AT162834B - Temperaturfeste Elektrodeneinführung für Metallvakuumgefäße, insbesondere Eisenstromrichter - Google Patents

Description

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  Temperaturfeste Elektrodeneinführung für   Metallvatcuumgefässe,   insbesondere Eisen- stromrichter 
Es ist bekannt, vakuumdichte Durchführungen für Vakuumgefässe nach der in Fig. 1 schematisch wiedergegebenen Bauart herzustellen. Dabei be- deutet   K einen zylindrischen   Körper aus kerami- seher Masse, M eine Metallmanschette und G einen   Email-oder Glasfluss,   der die vakuumdichte
Verbindung zwischen K und M herstellt. 



   Für eine derartige Bauart kann selbstverständlich die Auswahl der Materialien nicht willkürlich getroffen werden. Entgegen in der Literatur vielfach zu findenden anderen Auffassungen, geht die Erfindung von dem Grundsatz aus, dass primär, also bei Ausschaltung verschiedener sekundärer Einflüsse (Temperaturgefälle von innen nach aussen bei der Abkühlung) die Auswahl der Materialien so zu treffen ist, dass die Ausdehnungskoeffizienten der drei Komponenten möglichst weitgehend, im
Grenzfall völlig,   übereinstimmen.   Bei der praktischen Herstellung derartiger Durchführungen wurde nun vielfach gefunden, dass die Wahl einer Metallmanschette mit etwas grösserem Ausdehnungskoeffizienten vorteilhafter ist.

   Als Ursache für dieses günstigere Verhalten wurde das Auftreten einer die zwischen Glasfluss und Metallmanschette vorhandene reine Adhäsionshaftung verstärkenden radialen Schrumpfspannung genannt. 



   Bei derartiger Materialauswahl muss aber auch eine Schubspannung in axialer Richtung in Kauf genommen werden bzw. es muss diese die Verbindung wiederum gefährdende Schubspannung durch zusätzliche Massnahmen, Verankerungen u. dgl. unschädlich gemacht werden. Es ist weiters eine Bauart vorgeschlagen worden, die sich diese die Haftung verbessernde Schrumpfspannung zunutze macht, ohne dass gleichzeitig schädliche Schubspannungen auftreten. Dieses Ziel wird durch Verwendung zusätzlicher, auf die Manschette aussen aufgesetzter Schrumpfringe erreicht. 



   Die nachstehend beschriebene Durchführung soll die den vorbeschriebenen Bauarten eigenen Nachteile, die verschiedenen Kompromisse und Komplikationen vermeiden. 



   Dazu wird erfindungsgemäss
1. die bisher mehrere Millimeter betragende radiale Stärke des Glasflusses im Ringspalt auf 
Bruchteile eines Millimeters verringert, der ver- bindende Glasfluss also nur mehr hauchdünn ge- halten ;
2. trotz Beibehaltung des theoretisch richtigen
Grundsatzes, Materialien mit möglichst gleichen
Ausdehnungskoeffizienten zu wählen, wird in der fertigen Durchführung doch eine an sich geringe
Vorspannung erzeugt, u. zw. eine solche, die fast ausschliesslich in radialer Richtung, dagegen kaum in axialer Richtung wirksam ist. 



   Dieses Ziel wird wie folgt erreicht :
Die Ausdehnungskoeffizienten der drei Materialien werden in einem Temperaturbereich, der etwa bis zum Transformationspunkt der zur Verwendung gelangenden Glassorte reicht, weitgehend oder völlig aufeinander abgeglichen. Das Material der Metallmanschette wird aber dabei so gewählt, dass sein Ausdehnungskoeffizient bei über diesen Bereich hinausgehender Temperatur beachtlich grösser wird als jener des Keramikmaterials. Diese Verhältnisse sind im Diagramm der Fig. 2 dargestellt, in welchem auf der waagrechten Achse die Temperatur, auf der lotrechten Achse die Ausdehnung A l aufgetragen und die mit K und G bezeichnete Kurve dem keramischen Material und dem Glasfluss, die mit M bezeichnete Kurve dem Material der Metallmanschette zugeordnet ist. 



  Etwa oberhalb des Transformationspunktes   TT   des Glases beginnt die letztere Kurve über die erstere beträchtlich anzusteigen. 



   Bei der Herstellung ist nun durch entsprechende Bearbeitungsgenauigkeit des Keramikteiles und der Metallmanschette dafür zu sorgen, dass beide Teile bei der Ausgangstemperatur (Temperatur des Arbeitsraumes) gut zusammenpassen (Gleitsitz oder Schiebesitz), ohne dass dabei irgendwelche Pressungen auftreten müssen. Beim Verschmelzungsvorgang, der z. B. bei der im Diagramm mit T bezeichneten Temperatur vor sich geht, besteht nun zwischen den beiden Teilen K und M erfindungsgemäss zufolge der bei dieser Temperatur vorhandenen Verschiedenheit der Ausdehnungen ein enger, dem Differenzbetrag der beiden Kurven entsprechender Ringspalt, in den der zur Verwendung gelangende Glasfluss, der an beiden Teilen netzt, zufolge der Schwere und der Kapillarwirkung hineingesaugt wird.

   Bei der an- 

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 schliessenden Abkühlungsperiode hat die Metall- manschette das Bestreben, sich mit ihrer lichten
Weite wieder dem Aussendurchmesser des Kera- mikrohres zu nähern. Das mit abnehmender Temperatur immer zäher werdende Glas wird nun entgegen der Kapillarwirkung aus dem kleiner werdenden Ringspalt wieder herausgepresst, was anfänglich bei der Temperatur T noch leicht möglich ist und mit zunehmender Annäherung an die Transformationstemperatur immer schwerer wird. 



   Damit ergibt sich eine mit abnehmender Temperatur zunehmende geringe radiale Pressung der dünnen Glasflusszwischenschicht, also die gewünschte Schrumpfspannung in radialer Richtung. 



  Dass in axialer Richtung schädliche Schubspannungen auftreten ist kaum zu fürchten, da in dieser Richtung ein gegenseitiges Gleiten bzw. Schieben zwischen Glasfluss und Metallmanschette leicht stattfinden kann, weil im Gegensatz zur Radialrichtung der starre Widerstand des Keramikkörpers fehlt. 



   Als Endergebnis erhält man eine Durchführung mit ausserordentlich dünner Glasflussschicht, die an sich schon sehr bruchsicher ist, wobei überdies eine Vorspannung in radialer Richtung erzielt wird, gleichzeitig aber Schubspannungen in axialer Richtung vermieden werden. Das Ausdehnungsverhalten der Durchführung in dempraktisch im Betrieb in Frage kommenden Temperaturbereich ist zufolge der getroffenen Auswahl der einzelnen Komponenten einheitlich. 



   Temperaturänderungenbis zur Transformationstemperatur im Grenzfall bringen keinerlei Spannungsänderungen in der Durchführung mit sich. Diese ist daher weitgehend ermüdungssicher, was ein sehr beachtlicher Vorteil gegen- über den bisherigen Bauarten mit hoher, temperaturabhängiger Vorspannung ist. Bei letzteren Bauarten treten auch starke in axialer Richtung wirkende Schubkräfte auf, weshalb z. B. in der österr. Patentschrift Nr. 159639 zur Unschädlichmachung dieser Kräfte die Anwendung von Ver-   ankerungen bzw. hohen Schrumpfspannungen empfohlen wird. Bei der erfindungsgemässen   
Elektrodeneinführung sind derartige Massnahmen nicht erforderlich.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Vakuumdichte Verbindung zwischen Keramik-und Metallkörper mittels Glasfluss, da- durch gekennzeichnet, dass der Keramikkörper und die Metallmanschette bei der Temperatur des Arbeitsraumes praktisch spalt-und spannungslos aufeinanderpassen und der zur Aufnahme des verbindenden Gasflusses notwendige Ringspalt erst während des Verschmelzungsvorganges entsteht. 2.

   Vakuumdichte Verbindung zwischen Keramik- und Metallkörper mittels Glasfluss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Entstehung des zur Aufnahme des Glasflusses bestimmten engen Ringspaltes durch entsprechende Auswahl des Keramikkörpers und Metallkörpers Sorge getragen wird, derart, dass die linearen Ausdehnungskoeffizienten der beiden Materialien bis etwa zur Transformationstemperatur des verwendeten Gasflusses annähernd oder völlig gleich sind, während bei höheren Temperaturen der Ausdehnungskoeffizient der Metallmanschette jenen des Keramikkörpers überschreitet.

   3. Vakuumdichte Verbindung zwischen Keramik-und Metallkörper mittels Glasfluss nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der bei der Verschmelzungstemperatur entstehende Kreisringspalt von dem vorgesehenen Glasfluss zufolge der Schwere und Kapillarwirkung erfüllt wird.

   4. Vakuumdichte Verbindung zwischen Keramikkörper und Metallkörper mittels Glasfluss nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich in der Wechselwirkung zwischen dem Bestreben der Metallmanschette, sich bei Abkühlung wieder auf den Aussendurchmesser des Keramikkörpers zu verengen, einerseits und der mit Annäherung an die Transformationstemperatur rasch zunehmenden Zähigkeit des Glasflusses anderseits, eine die Haftung verbessernde geringe radiale Schrumpfspannung in der Durchführung ergibt.