonditionierung werden diese Mikroinhomogenitäten bei geeignet gewähiter Entladungsstromstärke effizient abgetragen, so dass die Isolat- onsfestigkeit der Vakuumstrecke dann gegenüber dem unkonditionierten Fall deutlich gestiegen ist. Um eine möglichst gleichmäßige Glättung beider Kon- taktoberflächen in möglichst kurzer Zeit zu erzielen, konditioniert man zweck- mäßigerweise mit AC-Durchschlägen, wobei die Hochspannung gezielt in Ab- hängigkeit vom Konditionierungsfortschritt (Anzahl der Oberschiage pro Zeit- intervall, bezogen auf den jeweiligen Hochspannungs (scheitel) wert) gesteigert wird.

Die verschiedenen Prüfverfahren und Konditionierungsverfahren bei der Her- stellung und Qualitätssicherung von Vakuumschaltröhren oder Vakuumschalt- kammern wurden bisher mit für die jeweils einzelnen Verfahren ausgebildeten Vorrichtungen durchgeführt. Eine solche Vorrichtung für die Innendruckmes- sung ist beispielsweise in der DE 3347176 A1 oder der US 3575656 beschrie- ben.

Darstellung der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Durchführen der Messverfah- ren und Konditionierungsverfahren zur Qualitätssicherung von Vakuumschalt- röhren und Vakuumschaltkammern wirtschaftlicher zu gestalten und kosten- günstiger zu gestalten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gelöst, die als Kombinationsanlage aufgebaut ist und mit der sowohl eine Innendruckmes- sung als auch eine Stromkonditionierung und Spannungskonditionierung von Vakuumschaltröhren (Vakuumschaltkammern) durchgeführt werden kann.

Die Erfindung zeichnet sich durch eine Vorrichtung zur Innendruckmessung, Spannungskonditionierung und Stromkonditionierung von Vakuumschaltröh- ren aus, umfassend eine Spule zur Magnetfelderzeugung für die Innendruck- messung, einen Hochstromtransformator, der den Spulenstrom zum Aufbau des Magnetfeldes sowie den DC-Strom für die Stromkonditionierung liefert, einen Hochspannungsgenerator, der einerseits die für die Innendruckmessung benötigte DC-Hochspannung und andererseits eine variierbare AC-Hoch- spannung für die Spannungskonditionierung liefert, eine Halterungsvorrichtung für die Vakuum-Schaltröhre, die auf einer Seite eine Arretierungsvorrichtung für den Kontaktfußpunkt der Vakuumschaltröhre und auf der gegenüberlie- genden Seite eine Einspann-und Fixiervorrichtung für die Vakuumschaltröhre aufweist, wobei die Einspann-und Fixiervorrichtung mit einer Linearantriebs- vorrichtung zum Verfahren der Vakuumschaltröhre in Positionen zum Herstel- len definierter Abstände zwischen den Kontakten der Vakuumschaltröhre für die Spannungskonditionierung, Stromkonditionierung bzw. Innendruckmes- sung und in eine Entnahmeposition verbunden ist, und wobei die Arretie- rungsvorrichtung mit einem pneumatischen Antrieb zum schnellen Auseinan- derfahren der Kontakte aus der Schließposition auf einen definierten Abstand zum Zünden eines Gleichstromlichtbogens für die Stromkonditionierung aus- gestattet ist. Bei der erfindungsgemäßen Anlage handelt es sich um eine Kombinationsvorrichtung, bei der die einzelnen Gerätekomponenten für meh-

rere Verfahren verwendet werden. Die Realisierung der Spannungskonditio- nierung, der Innendruckmessung und der Stromkonditionierung in einer Vor- richtung ermöglicht darüber hinaus in erfindungsgemäßer Weiterbildung einen automatisierten Ablauf sämtlicher Prozessschritte, angefangen von der indivi- duellen Bauteilerkennung, über die Prozesssteuerung bis zur Auswertung und Protokollierung der Messergebnisse zu den einzelnen Prüflingen.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Verfahren ist den Verfahrensan- sprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere durch die Vereinigung alle drei Funktionen in einer einzigen Apparatur aus : ein einziger Hochstromtrafo liefert zum einen den Spulenstrom für das Magnetfeld der Innendruckprüfung, zum anderen den DC-Strom für die Stromkonditionierung ; ein spezieller Hochspan- nungsgenerator liefert erstens die DC-Hochspannung für die Innendruckprü- fung, zweitens eine variierbare AC-Hochspannung für die (Durchschlags-) Konditionierung sowie für die abschließende Spannungsfestigkeitsprüfung der Vakuumschaltröhren.

Nachfolgend werden die einzelnen Geräte und Komponenten der erfindungs- gemäßen Vorrichtung näher erläutert. Mit dem Hochspannungsgenerator kann eine Wechselspannung von 0-30 kV und eine Gleichspannung von 0-20 kV erzeugt werden. Er kann sowohl für die Spannungskonditionierung als auch für die Innendruckmessung eingesetzt werden. Der Hochspannungsgenerator besteht im wesentlichen aus einer Steuer-und Überwachungseinheit, einem elektronisch geregelten Hochspannungsnetzgerat, mit dem die Gleichspan- nung einstellbar ist, und einer einstellbaren Wechselspannungsquelle. Die Gleichspannung leitet bei anliegendem Magnetfeld an der Spule die Innen- druckmessung ein. Die Wechselspannung hingegen ist über einen Hochspan- nungstransformator mit vorgeschaltetem Motor betriebenen Stelltransformator

einstellbar und dient der Spannungskonditionierung. Darüber hinaus kann der Hochspannungsgenerator mit einer mikroprozessor-gesteuerten Bedien-und Anzeigeeinheit ausgerüstet sein, die die Prüfparameter in einem Display dar- stellt. Alle Funktionen des Hochspannungsgenerators sind außerdem über ein isoliertes optisches Interface-optische Schnittstelle-steuerbar. Befehle und Meldungen werden über Lichtleiter zwischen Hochspannungsgenerator und Rechner (PC) Steuereinheit übertragen, der den Hochspannungsgenerator steuert.

Der in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendete Hochstromtransfor- mator hat zwei Aufgaben. Die erste besteht darin, die Spule zum Erzeugen des Magnetfeldes für die Innendruckmessung mit Gleichstrom zu versorgen, um so innerhalb der Vakuumröhre ein homogenes Magnetfeld zu erzeugen.

Die zweite Aufgabe ist die Bereitstellung von Gleichstrom für die Stromkonditi- onierung.

Als Hochstromtransformator wird ein Transformator in Form eines Dreiphasen- Thyristor-gesteuerten Gleichrichters eingesetzt. Mittels einer sechspulsigen Gleichrichtung und einer Glättungsdrossel wird ein Gleichstrom geringer Restwelligkeit erhalten. Der Hochstromtransformator sollte in der Lage sein, einen einstellbaren Gleichstrom im Bereich von bis zu 600 A zu erzeugen. Zu- sätzlich kann noch ein Glättungskondensator parallel zur Spule geschaltet werden, um so auch noch die verbliebene Welligkeit des Gleichstromes zu glätten. Um die Spule vor zu großer Erwärmung zu schützen, kann sie mit einer Einrichtung zur Kühlung, beispielsweise einer Wasserkühlung ausge- stattet sein. Für die erfindungsgemäße Vorrichtung einsetzbare Spulen sind in der Lage, kurzzeitig ein Magnetfeld von bis zu 0,5 Tesla zu erzeugen. Für die automatische Durchführung der Prozesse mit der erfindungsgemäßen Vor- richtung ist der Hochstromtransformator zusätzlich mit einer Schnittstelle zur speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) ausgestattet. Über die Schnitt- stelle kann der Hochstromtransformator extern gesteuert werden und seine Meldungen in der SPS verarbeitet werden. Die Schnittstelle weist hierbei für die Steuerung Signale für Ein und Aus des Gleichstromkreises, Signale Vaku-

umbogen brennt oder brennt nicht, Signale fOr den Sollwert des Gleichstroms, Signale für den Ist-Wert des Gleichstroms, Signale für vorhandenen Kurz- schluss, wenn die Kontakte der Vakuumschaltröhre bei eingeschaltetem Gleichstrom geschlossen sind, auf.

Das zur Innendruckmessung benötigte Magnetfeld wird mittels einer Hoch- stromspule erzeugt, die mit einem Kühtsystem ausgestattet ist. Bevorzugt wird die Spule mittels Wasser gekühit, das durch den Hohlleiter der Spule fließt und mittels einer Hochdruckkühimittelpumpe mit einem ausreichenden Druck bereitgestellt wird. Der infolge des Druckes erreichte Durchfluss, beispiels- weise bei einem Druck von 50 bar, ist erforderlich, da das zur Innendruckmes- sung benötigte Magnetfeld nur durch große Stromstärken von mehreren 100 A erzielt werden kann, die wiederum eine starke Erwärmung der Spule nach sich ziehen. Das Kühisystem der Magnetspule wird auch überwacht., beispiels- weise mittels eines Durchflussmessers und eines Temperaturfühlers. Auch diese Messdaten werden der speicherprogrammierbaren Steuerung zugeführt und in dieser verarbeitet und für die Steuerung des Durchflusses insbeson- dere über die Kühlmittelpumpe verwendet.

Für die Realisierung der Spannungskonditionierung mit der erfindungsgemä- ßen Vorrichtung ist ein Hochspannungsgenerator vorgesehen, mit dem die Erzeugung einer ausreichend hohen Spannung von bis zu 30 kV (AC) möglich ist. Der für die Vorrichtung eingesetzte Hochspannungsgenerator ist in der Lage, sowohl Gleich-als auch Wechselspannung zu erzeugen Für die Span- nungskonditionierung wird die Wechselspannung verwendet, um eine gleich- mäßige Konditionierung beider Kontaktoberflächen der Vakuumschaltröhre zu erreichen.

Da sich nicht in Schaltgeräte eingebaute Vakuumschaltröhren immer im ge- schlossenen Zustand befinden, das heißt die Kontakte liegen aufeinander, ist eine Vorrichtung erforderlich, mit der ein definierter Abstand zwischen den Kontakten möglichst genau eingestellt werden kann. Erfindungsgemäß wird in der Vorrichtung ein Linearantrieb vorgesehen. Um die Vakuumschaltröhre mit

dem Linearantrieb bewegen zu können, muss sie in eine eigens hierfür ange- fertigte Haltevorrichtung eingespannt werden. Diese Haltevorrichtung kann dann mit dem Linearantrieb verbunden werden und ermöglicht so Öffnungs- und Schlief3bewegungen der Vakuumschaltkontakte. Damit die Kontakte in der Vakuumschaltröhre auseinandergezogen werden bzw. zusammengefah- ren werden, ist es erforderlich, die Vakuumschaltröhre an beiden Seiten ein- zuspannen und zusätzlich in der Haltevorrichtung an einer Seite zu arretieren.

Diese Arretierung erfolgt beispielsweise mittels einer pneumatischen Vorrich- tung. Wird der Linearantrieb für die Vakuumschaltröhre nun in Bewegung ge- setzt, so werden die beiden Schaltkontakte relativ zueinander bewegt. Der Linearantrieb ermöglicht, einen definierten Abstand zwischen den Kontaktstü- cken, der in die Vorrichtung eingespannten Vakuumschaltröhre herzustellen.

Hierbei ist es erforderlich, für jede als Prüfling in die Vorrichtung eingespannte Vakuumschaltröhre zuerst mittels des Linearantriebes den Kontaktöffnungs- punkt der Kontakte aufzufinden. Für die verschiedenen Funktionsprüfungen sind verschiedene Abstände der Kontakte erforderlich und in Abhängigkeit von dem aufgefundenen Kontaktöffnungspunkt einzustellen mit Hilfe des Linear- antriebes. Mittels des Linearantriebs wird die eingespannte Vakuumschalt- röhre zwischen der Prüfposition und der Entnahmeposition verfahren. Hierbei wird der Linearantrieb in einem automatischen Betrieb mittels der speicher- programmierbaren Steuerung (SPS) oder im manuellen Betrieb über ein Handrad oder entsprechende Funktionstasten eines Bedienterminals gesteu- ert. Der Linearantrieb entwickelt nur eine relativ geringe Bewegungsgeschwin- digkeit, auf der anderen Seite ermöglicht er eine Genauigkeit des Antriebes auf 1/100 mm. Der Antrieb selbst umfasst einen Gleichstrommotor, einen Ser- voverstärker, einen Lageregler und eine Positionssteuerung. Die Steuerung des Gleichstrommotors erfolgt im Automatikbetrieb durch die SPS. Die Dreh- bewegung des Motors des Antriebes wird mit Hilfe einer Linearachse in eine lineare Bewegung umgesetzt, wodurch es möglich ist, die Position des Prüf- lings-Vakuumschaltröhre-zu verändern. Bevorzugt besteht die Linearachse aus zwei Spindeln, die durch eine Abdeckplatte miteinander verbunden sind, wodurch ein Gleichlauf dieser Teile und eine hohe Kraftübertragung gewähr- leistet ist. Der Spindeltrieb und der Antriebsmotor sind beispielsweise über

einen Zahnriemen miteinander verbunden, der einen schlupffreien Betrieb zur genauen Positionsregelung gestattet. Der Linearantrieb weist einen oberen und unteren mechanischen Anschlag auf, wobei ein Anschlag als Referenz- punkt für den Antrieb dient. Dazwischen sind die Entnahmeposition für den Röhrenwechsel und die Prüfpositionen, wobei die definierten Kontaktabstände -Kontakthübe-über die SPS angesteuert werden.

Wesentlich für die Durchführung der Verfahren mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Ausbildung der Halterung für die Vakuumschaltröhre als Prüfling, um nicht nur das Einfahren der Vakuumschaltröhre in eine Prüfposi- tion zu ermöglichen, sondern darüber hinaus die für die verschiedenen Verfah- ren benötigten unterschiedlichen Zustände der Schaltkontakte bzw. deren Ab- stand zueinander herzustellen. Hierbei wird die Vakuumschaltröhre auf einer Seite mit einer Einspann-und Fixiervorrichtung festgelegt, die einen pneuma- tisch arbeitenden Zylinder zum Einspannen der Vakuumschaltröhre aufweist, der über die SPS angesteuert wird.

Des weiteren ist eine Arretierungsvorrichtung für den Röhrenfußpunkt-d. h. den Kontaktfußpunkt-der Vakuumschaltröhre vorgesehen, die bevorzugt als Drehhubzylinder ausgebildet ist und einerseits der Arretierung der Vakuum- schaltröhre dient und zum anderen einen schnellen Kontakthub zum Zünden eines Vakuumbogens durch Trennen der Kontakte ermöglicht. Der Drehhub- zylinder kann also sowohl eine lineare Bewegung parallel zur Bewegungs- achse der Kontakte der Vakuumschaltröhre als auch eine Drehbewegung ausführen. Hierfür ist der Drehhubzylinder mit einem am Kolben angebrachten und senkrecht zur linearen Bewegungsachse verlaufenden Knebel oder der- gleichen ausgerüstet, der die am Kontaktfußpunkt der Vakuumschaltröhre an- gebrachte Mechanik arretiert.

Zusätzlich ist ein pneumatischer Zylinder als Ausgleichszylinder vorgesehen, der die Aufgabe hat, das Gewicht der am Kontaktfußpunkt der Vakuumschalt- röhre eingespannten Mechanik zu kompensieren, wobei die von ihm ausge- hende und i n Richtung der Bewegungsachse der Kontakte verlaufenden Kraft

aber geringer ist als die von dem Linearantrieb ausgehende Kraft, wodurch eine spielfreie Linearbewegung von ausreichendem mechanischen Antriebs- druck ermöglich ist. Auf diese Weise kann erfindungsgemäß eine besonders genaue Abstandregelung der Kontakte und Einstellung derselben erreicht werden mit Hilfe des Linearantriebes.

Zur Trennung des Hochspannungskreises von dem Hochstromkreis ist ein pneumatisch betätigter Trenner vorgesehen, der bei der Spannungskonditio- nierung und der Innendruckmessung geöffnet ist, damit die Hochspannung nicht auf den Hochstromkreis überschlägt. Der Trenner ist dagegen während der Stromkonditionierung geschlossen, um den hohen Konditionierstrom sicher zum Kontakt der Vakuumschaltröhre zu leiten. Für die Innendruckmes- sung ist die Erfassung und Aufbereitung der Messwerte für den durch die Va- kuumschaltröhre fließenden lonenstrom und die anliegende Hochspannung vorgesehen mittels eines Messwerteerfassungs-und Auswertesystems. Die Erfassung und Aufbereitung der Messdaten erfolgt mit Hilfe von Messverstär- kern, die von den Messverstärkern bevorzugt in Gestalt von Lichtsignalen ab- gegebenen Signalen werden in einem Transientenrecorder in digitale Span- nungssignale umgewandelt, um dann im PC-Steuereinheit-verarbeitet zu werden. Der PC kann zudem mit einer Software zur Archivierung der Daten ausgestattet sein, so dass alle Messdaten jedes Prüflings, d. h. jede Vakuum- schaltröhre nicht nur erfasst sondern auch gespeichert werden können. Sofern die Prüflinge mit einem Erkennungscode zur individuellen Bauteilerkennung ausgestattet sind, können die Daten des bei der Innendruckmessung aufge- tretenen Strom-und Spannungsverlauf auch zu einem späteren Zeitpunkt wieder betrachtet und ausgewertet werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgen- den, anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispiel. Es zeigen

Figur 1 : den Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in schematischer Darstellung ; Figur 2 : eine tabellarische Darstellung der wesentlichen Schaltzustände und damit auch der Prinzipschaltbilder zur Realisierung der drei Grund- funktionen Innendruckmessung, Spannungskonditionierung und Stromkonditionierung.

Bester Weq zur Ausführunq der Erfindung Der Prüfling, eine Vakuumschaltröhre 1, ist in dem Hohiraum der Hochstrom- spule 4 angeordnet und in einer Halterung H befestigt. Die Arretierungsein- richtung für den Kontaktfußpunkt der Vakuumschaltröhre 1 wird von einem Drehhubzylinder 5,5A gebildet, dessen Pneumatikzylinder 5 in Pfeilrichtung P1, P2 verfahrbar sind. Am Kolben sind Knebel 5A angebracht, die durch eine Drehbewegung des Drehhubzylinders eine Arretierung des Kontaktfußpunktes der Vakuumschaltröhre in der Haltevorrichtung bewirken. Erfolgt nach absol- vierter Prüfung die Anweisung, die Vakuumschaltröhre in die Entnahmeposi- tion zu fahren, so bewegen sich die Drehhubzylinder nach oben und die Kne- bel 5A drehen sich von der Vakuumschaltröhre weg, so dass die Ausfahr- strecke für die Vakuumschaltröhre freigegeben ist. Auf der anderen Seite ist eine Einspann-und Fixiervorrichtung für die in die Prüfposition eingelegte Va- kuumschaltröhre 1 vorgesehen, die in Gestalt eines Pneumatikzylinders 7 ausgeführt ist. Die Einspann-und Fixiervorrichtung 7 ist mit dem Linearantrieb 2,3 verbunden, wobei 2 die Linearachse, und 3 das Antriebsmodul mit dem Gleichstrommotor umfasst. Die Spule 4 wird von dem Hochstromtransformator 13 gespeist und ist des weiteren an eine Kühimittelpumpe 12 für Kühlwasser angeschlossen. Der Hochspannungsgenerator ist mit 11 bezeichnet. Der Um- schalter S3 dient dem Zuschalten des Spulenstromes bei der Innendruckmes- sung. Der Messverstärker 9 dient zur Aufnahme der bei der Innendruckmes- sung anliegenden Spannung. Der Messverstärker 8 zur Aufnahme des Innen- druck-Stromsignals wird über den Schalter S1 zugeschaltet. Der Schalter S2

dient zum Zuschalten des Konditionsstromes bei der Stromkonditionierung und Spannungskonditionierung.

Des weiteren ist schematisch die Kühleinrichtung für die Vakuumschaltröhre bei der Stromkonditionierung in Gestalt von Druckluftdüsen 10 schematisch angedeutet. Des weiteren ist der Trenner T, der mittels eines Pneumatikzylin- ders 6 betätigbar ist zur Trennung des Hochstrom-von dem Hochspannungs- kreis sowie ein Sicherheitserdungsschalter S4 vorgesehen. Die Messverstär- ker sind an eine Messdatenerfassung-und Auswertevorrichtung 14 mit PC Steuereinheit verbunden, die auch die Spannung von dem Hochspannungs- generator 11 erfasst.

Die Innendruckmessung, Spannungskonditionierung und Stromkonditionie- rung einer Vakuumschaltröhre mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß dessen in Figur 1 dargestellten prinzipiellen Aufbaus erfolgt in Teilpro- zessen nacheinander. Der Ablauf dieser Teilprozesse in bezug auf die Schalt- zustände der Schalter S1, S2, S3, S4 und des Trenners T gemäß Prinzip- schaltbild nach Figur 1 sind in der beigefügten Tabelle Figur 2 aufgeführt.

Mit Hilfe des Linearantriebs wird die eingespannte Vakuumschaltröhre zwi- schen den Prüfpositionen und der Entnahmeposition, in Pfeilrichtung P, ver- fahren. Die Bewegung zum Trennen der Kontakte für die Prüfung-Stromkon- ditionierung-erfolgt hingegen mittels der pneumatischen Vorrichtung 5,5A.

Für die Spannungskonditionierung ist es erforderlich, den Abstand zwischen den Kontakten der Vakuumschaltröhre möglichst genau einzustellen. Hierfür wird der Linearantrieb verwendet. Das Auseinanderziehen der Kontakte kann jedoch nur erfolgen, wenn die Vakuumschaltröhre an einer Seite arretiert wird.

Wird der Linearantrieb in Bewegung gesetzt, so zieht er in Abhängigkeit von der Einbaulage der Vakuumschaltröhre ein Kontaktstück mit sich. Zum Durchführen der Spannungskonditionierung wird zuerst der Kontaktabstand mit dem Linearantrieb eingestellt. Danach wird die Hochspannung, die mit der oberen Halterung der Schaltröhre verbunden ist, zugeschaltet. Im einzelnen

wird durch Verfahren des Linearantriebs der Kontaktöffnungspunkt gefunden und danach der Linearantrieb auf den der Spannungskonditionierung zuge- ordneten Kontakthub II verfahren, d. h. der gewünschte definierte Kontaktab- stand wird erreicht, danach wird der pneumatische Trenner T geöffnet, Kon- taktfubpunkt der Vakuumschaltröhre und der Trenner geerdet, danach die Anweisung über den PC"Spannung EIN zur Spannungskonditionierung"ge- geben und nach Beendigung die Hochspannungsfreigabe zurückgenommen, die Erdung des Trenners und des Kontaktfußpunktes der Vakuumschaltröhre aufgehoben und der Linearantrieb in eine Warteposition verfahren für die Durchführung eines weiteren Teilprozesses.

Die Realisierung der Innendruckmessung erfolgt mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach dem Penning-bzw. Magnetronverfahren. Grundvorausset- zung hierfür ist eine Gleichspannungsquelle zur Erzeugung eines elektrischen Hochspannungsfeldes sowie eines Magnetfeldes. Die Gleichspannung wird durch den Hochspannungsgenerator 11 zur Verfügung gestellt, der mit dem oberen Teil der Halterung H von der Vakuumschaltröhre verbunden ist. Das Magnetfeld wird durch die wassergekühtte von einem Gleichstrom durchflos- sene Spule 4 erzeugt. Die Zündung eines Entladungsstromes innerhalb der Vakuumschaltröhre 1 erfordert, das die Kontakte wieder auf Abstand durch den definierten Kontakthub I gebracht werden müssen, so dass die elektri- schen und magnetischen Feldlinien zwischen dem oberen Kontakt und dem Metalidampfschirm der Vakuumschaltröhre zum Teil senkrecht zueinander stehen. Die Abstandseinstellung erfolgt mit dem Linearantrieb wie vorange- hend erläutert. Die Innendruckmessung der Vakuumschaltröhre erfolgt, in dem zuerst der gewünschte Kontaktabstand, beispielsweise 2 mm, eingestellt wird.

Daraufhin wird das Magnetfeld und als letztes die Hochspannung zugeschal- tet. Der dabei gezündete Ladungsstrom wird gemessen. Somit werden die folgenden Behandlungsschritte für die Innendruckmessung durchgeführt. Der Linearantrieb wird zum Erreichen und Auffinden des Kontaktöffnungspunktes verfahren und anschließend der Linearantrieb auf den gewünschten einge- stellten Kontakthub I verfahren und nach erreichter Position zurückgesetzt, wodurch die beiden Kontakte der Vakuumschaltröhre auf eine definierte Stre-

cke geöffnet sind. Danach wird der Trenner T geöffnet, und aus Sicherheits- gründen geerdet, ebenso der fixierte Kontaktfußpunkt der Vakuumschaltröhre, damit bei der Spannungsvorkonditionierung die gesamte Spannung über den geöffneten Kontakten abfällt. Danach wir die Hochspannung freigegeben und der PC angewiesen, die Spannungsvorkonditionierung durchzuführen. Die Spannungsvorkonditionierung verhindert, dass es beim schlagartigen Ein- schalten der DC-Hochspannung zu Durchschlägen kommt, die das Innen- druck-Messsignal beeinträchtigen. Nach deren Beendigung wird die Freigabe der Hochspannung und die Erdung des Kontaktfußpunkte und des Trenners zurückgenommen und nun der Messverstärker zur Aufnahme des Innendruck- stromsignals zugeschaltet. Zugleich wird die Kühimittelpumpe 12 eingeschal- tet, wodurch die Hochstromspule 4 mit Kühlwasser durchströmt wird. Danach wird die galvanische Verbindung zwischen Spule 4 und dem Hochstromtrans- formator 13 hergestellt und die Netzversorgung eingeschaltet und dann der Trafostrom eingeschaltet. Nach erfolgter Innendruckmessung wird anschlie- ßend der Stromfluss des Trafos 13 unterbrochen und die Freigabe der Hoch- spannung sowie die Erdung des Trenners aufgehoben, ebenso die Ansteue- rung des Netzschützes des Trafos und danach die galvanische Verbindung zwischen Spule und Trafo getrennt, anschließend der Messverstärker wegge- schaltet, die Kühlmittelpumpe abgeschaltet. Zum Abschluss hin wird der Line- arantrieb wiederum in Bewegung gesetzt und die Vakuumschaltröhre in eine Warteposition oder Entnahmeposition verbracht. Für den Teilprozess der Stromkonditionierung ist es erforderlich, einen Vakuumbogen zu zünden, der die Kontaktoberflächen konditioniert. Dieser Gleichstrombogen lasst sich zün- den, indem bei geschlossenen Kontakten der Vakuumschaltröhre ein Strom zugeschaltet wird. Durch Trennen der Kontakte auf einen gewünschten defi- nierten Abstand-Kontakthub III-entsteht dann der Gleichstrombogen, der sich je nach Stromstärke auch in mehrere Teillichtbögen aufspalten kann.

Beim Trennen der Kontaktstrecke spielt die Geschwindigkeit, mit der die Kon- takte auseinandergezogen werden, eine wesentliche Rolle. Werden die Kon- takte zu langsam voneinander getrennt, kann es aufgrund der sehr starken Erwärmung der Kontaktoberflächen zu einer Verschweißung kommen. Um

dies zu vermeiden, muss ein ausreichend schneller Antrieb zum Auseinander- ziehen der Kontakte auf einen : definierten Abstand von z. B. 2,5 mm zur Ver- fügung stehen. Der elektromotorische Linearantrieb ist für diese Aufgabe nicht geeignet. Seine Bewegungsgeschwindigkeit ist zu langsam. Zum Trennen der Kontakte wird deshalb eine pneumatische Vorrichtung eingesetzt, mit der der vorher festgelegte Kontaktabstand-Kontakthub III-eingestellt werden kann in Gestalt vorzugsweise des Drehhubzylinders 5,5A. Bevor die pneumatische Vorrichtung 5,5A zur Anwendung kommt, muss die Vakuumschaltröhre, wie vorangehend beschrieben, arretiert werden. Beim Betätigen der pneumati- schen Arretierungsvorrichtung 5,5A wird der eine Kontakt ruckartig auf den mittels des Linearantriebes eingestellten Kontaktabstand gezogen und der Gleichstrombogen kann so gezündet werden. Die Öffnung der Kontakte zum Zwecke des Zündens des Gleichstrombogens erfolgt bei arretiertem Kontakt- fußpunkt der Vakuumschaltröhre. Diese werden, wie bereits beschrieben, mittels der Knebel 5A des Drehhubzylinders arretiert. Danach wird der Dreh- hubzylinder 5 achsparallel zur Bewegungsachse der Kontakte nach oben ge- fahren, wodurch sich die Kontakte schließen. Danach wird der Bogenzünd- strom eingeschaltet und die Drehhubzylinder schlagartig wieder nach unten gefahren, woraufhin ein Vakuumbogen entsteht und die definierte Kontaktöff- nungsstrecke-Kontaktabstand-wieder hergestellt wird. Die Endlagen des Drehhubzylinders können beispielsweise mittels Magnetschaltern überwacht werden. Durch diesen Vorgang erfolgt die Stromkonditionierung nur jeweils eines der beiden Kontakte. Die Konditionierung des anderen Kontaktes erfolgt anschlief3end in gleicher Weise nach Umpolung der Stromzufuhr.

Die einzelnen Schritte, Schalthandlungen zum Durchführen der Teilprozesse der Spannungskonditionierung, Innendruckmessung bzw. Stromkonditionie- rung können mittels einer speicherprogrammierbaren Steuerung SPS automa- tisch ablaufen, entsprechend werden die einzelnen Geräte und Schalter ange- steuert. Beim Auftreten einer Störung, sowie bei einem Abbruch durch den Bediener werden die Geräteteile in ihren Grundzustand zurückversetzt, gege- benenfalls wird auch die Vakuumschaltröhre in eine entsprechende Aus- gangsposition mittels des Linearantriebes verbracht.

Für die Innendruckmessung nach dem Penning-Verfahren ist es gegebenen- falls zweckmäßig, einen hier nicht dargestellten Aktor zur Erzeugung und Übertragung eines mechanischen Stoßimpulses auf die zu prüfende Vakuum- schaltröhre zur Zündung des Entladungsstromes vorzusehen, da die Penning- Entladung bei Innendrücken im Bereich 10-7 mbar nicht immer prompt zün- det, sie ! ässt sich aber durch Stoßimpuls-initiierte Desorption lose gebunde- ner Restgasmoleküle ausiösen. Die Stoßübertragung kann dabei rein mecha- nisch, z. B. über eine Klinken-/Nockenscheibe-vorzugsweise aber elektrome- chanisch über Schaltanker, Schutzantrieb oder Piezostapelaktor erzeugen.

Dieser mechanische Impulsgeber einschließlich einer Ansteuerung kann ebenfalls in die speicherprogrammierbare Steuerung der Vorrichtung für die Durchführung der drei Funktionsprüfungen integriert werden.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausfüh- rungsformen beschränkt, sondern umfaßt auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungsformen.