CH179869A - Elektrodeneinführung für elektrische Vakuumentladungsapparate mit metallenem Vakuumgefäss, insbesondere für Quecksilberdampfgleichrichter. - Google Patents

Description

      Elektrodeneinführung    für elektrische     Vaknumentladungsapparate    mit metallenem       Vakuumgefäfi,    insbesondere für     Quecksilberdampfgleichrichter.       Eine betriebssichere     Elektrodeneinfüh-          rung    für     Vakuumentladungsapparate    mit       ,Metallgefäss    ist sehr schwer herzustellen;  insbesondere ist dies der Fall, wenn das Me  tallgefäss einer Formation mit     300    bis       400"    C unterworfen werden soll, um dauernd  von der Pumpe getrennt werden zu können.  



  Es sind bereits einige Konstruktionen  bekannt geworden, die den zu stellenden  Anforderungen wenigstens betrieblich an  nähernd gewachsen sind. Bei den bekannten  Konstruktionen sind aber besondere Stütz  vorrichtungen erforderlich, um das beson  ders bei grösseren Stromstärken sehr erheb  liche Gewicht der Elektroden aufzunehmen,  da die eigentlichen vakuumdichten Verbin  dungen hierzu nicht in der Lage sind. Durch  derartige, zur mechanischen Abstützung die  nende Stützvorrichtungen werden aber die  Kosten der Einführung ziemlich erheblich  erhöht.    Weiterhin sind     Elektrodeneinführungen     vorgeschlagen worden, bei denen ein mit den  angrenzenden Metallteilen (stromeinführen  der Leiter und Gefässwandung) verbundener  Isolierkörper das Gewicht der Elektroden  unmittelbar trägt.

   Es ist aber bisher noch  nicht möglich gewesen, Verbindungen zwi  schen dem Isolierkörper und dem stromein  führenden Leiter     bezw.    den Gefässwandun  gen herzustellen, welche dauernd vakuum  dicht bleiben und in der Lage sind, das Ge  wicht der Elektroden zu tragen, so dass man  auf     Elektrodeneinführungen    dieser Art trotz  ihrer grossen Einfachheit und der damit ver  bundenen Billigkeit verzichten musste.

   Die  bisherigen Misserfolge sind nach eingehen  den Versuchen des Erfinders     in    erster Linie  darauf zurückzuführen, dass man für die  miteinander zu verbindenden Teile nicht die  richtigen Materialien     bezw.    ungeeignete Ver  bindungsmittel verwendete     und    bei der Wahl      der Haftflächen zwischen den zu verbinden  den Teilen den Materialeigenschaften nicht  genügend Rechnung getragen hat.  



  Gemäss der Erfindung wird     nun    bei einer       Elektrodeneinführung,    bei der ein mit den  angrenzenden Metallteilen     verbundener        Iso-          lierkörper    das Gewicht der Elektrode unmit  telbar trägt, eine mechanisch genügend feste,       hochvakuumdichte    und hitzebeständige Ver  bindung     zwischen    dem Isolierkörper und  den     Gefässwandungen        bezw.    der Stromein  führung dadurch erreicht, dass als     Isolier-          körper    ein     Steatitrohr    vorgesehen ist,

   gegen  dessen Mantelflächen die vakuumdicht zu       befestigenden    Metallteile mit einer zylindri  schen Haftfläche anliegen, deren Höhe in  der Achsrichtung kleiner als ihr Durch  messer ist, und dass die Metallteile aus einem  Material bestehen, dessen Ausdehnungs  koeffizient     mindestens    angenähert mit dem  jenigen des     Steatits    übereinstimmt.  



  Die     Verbindung    des     Steatitkörpers    mit  den angrenzenden Metallteilen kann ent  weder durch einen     Schmelzfluss    aus einem  glasartigen Material oder durch     einen        Brenn-          und        Sinterprozess    hergestellt werden.  



  Die Grösse der Haftflächen kann derart  bemessen werden, dass die an den vakuum  dichten Verbindungsstellen auftretenden me  chanischen Beanspruchungen ohne weitere       Abstützung    der Elektrode aufgenommen  werden können. Unter gewissen Umständen  ist es zweckmässig, den Ausdehnungskoeffi  zienten der an den     Steatitkörper    angrenzen  den Metallteile etwas grösser als derjenige  des     Steatits    ist. Man erreicht hierdurch eine  die Dichtigkeit und Festigkeit fördernde       Schrumpfwirkung.     



  Die durchgeführten umfangreichen Ver  suche haben ergeben, dass sich auf diese  Weise eine     Elektrodeneinführung    herstellen  lässt, bei welcher der Isolator tatsächlich das  Gewicht der Elektroden trägt, ohne dass ein       Undichtwerden    oder sogar     Reissen    der Ver  bindungsstellen eintritt.  



  Wird die erfindungsgemässe Elektroden  einführung für Apparate benutzt, die mit  Quecksilberdampf arbeiten, also insbesondere    für     Quecksilberdampfgleichrichter,    so ist es  erforderlich, dass die mit dem Isolierkörper  zu verbindenden Metalle gegenüber Queck  silber widerstandsfähig sind oder einen  gegen     Queksilber    widerstandsfähigen Über  zug erhalten.  



  Von besonderem Vorteil ist die Anwen  dung der erfindungsgemässen     Elektrodenein-          führungen    bei     Vakuumentladungsapparaten     mit einem metallenen Vakuumgefäss, das  dauernd von der Pumpe abgetrennt und bei  höheren     Temperaturen    (in der Grössenord  nung von 300 bis 400   C) entgast worden  ist.  



  Anhand der beiliegenden Zeichnung soll  die Erfindung näher erläutert werden.  



  Die     Fig.    1 und 2 stellen im Schnitt zwei  verschiedene Ausführungsbeispiele einer       Elektrodeneinführung    gemäss der Erfindung  dar.  



  1 ist der Hohlzylinder aus     Steatit.        Stea-          tit    hat gegenüber Porzellan den Vorteil  höherer mechanischer Festigkeit, vor allem  aber den Vorteil eines grösseren Ausdeh  nungskoeffizienten, und zwar eines solchen,  der demjenigen geeigneter, an sich bekannter  Glas- oder Eisensorten gleichkommt. Unter       Steatit    ist bekanntlich ein durch Brennen  von     Magnesiumsilikaten    entstehendes kera  misches Produkt zu verstehen; als Aus  gangsmaterial dient im allgemeinen Speck  stein     (Talcum).     



  In das obere Ende des     Steatitzylinders    1  ist ein Ringflansch ? aus Metall     eingebettet.     In ähnlicher Weise ist auf die Aussenseite  des     Steatitkörpers    ein Metallring 3 aufge  bracht. Die Ringe 2 und 3 bestehen     ans     einem Metall, dessen Ausdehnungskoeffi  zient mit demjenigen des     Steatits    möglichst  ' nahe übereinstimmt. Es ist bekanntlich mög  lich,     den'in    der Gegend von 11 bis 12 Million  stel pro Grad liegenden Ausdehnungskoeffi  zienten von reinem Eisen durch Zusätze von  Nickel oder Chrom oder     Vanadium    auf  Werte unter 10 Millionstel pro Grad herab  zumindern.

   An Stelle eines dieser Zusatz  metalle können auch deren mehrere     zur    Her  abminderung des Ausdehnungskoeffizienten      dem Eisen zugesetzt werden. An Stelle von  Eisenlegierungen kann man ferner auch Le  gierungen von Chrom mit Nickel verwenden.  Wesentlich ist stets nur, dass durch die Le  gierung der Ausdehnungskoeffizient des       Metalles    in die Nähe des Ausdehnungs  koeffizienten des verwendeten     Steatitkör-          pers    gebracht wird.  



  Der     Steatitkörper    1 und die an ihn an  schliessenden Metallringe 2 und 3 werden da  durch vakuumdicht miteinander verbunden,       lass        di        E:    Metallteile in die noch ungebrannte       Steatitmasse    eingebettet werden. Bei dem  nachfolgenden Brennen tritt dann eine va  kuumdichte     Versinterung    zwischen dem       Steatit    und den Metallteilen ein. Nachdem  auf diese \eise der     Steatitkörper    mit den  Ringflanschen 2 und 3 vakuumdicht ver  bunden ist, wird der die Elektrode 5 tra  gende stromeinführende Leiter 4 mit dem  Ringflansch 2 verschweisst.

   Schliesslich wird  der Ringflansch 3 mit der eigentlichen     Ge-          f-sswandung    7 vakuumdicht, zum Beispiel  durch Schweissen, verbunden. Um das Ver  schweissen zu erleichtern, ist eine Schweiss  fuge 6 vorgesehen. Die     Stromzuführungs-          leitung    wird in der Bohrung 8 des Leiters 4  befestigt.  



  Bei der Ausführung gemäss der     Fig.    2  erfolgt die Verbindung zwischen dem     Stea-          titkörper    1 und den Metallringen 2 und 3  durch Einschmelzen eines Schmelzflusses 9  aus Glas; unter einem     Glasfluss    ist hierbei  auch ein     Emaillefluss    zu verstehen.

       Ein.     derartiger     Schmelzfluss    lässt sich sehr gut  mit dem Metall und dem fertig gebrannten       Steatitkörper        verschmelzen,    da der Schmelz  punkt des Schmelzflusses in der Regel un  terhalb des     Erweichungspunktes    des     Stea-          tits    liegen wird. Das Glas ist so zu wählen,  dass sein Ausdehnungskoeffizient ungefähr  mit dem des     Steatits    und der Metallteile  übereinstimmt.

      Die Zwischenteile 2 und 3 sind bei den  in den     Fig.    1 und 2 dargestellten Ausfüh  rungen deswegen vorgesehen, weil die Ver  bindung des     Steatitkörpers    mit den angren-         zenden    Metallteilen in einem besonderen  Ofen vorgenommen werden muss, während  die Schweissverbindung der Metallteile mit  dem stromführenden Leiter     bezw.    den Ge  fässwandungen ohne weiteres an Ort und  Stelle vorgenommen werden kann.

   Ausser  dem können diese relativ kleinen Zwischen  teile aus in Bezug auf ihren Ausdehnungs  koeffizienten günstigen Metallen     wie,Chrom-          nickellegierungen    ohne grosse Mehrkosten  hergestellt werden, während eine Herstel  lung des ganzen Gefässes aus derartigen Me  tallen praktisch ausgeschlossen ist.

Claims (1)

1. PATEN TANSPRUC33 Elektrodeneinführung für elektrische Vakuumentladungsapparate mit metallenem Vakuumgefäss, insbesondere für Q,uecksilber- dampfgleichrichter, bei der ein mit den an grenzenden Metallteilen (stromeinführender Leiter und Gefässwandung) verbundener Iso- lierkörper das Gewicht der Elektrode un mittelbar trägt, dadurch gekennzeichnet, dass als Isolierkörper ein Steatitrohr vorge sehen ist,

   gegen dessen Mantelflächen die vakuumdicht zu befestigenden Metallteile mit einer zylindrischen Haftfläche anliegen, deren Höhe in der Achsrichtung kleiner als ihr Durchmesser ist, und dass die Metallteile aus einem Material bestehen, dessen Aus dehnungskoeffizient mindestens angenähert mit demjenigen des Steatits übereinstimmt. UNTERANSPRÜCHE:

   1. Elektrodeneinführung nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Steatitkörper mit den angrenzenden Me tallteilen durch einen Schmelzfluss aus einem glasartigen Material vakuumdicht verbunden ist. 2. Elektrodeneinführung nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Steatitkörper mit den angrenzenden Me tallteilen durch einen Brenn- und Sinter- prozess vakuumdicht verbunden ist.

   3. Elektrodeneinführung nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Grösse der Haftflächen derart bemessen ist, dass die an den vakuumdichten Ver bindungsstellen auftretenden mechani schen Beanspruchungen ohne weitere Ab stützung der Elektrode aufgenommen werden können. 4. Elektrodeneinführung nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallteile aus einer Eisenlegierung be stehen, deren Ausdehnungskoeffizient an nähernd mit demjenigen des Steatits übereinstimmt.

   5. Elektrodeneinführung nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallteile aus einer Chromnickellegie- rung bestehen, deren Ausdehnungskoeffi zient annähernd mit demjenigen des Stea- tits übereinstimmt. 6.

   Elektrodeneinführung nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Steatitkörper zwei Metallringe durch Einfügung eines Schmelzflusses aus glas artigem Material vakuumdicht befestigt sind, von denen der eine mit den eigent lichen Gefässwandungen und der andere mit dem stromeinführenden Leiter va kuumdicht verschweisst ist.

   7. Elektrodeneinführung nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Steatitkörper zwei Metallringe durch einen Brenn- und Sinterprozess vakuum dicht befestigt sind, von denen der eine mit den eigentlichen Gefässwandungen und der andere mit dem stromeinführen den Leiter vakuumdicht verschweisst ist.

   B. Elektrodeneinführung nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausdehnungskoeffizient der an den Stea- titkörper angrenzenden Metallteile etwas grösser ist als diejenige des Steatits. 9. Elektrodeneinführung nach Patentan spruch, gelzennzeichnet durch den Einbau in einen Vakuumentladungsapparat mit metallenem Vakuumgefäss, das dauernd von der Vakuumpumpe abgetrennt und bei höheren Temperaturen, in der Grössen ordnung von 300 bis 400 C entgast worden ist.