AT114768B

AT114768B - Vakuumdichte Verbindung zwischen Metall- und keramischen Körpern.

Info

Publication number: AT114768B
Authority: AT
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1927-07-30
Filing date: 1927-12-16
Publication date: 1929-10-25
Also published as: AT119721B; DE512976C

Description

Vakuumdichte Verbindung zwischen Metall-und keramischen Körpern.

Die Erfindung betrifft eine vakuumdichte Verbindung zwischen Metallteilen einerseits und Porzellan oder keramischen Körpern anderseits, wie sie sich z. B. an den Elektrodeneinführungen von Queck- silberdampfgleichrichtern, an Isolatoren, Kabelverschlüssen usw. vorfinden. Die keramischen Körper sind zu dem Zweck mit einer Metallglasur versehen, die sie wenigstens zum Teil bedeckt und ihren auch gegen Hochvakuum dichten Anschluss an die Metallteile, z. B. an ein Gleichrichtergefäss, ermöglicht.

Dieser vakuumdichte Anschluss wird nun erfindungsgemäss dadurch bewirkt, dass der Metallkörper und der zum Teil an der Oberfläche metallisierte Isolator durch einen elastischen Metallring verbunden sind, der einerseits an dem Metallbelag des Isolators und anderseits an dem Metallkörper vakuumdicht festgelötet ist.

Auf der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Anodeneinführung an einem Quecksilberdampfgrossgleiehrichter dargestellt ; u. zw. zeigt Fig. 1 einen teilweisen Achsenschnitt der Anodeneinführung und Fig. 2 in Draufsicht eine der dabei benutzten Dichtungsscheiben.

Die Anodeneinführung ist an dem Vakuumkessel 3 eines Grossgleichrichters angebracht und soll die vakuumdichte Verbindung der Anode 4 mit dem Gleichrichtergefäss sichern. Das Gleichrichtergefäss läuft an der Einführungsstelle in einem Rohrstutzen 7 aus, der mit einem Randflansch 17 versehen ist. Auf diesen ist ein Isolator 6 aufgesetzt, und letzterer trägt die Deckplatte 8, an der die Anode 4 befestigt ist. Durch die Erfindung soll nun ein vakuumdichter Anschluss des Isolators 6 an dem Flansch 17 einerseits und an der Deckplatte 8 anderseits gesichert werden. Zu dem Zweck wird der aus Porzellan oder keramischer Masse bestehende Isolator 6 zunächst mit einer keramischen Glasur 9 versehen, die ihrerseits zur Ausnahme einer Metallglasur bei 10 und 11 geeignet ist. Die keramische Glasur 9 kann z.

B. eine weisse, durchscheinend Glasur sein und z. B. bestehen aus :
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<tb>
<tb> 35 <SEP> Gewichtsteilen <SEP> Feldspat
<tb> 30"Flint
<tb> 16 <SEP> 12 <SEP> amerikanischem <SEP> Ton
<tb> 16 <SEP> " <SEP> Schlämmkreide
<tb> 3"no.
<tb>

Die Metallglasur 10 wird auf dem Teil der Aussenfläche des Isolators aufgetragen, der dem Metallstutzen 7 benachbart ist, und eine ähnliche Glasur 11 am andern Ende des Isolators, wo sieh die metallene Deckplatte 8 der Anodeneinführung anschliesst.

Für die Metallglasur verwendet man mit Vorteil ein Chlorplatinsalz (chloro platinic acid), das in ätherischen Ölen, z. B. Lavendelöl oder Nelkenöl, suspendiert ist. Diese Metallglasur wird auf die weisse Glasur aufgestrichen und trocknen gelassen ; sodann wird der Porzellankörper in einem Ofen langsam bis auf etwa 750 C erhitzt, worauf man ihn langsam bis auf Zimmertemperatur abkühlen lässt. Man erhält dann auf dem Porzellan einen silberglänzenden Belag, der metallisch und von guter elektrischer Leitfähigkeit ist und der elektrisch plattiert sowie gelötet werden kann. Versuche haben gezeigt, dass diese Metallglasur an dem Porzellan so fest haftet, als wenn sie ein Stück mit dem Porzellankörper bilden würde, und dass diese Verbindung auch gegen Hochvakuum dicht ist.

Um den so hergerichteten keramischen Körper 6 wird am oberen und am unteren Ende je ein Blechring 12 gelegt, der vorzugsweise aus einem flachen Kupferring in einen U-förmigen oder J-förmigen Querschnitt gepresst ist. Mit der Aussenseite seines kürzeren Schenkels 13 wird der Ring bei 14 an der

Metallglasur des Porzellankörpers festgelötet, nachdem die zu verbindenden Teile wie üblich verzinnt sind ; auch kann die Metallglasur zunächst galvanisch verstärkt und dann verlötet werden, nur dürfen beim Löten keine ätzender Flussmittel benutzt werden, da diese die Glasur angreifen könnten.

Der
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des Gefässhalses 7 vorgesehen ist, und schliesslich wird diese Nut mit Lot 18 ausgegossen, so dass eine vakuumdichte Lötverbindung zwischen dem Metallflansch 17 und dem unteren Kupferring 12 entsteht.

In gleicher Weise wird der obere Ring 12 mit dem Metalldeckel 8 der Anodeneinführung verbunden.

Derartige leicht ausführbare vakuumdichte Verbindungen sind, wie nochmals erwähnt sei, nicht nur für Quecksilberdampfgleichrichter geeignet, sondern überall da anwendbar, wo Metallteile mit
Isolatoren verbunden werden sollen, also z. B. an Kabelverbindungen, Vakuumschaltern und ähnlichen
Gegenständen.

Benutzt man die Erfindung bei Quecksilberdampfgrossgleichrichtern, so könnte das Lot und auch das Kupfer durch Quecksilber oder Quecksilberdämpfe angegriffen werden, so dass die Verbindung nicht mehr vakuumdicht wäre, wenn nicht besondere Vorsichtsmassregeln getroffen werden. Um die Lötverbindung gegen Quecksilber und Quecksilberdämpfe zu schützen, wird erfindungsgemäss je eine besonders hergestellte Dichtungsseheibe 20 zwischen dem Flansch 17 und dem Isolator sowie zwischen dem letzteren und der Deckplatte 8 eingelegt.

Diese Scheiben 20 bestehen aus Fasermaterial, u. zw. benutzt man mit Vorteil Asbest wegen seiner Hitzebeständigkeit, und die Scheiben sind so beschaffen, dass ihre sämtlichen Fasern in der Umfangsrichtung, also senkrecht zum Radius, liegen. Ausserdem sind die Fasern sowohl in radialer als auch in axialer Richtung dicht zusammengepresst, damit die Scheiben möglichst undurchlässig werden. Es empfiehlt sich, zur Herstellung solcher Scheiben Asbestschnur spiralig aufzuwickeln und den dadurch gewonnenen Körper in axialer Richtung hydraulisch zusammenzupressen, zweckmässig mit einem Druck von etwa 150 bis 200 kgjcm2. Infolge dieser Behandlung erhält man eine feste Scheibe, die leicht gehandhabt werden kann.

Solche Scheiben werden zwischen die glatten und ebenen Stossflächen des eisernen Flasches 17 und des Porzellankörpers 6 bzw. des Porzellankörpers und der Metallplatte 8 gelegt, u. zw. ehe die Lötverbindungen hergestellt werden. Es hat sich ferner als vorteilhaft erwiesen, die Entlüftung vorzunehmen, solange die Teile noch verhältnismässig lose zusammengesetzt sind. Die Asbestscheiben gestatten dann, dass die Luft in den von den angelöteten Ringen 12 umschlossenen Räumen abgesaugt wird, wobei die Ringe infolge ihres gewölbten Querschnittes den äusseren Luftdruck ohne merkliche Formänderung aufnehmen.

Ist die Entlüftung beendet, so werden die Dichtungsseheiben 20 noch vor Inbetriebnahme des Gleichrichters, also vor Beginn der Verdampfung des Kathodenqueeksilbers, durch Druckbolzen 22 fest zusammengepresst, welche die Deckplatte 8 gegen den Flansch 17 ziehen, bis die Scheiben für Quecksilber und Quecksilberdampf vollkommen undurchdringlich sind, so dass sie dann die Lötverbindungen auch gegen den Quecksilberdampf schützen. Auch dieses Zusammendrücken der Verbindung ist trotz des festen Einlötens der Kupferringe 12 möglich, da diese infolge ihres gewölbten Querschnittes die zum Anziehen der Bolzen 22 notwendige, ja nur geringfügige Längsbewegung zulassen.

Diese Arbeitsweise ist notwendig, da die Asbestscheiben 20, wenn man sie schon vor der Entlüftung so fest zusammenpressen würde, so undurchlässig wären, dass die in den Ringen 12 eingeschlossene Luft im günstigsten Falle nur nach sehr langer Pumpzeit entfernt werden könnte.

Die gleiche Verbindung könnte man übrigens auch anwenden, wenn der Metallkessel 3 keinen Stutzen 7, sondern lediglich einen einfachen Ausschnitt hätte.

Statt der obenerwähnten metallischen Glasur, die nachträglich auf dem Porzellankörper festgebrannt wird, kann man auch andere zunächst flüssige oder doch streichfähige metallische Überzüge für die keramische Masse verwenden, die durch Hitze zersetzbar sind, so dass beim Brennen das Metall frei wird und sich mit dem Grundkörper oder seiner ersten Glasur entweder molekular oder atomise innig verbindet. Derartige Stoffe sind z. B. : 1. Silbernitrat mit einem Reduziermittel, beispielsweise Zucker, 2. Silberoxalat und 3. Kupferaeetat. Ist der Metallüberzug oxydationsfähig, so muss das Brennen in einer nicht oxydierenden oder einer reduzierenden Atmosphäre erfolgen.

PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vakuumdichte Verbindung zwischen Metall-und keramischen Körpern, z. B. Isolatoren, welch letztere an der Oberfläche zum Teil metallisiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallkörper und der zum Teil an der Oberfläche metallisierte Isolator durch einen elastischen Metallring verbunden sind, der einerseits an dem Metallbelag des Isolators und anderseits an dem Metallkörper vakuumdicht festgelötet ist.

Claims

2. Vakuumdichte Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsring U-oder J-Querschnitt hat und mit einem Schenkel dieses Querschnittes an dem Isolator, mit dem andern Schenkel dagegen an dem benachbarten Metallteil vakuumdicht angeschlossen ist, so dass er eine gewisse axiale Bewegung der verbundenen Teile gegeneinander zulässt. <Desc/Clms Page number 3>

3. Vakuumdichte Verbindung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lötstellen durch zwischen den miteinander verbundenen Teilen eingelegte Diehtungsseheiben geschützt sind.

4. Vakuumdichte Verbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungscheiben aus Faserstoff (Asbest) bestehen, dessen Fasern möglichst tangential gerichtet und in axialer sowie radialer Richtung zusammengepresst sind.

5. Vakuumdiehte Verbindung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede Dichtungsscheibe aus einer spiralig aufgerollten und zu einem einheitlichen Körper gepressten Schnur aus Faserstoff, vorzugsweise einer Asbestschnur, besteht. EMI3.1