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Durchführung und Verfahren zu deren Herstellung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Durchführung, die aus einem Metallring besteht, der mindestens einen Metalleiter umschliesst, wobei der Raum zwischen dem Ring und dem Leiter bzw. den Leitern ein Isoliermaterial enthält, dessen Ausdehnungskoeffizient kleiner ist als derjenige des Metalles des Ringes.
Bei bekannten Durchführungen dieser Art wie z. B. beschrieben in der USA-Patentschrift Nr. 2, 670,462
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Patentschrift Nr. 734,Durchführungsgliedes erreicht wird. Bei diesen Durchführungen ist der Ausdehnungskoeffizient des Me- talleiters bzw. der Metalleiter meistens im wesentlichen gleich dem Ausdehnungskoeffizienten des Gla- ses.
Die Erfindung zielt auf eine Vergrösserung der mechanischen Festigkeit der Durchführung ab. Eine solche Vergrösserung wird erhalten, wenn, nach der Erfindung, das Isoliermaterial aus einer ganz oder teilweise kristallisierten Glasmasse besteht.
Kristallisiertes Glas kann auf mehrere bekannte Weisen erhalten werden, z. B. durch geeignete Sinterungvon Pulverglas, wobei Kristallisierung an der Oberfläche auftritt, oder durch Verwendung von Pul- verglas, als Ausgangsmaterial, dem eine gewisse Menge, die Kristallisierung einleitende Keimbildung- mittel hinzugefügt ist, oder durch eine Kombination der beiden Verfahren.
Die erhaltene Festigkeit der Durchführung nach der Erfindung lässt sich nicht nur durch die an sich bekannten besseren mechanischen Eigenschaften kristallisierten Glases erklären. sondern muss wahrschein- lichder Tatsache zugeschrieben werden. dass infolge der Zusammenarbeit der kristallinischen Struktur und des Drucks, dem das Isoliermaterial ausgesetzt wird, ein besserer Widerstand gegen mechanische Kräfte erhalten wird.
Es hat sich gezeigt, dass eine noch grössere mechanische Festigkeit erhalten wird, wenn nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung die Oberfläche des Isoliermaterials zwischen dem Ring und dem Leiter bzw. den Leitern auf wenigstens einer Seite eine konvexe Form hat.
Zwei Ausführungsbeispiele von Durchführungen nach der Erfindung und der Verfahren, mittels derer sie erhalten wurden, werden an Hand der Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung stellt Fig. l eine Durchführung dar, bei der eine der Oberflächen des Isolierkörpers eine konvexe Form hat. Fig. 2 zeigt einen aus Glaspulver gepressten Sinterkörper, der bei der Herstellung der Durchführungen nach Fig. 1 oder 3 verwendet werden kann. Fig. 3 gibt eine Durchführung wieder, die sich nur darin von der gemäss Fig. l unterscheidet, dass die Oberfläche des Isolierkörpers auf beiden Seiten im wesentlichen flach ist. Fig. 4 ist eine graphische Darstellung der Viskosität und des Kristallisationsgrades als Funktion der Temperatur ; diese Darstellung dient zur Erläuterung der Verfahren zur Herstellung der Durchführungen nach den Fig. 1 und 3.
Bei den Durchführungen nach den Fig. l und 3sind 1 der Metallring, 2 der Metalleiter und 3 der aus Isoliermaterial bestehende Körper. Wie üblich bei Durchführungen dieser Art ist der lineare Ausdehnungs-
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Isolierkörpers 3. In den vorliegenden Ausführungsbeispielen ist der Ring 1 aus Stahl mit einem Ausdehnungskoeffizienten von 120 x 10-7 je C zwischen 30 und 300 C hergestellt, und der Leiter 2 besteht aus
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Nickeleisen mit einem Ausdehnungskoeffizienten von 95 x 10-7 je oc zwischen 30 und 3000C. Weiter hat, wie auch bekannt, der Ring 1 eine derartige Stärke, dass der Körper 3 tatsächlich unter Druck gehalten wird.
EinGlas, das als Ausgangsmaterial zur Herstellung des Körpers 3 dienen kann, hat beispielsweise die
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niedriger ist als die Schmelztemperaturen dieser Metalle.
Ein Glas einer solchen Zusammensetzung wird gefrittet und gemahlen, bis ein Glaspulver entsteht, dessen Durchschnittskorngrösse in der Grössenordnung von 10 Mikron liegt, während die grössten Körner kleiner als etwa 100 Mikron sind. Von diesem Pulver, gegebenenfalls mit einem Bindemittel gemischt, wird ein Sinterglasstückchen 4 gepresst von der Form, wie in Fig. 2 dargestellt, dessen Aussendurchmesser über die ganze Höhe gerade in den Ring l passt. Der gepresste Körper ist mit einer Bohrung 5 versehen, die nach der unten zu erwähnenden Sinterbehandlung gerade den Leiter 2 durchlassen kann. Der erhaltene gepresste Körper 4 nach Fig. 2 wird darauf bei einer derartigen Temperatur gesintert, dass Kristallisierung nicht oder kaum auftritt.
Darauf werden der Sinterkörper 4, der Metallring 1 und der Metalleiter 2 zu einem Gebilde vereinigt. Wünscht man eine Durchführung, die auf einer Seite flach ist, so wird das Gebilde auf einer flachen Grundplatte angeordnet, die selbstverständlich mit einer Bohrung zum Durchlassen des Leiters 2 versehen ist, wozu gesonderte Halterungsmittel verwendet werden können. Wünscht man aber auch der Unterseite des Körpers 3 eine konvexe Form zu geben, so wird die Form der Grundplatte selbstverständlich dieser Konvexform angepasst.
Das erhaltene Gebilde wird darauf erhitzt, bis der gewünschte Kristallisierungsgrad erreicht ist. Es wird bemerkt. dass es bei der Herstellung wohl bequem, aber nicht notwendig ist, zuerst einen gesonderten Sinterkörper zu bilden. Man kann das gemahlene Glaspulver auch unmittelbar im Raum zwischen dem Ring 1 und dem Leiter 2 anordnen. Die bei der Wärmebehandlung auftretenden Erscheinungen werden an Hand der Fig. 4 näher erläutert.
Längs der Horizontalachse gemäss Fig. 4 ist die Temperatur in C, längs der Vertikalachse auf der linken Seite der Logarithmus der Viskosität T ; und längs der Vertikalachse auf der rechten Seite der Kristallisationsgrad r aufgetragen. Die Kurven a, b und c beziehen sich auf die Viskosität und die Kurve d auf den Kristallisationsgrad.
Der Temperaturbereich von etwa 7500C bis zur Liquidustemperatur von 11000C bildet den Bereich, in dem Kristallisierung auftreten kann. Wie bekannt, ist der Kristallisationsgrad das Ergebnis der Zusammenarbeit von Keimbildungsgeschwindigkeit und Kristallwachsgeschwindigkeit. Zum Erhalten der ge- w-UnschtenDurchfUhrungsgliedersolldas Gebilde einer geeigneten Temperaturbehandlung unterzogen werden.
Findet sehr schnelle Erhitzung statt, so wird die Viskosität nach der Kurve a verlaufen, und es tritt keine Kristallisierung auf. Wird die Erhitzung langsamer durchgeführt, so wird während der Steigerung der Temperatur der Kristallisationsgrad die Viskosität der Glasmasse merklich beeinflussen, so dass die Viskosität nach Kurve b oder Kurve c verlaufen wird.
Infolge der Lage des Kristallisationsbereiches hinsichtlich der Viskositätskurve und unter Einfluss der Oberflächenenergie der Glasmasse können dabei mehrere Formen der Durchführung entstehen. Bei einer zu einem Verlauf der Viskosität nach der Kurve b gehörenden Temperaturbehandlung entsteht die flache Einschmelzung nach Fig. 3. Bei Erhitzung über etwa 10500C tritt keine Kristallisierung auf.
Ist die Temperaturbehandlung derart gewählt, dass die Viskosität etwa nach der Kurve c verläuft, so entsteht, wenn nicht höher als bis etwa 10500C erhitzt wird, die Form nach Fig. 1. Es zeigte sich, dass dies ler Fall war. wenn im Temperaturbereich von etwa 750 bis etwa 9500C die Erhitzungsgeschwindigkeit weniger als 500C je Minute betrug.
Wurde diese Erhitzungsgeschwindigkeit überschritten, so entstand eine Durchführung der Form nach : ig. 3.
Aus Fallkugelversuchen geht hervor, dass die Durchführung mit der Form nach Fig. l beträchtlich 'ester ist als diejenige nach Fig. 3. Bei diesen Versuchen wurde nur der Metallring 1 festgehalten. Im Falle ier KonstruktionnachFig. 1 trat keine Beschädigung auf, wenn man auf der konvexen Seite der Durchfühung eine Stahlkugel von 2, 5 cm Durchmesser von einer Höhe von 100 cm auf den Leiter 2 fallen liess.
! ei der Konstruktion nach Fig. 3 zeigte sich, dass Risse im Isolierkörper auftraten, wenn eine Fallhöhe von i0 cm überschritten wurde. Zum Vergleich wird bemerkt, dass bei Verwendung nicht kristallisierten Glases
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unter den gleichen Druckspannungen schon Risse auftreten bei einer viel kleineren Fallhöhe, z. B. von etwa 20 cm.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Durchführung, bestehend aus einem Metallring, der wenigstens einen Metalleiter umschliesst, wobei der Raum zwischen dem Ring und dem Leiter bzw. den Leitern ein Isoliermaterial enthält, dessen Ausdehnungskoeffizient kleiner ist als derjenige des Metalles des Ringes, dadurch gekennzeichnet, dass das Isoliermaterial aus einer ganz oder teilweise kristallisierten Glasmasse besteht.