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Es ist insbesondere bei Gleichrichtern für hohe Spannungen bereits bekannt, die zwischen Anode und Kathode liegende Spannung durch metallische Einsätze zu unterteilen. Man hat auch bereits vorgeschlagen, zur Erzielung einer gleichmässigen Spannungsverteilung Kondensatoren zu den metalli- sehen Einsätzen parallel zu schalten und diese Kondensatoren mit dem Entladungsgefäss baulich zu vereinigen. Mit derartigen Gefässen können verhältnismässig hohe Spannungen beherrscht werden : indessen sind die bekannten Gefässe wenig robust, da sie im wesentlichen aus Glas bestehen und ausser- dem ist ihre Herstellung kostspielig, weil sie in der Regel von Hand und nur durch geübte Glasbläser erfolgen muss.
Durch die vorliegende Erfindung werden die geschilderten Nachteile vermieden. Sie bezieht sich auf elektrische Entladungsgefässe der beschriebenen Art, die äusserst hohen mechanischen und thermischen Beanspruchungen ausgesetzt werden können und deren Herstellungsweise einfach und für eine Massenfertigung geeignet ist.
Gemäss der Erfindung besteht ein elektrisches Entladungsgefäss mit Gas- oder Metalldampf- füllung, insbesondere ein Hochspannungsgleichrichter mit metallischen, zur Spannungsunterteilung dienenden Einsätzen ausschliesslich aus keramischen und metallischen Teilen, die nach dem Aufsintern eines hochschmelzenden unedlen Metallpulvers auf die keramischen Verbindungsstellen mittels eines
Hartlotes vakuumdicht untereinander verbunden sind. Für die Metallisierungen nach der Erfindung eignet sich beispielsweise Karbonyleisen, es sind aber auch Chrom und Nickel in fein verteilter Form für den genannten Zweck brauchbar.
Die Metallisierung geht zweckmässig in der Weise vor sich, dass ein fein verteiltes unedles Metall mit einem organischen Klebemittel gemischt auf die betreffenden keramischen Stellen aufgebracht und dann im Vakuumofen bis zur Sintertemperatur des Metalles erhitzt wird. Bei der Verwendung von Eisenpulver entstehen bei Temperaturen um 1265 C dichte und lötfähige Überzüge.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele nach der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 zeigt ein elektrisches Entladungsgefäss, dessen Wandungen aus keramischen Teilen 1 bestehen, die mittels metallischer Einsätze 2 untereinander verbunden sind. Diese metallischen Ein- sätze 2 dienen nach der Erfindung zur Unterteilung der Spannung zwischen der bei ) angedeuteten
Kathode und der Anode 4. Am oberen Ende ist das Entladung. ogefäss durch eine Metallkappe j abge- schlossen, die nach dem oben beschriebenen Verfahren aufgelötet ist. Das keramische Schutzrohr ss der Anodenzuleitung 7 kann in gleicher Weise mit der Metallkappe 5 verlötet sein. Am Boden des Entladungsgefässes ist bei 8 ein Quecksilbertropfen angedeutet. Die Zuführungsstellen für die Kathode sind durch Auflöten von Kontaktteilen 9 vakuumdicht verschlossen.
Zur Verlötung der keramischen
Teile 1 mit den metallischen Teilen 2 kann man sich beispielsweise eines ringförmigen Silberlotes bedienen, das jeweils bei 10 angedeutet ist. Zum Festhalten dieser Lotringe vor dem Lötprozess dienen die Halteteile 11. An den Stellen 12 ist die Verbindung der keramischen mit den metallischen Teilen bereits erfolgt und demgemäss das Lot in den Spalt der Verbindungsstelle eingedrungen.
Um die an sich gegensätzlich Forderung nach einem möglichst langen Isolierweg der keramischen
Teile und einem möglichst geringen Abstand der metallischen Einsätze voneinander zur Erzielung
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eines geringen Spannungsabfalls an der Röhre und einer verhältnismässig geringen Zündspannung miteinander in Einklang zu bringen, sind bei der Ausführungsform nach Fig. 2 die keramischen Teile wulstartfg ausgebildet. Bei einer derartigen Konstruktion sind die genannten Forderungen erfüllt und die Gefahr einer Bildung von Wandladungen auf den keramischen Teilen ist erheblich herabgemindert.
Auch bei der Ausführungsform nach Fig. 2 sollen die metallischen Einsätze 2 mit den keramischen Teilen 1 mittels eines Hartlotes verbunden werden, das in Ringform an die Lötstelle gebracht werden kann und in der Fig. 2 gleichfalls jeweils mit 10 bezeichnet ist. Die Herstellung der Gefässe nach der Erfindung gestaltet sich insofern besonders einfach, als die zur Lötung vorbereiteten
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mässig eine Wasserstoffiillung aufweist. Bei diesem Lötprozess können naturgemäss auch gleichzeitig die Kontaktteile 9 der Kathode 3 und die Kappe 5 verlötet werden.
Nach der weiteren Ausführungsform gemäss Fig. 3 werden die metallischen Einsätze. 3 durch Metallschichten gebildet, die auf die Innenwandung des keramischen Rohres 1 aufgesintert worden sind. Auch für diese metallischen Einsätze soll nach der Erfindung das Pulver eines hochschmelzenden unedlen Metalles verwendet werden. Die Aufsinternng erfolgt zweckmässig im Vakuumofen in der oben beschriebenen Weise. Des weiteren sind gemäss Fig. 3 zur Erzielung einer gleichmässigen Spannungsverteilung die metallischen Einsätze 2 mit Kondensatoren 1-3 verbunden. Die übrigen Teile tragen die gleichen Bezeichnungen der entsprechenden Teile in den Fig. 1 und 2.
In Fig. 4 sind die keramischen Teile 7 nach Art eines Freileitungsisolatcrs ausgebildet. Ein derartiges Gefäss wird sich daher zur Montage im Freien besonders eignen. Die metallischen Einsätze 2 sind auch bei dieser Ausführungsform durch Aufsintern einer unedlen Metallschicht gebildet und gleichfalls mit Kondensatoren 13 verbunden.
In Fig. 5 ist eine Ausführungsform nach der Erfindung dargestellt, in der in besonders zweck-
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eigentlichen Gefäss baulich vereinigt sind. Die Kondensatoren 13 sind zweekmässig aus einzelnen Ringen zusammengesetzt, die einen konischen Querschnitt aufweisen und jeweils an einer Fläche mit einem aufgeinterten Metallüberzug versehen sind. Als Isoliermaterial für diese Kondensatoren eignen sich besonders Titanoxyde, die im Handel unter der Bezeichnung Kondensa und Kerafar zu haben sind.
Sie zeichnen sich durch eine sehr hohe Dielektrizitätskonstante aus.
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aus keramischen Sondermassen hergestellt, die einen geringen dielektrischen Verlustwinkel aufweisen. Es kommen hiefür also beispielsweise Magnesiumsilikate in Frage, die im Handel unter der Bezeichnung C. 1lit, Calan oder Ultra-Calan erhältlich sind.
Entladungsgefässe nach der Erfindung erweisen sich als äusserst robust und sie werden überall dort mit Vorteil verwendet werden können, wo hohe Temperaturen oder starke Erschütterungen auftreten. Letzteres ist beispielsweise bei der Montage derartiger Gefässe auf Fahrzeugen der Fall.
PATENT-ANSPRÜCHE :
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nunggleichrichter, mit metallischen zur Spannungsunterteilung dienenden Einsätzen, dadurch gekennzeichnet, dass das Gefäss ausschliesslich aus keramischen und metallischen Teilen besteht, die nach dem Aufsintern eines hcchschmelzenden unedlen Metallpulvers (Eisen, Chrom oder Nickel), auf die keramischen Verbindungsstellen mittels eines Hartlotes vakuumdicht untereinander verbunden sind.
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It is already known, in particular in the case of rectifiers for high voltages, to subdivide the voltage between the anode and cathode using metallic inserts. It has also already been proposed to connect capacitors in parallel to the metallic inserts and to structurally combine these capacitors with the discharge vessel in order to achieve a uniform voltage distribution. Relatively high voltages can be mastered with such vessels: however, the known vessels are not very robust because they essentially consist of glass and, moreover, their production is costly because it usually has to be done by hand and only by experienced glassblowers.
The disadvantages outlined are avoided by the present invention. It relates to electrical discharge vessels of the type described, which can be exposed to extremely high mechanical and thermal loads and whose method of manufacture is simple and suitable for mass production.
According to the invention, an electrical discharge vessel with gas or metal vapor filling, in particular a high-voltage rectifier with metallic inserts used for voltage division, consists exclusively of ceramic and metallic parts which, after a high-melting base metal powder has been sintered onto the ceramic connection points, by means of a
Hard solder are connected to one another in a vacuum-tight manner. Carbonyl iron, for example, is suitable for the metallization according to the invention, but chromium and nickel in finely divided form can also be used for the stated purpose.
The metallization expediently takes place in such a way that a finely divided base metal mixed with an organic adhesive is applied to the relevant ceramic points and then heated in a vacuum furnace to the sintering temperature of the metal. When using iron powder, dense and solderable coatings are created at temperatures around 1265 C.
Exemplary embodiments according to the invention are shown in the drawing.
1 shows an electrical discharge vessel, the walls of which consist of ceramic parts 1 which are connected to one another by means of metallic inserts 2. According to the invention, these metallic inserts 2 serve to subdivide the voltage between that indicated in)
Cathode and anode 4. At the top is the discharge. The vessel is closed off by a metal cap j which is soldered on using the method described above. The ceramic protective tube ss of the anode lead 7 can be soldered to the metal cap 5 in the same way. A drop of mercury is indicated at 8 at the bottom of the discharge vessel. The feed points for the cathode are closed in a vacuum-tight manner by soldering on contact parts 9.
For soldering the ceramic
Parts 1 with the metallic parts 2 can be used, for example, an annular silver solder, which is indicated at 10 in each case. The holding parts 11 serve to hold these solder rings in place before the soldering process. At the points 12, the connection of the ceramic with the metallic parts has already taken place and accordingly the solder has penetrated into the gap of the connection point.
In order to meet the contradicting demand for the longest possible insulation path for the ceramic
Parts and the smallest possible distance between the metallic inserts to achieve this
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To bring a low voltage drop across the tube and a relatively low ignition voltage in harmony with one another, in the embodiment according to FIG. 2, the ceramic parts are beaded. With such a construction, the requirements mentioned are met and the risk of wall charges forming on the ceramic parts is considerably reduced.
In the embodiment according to FIG. 2, too, the metallic inserts 2 are to be connected to the ceramic parts 1 by means of a hard solder which can be brought to the soldering point in a ring shape and is also designated by 10 in FIG. The manufacture of the vessels according to the invention is particularly simple insofar as they are prepared for soldering
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moderately hydrogenated. During this soldering process, the contact parts 9 of the cathode 3 and the cap 5 can naturally also be soldered at the same time.
According to the further embodiment according to FIG. 3, the metallic inserts. 3 formed by metal layers which have been sintered onto the inner wall of the ceramic tube 1. According to the invention, the powder of a refractory base metal should also be used for these metallic inserts. Sintering is expediently carried out in a vacuum furnace in the manner described above. Furthermore, according to FIG. 3, the metallic inserts 2 are connected to capacitors 1-3 in order to achieve a uniform voltage distribution. The other parts have the same designations as the corresponding parts in FIGS. 1 and 2.
In Fig. 4, the ceramic parts 7 are designed in the manner of an overhead line isolator. Such a vessel is therefore particularly suitable for outdoor installation. In this embodiment too, the metallic inserts 2 are formed by sintering on a base metal layer and are also connected to capacitors 13.
In Fig. 5, an embodiment according to the invention is shown in which in particularly useful
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actual vessel are structurally united. The capacitors 13 are composed of two individual rings which have a conical cross section and are each provided with a metal coating on one surface. Titanium oxides are particularly suitable as insulating materials for these capacitors, and are commercially available under the names Konda and Kerafar.
They are characterized by a very high dielectric constant.
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Made of special ceramic masses that have a low dielectric loss angle. Magnesium silicates, for example, which are commercially available under the name C. 1lit, Calan or Ultra-Calan, are suitable for this.
Discharge vessels according to the invention prove to be extremely robust and they can be used with advantage wherever high temperatures or strong vibrations occur. The latter is the case, for example, when assembling such vessels on vehicles.
PATENT CLAIMS:
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Voltage rectifier, with metallic inserts serving to divide the voltage, characterized in that the vessel consists exclusively of ceramic and metallic parts which, after a high-melting base metal powder (iron, chromium or nickel) has been sintered onto the ceramic joints, are connected to one another in a vacuum-tight manner by means of hard solder .