Elektrodeneinführung für Vakuumentladungsapparate mit metallenem Vakuumgefäss. Die Erfindung bezieht ;sieh auf eine Elek- trodeneinfü.hrung für Vakuumentladungs- apparate, zum Beispiel Q,ueoksilberdampf- gleichrichter, mit metallenem Vakuumgefäss.
Die vakuum- und isolationstechnisch ein wandfreie Einführung der Elektroden hei Vakuumentladungs.gefässen mit metallenem Vakuumgefäss, zum Beispiel bei Gleichrieh- tern, Wechselrichtern, Umrichtern usw., be reitet bek anntlieh erhebliche fabrikatorische Schwierigkeiten. Diese Schwierigkeiten sind besonders dann gross,
wenn es sich um Ent- ladungsappa.rate handelt, bei denen, wie neuerdings mehrfach vorgesehlagen ist, !das metallene Vakuumgefäss vor der Inbetrieb nahme vollständig von der Pumpe getrennt wird.
Da in einem solchen Falle ein nach trägliches Evakuieren des Vakuumgefässes nicht mehr möglich ist und das Vakuum in dem Gefäss für praktisch unbegrenzte Zeiten aufrechterhalten bleiben und unter Umstän den durch sich aus dem Betrieb ergebende Wirkungen sogar noch verbessert werden soll, mu.ss unbedingt dafür Sorge getragen werden, dass nicht nur das Gefäss selbst absolut hochvakuumdicht ist, sondern dass auch sämtliche Einführungen in dieser Be ziehung einwandfrei sind.
Die durch diese Forderung entstehenden Schwierigkeiten wer .den noch weiter dadurch vergrössert, ,dass das von der Pumpe getrennte Vakuumgefäss bei einer Temperatur von<B>200'C</B> und mehr, in der Regel bei einer Temperatur von<B>300</B> bis 400'C, entgast wird.
Derartigen Tempera- turen sind die Dichtungen, welche man bis her in der Regel für die E.lektrodeneinfüh- rungen verwendet hat, nicht gewachsen, so dass gerade auf dem Gebiete der Elektroden- einführungen durch .die neuen pumpenlosen Entladungsapparate neue Probleme entstan- den sind.
Den Gegenstand der Erfindung bildet nun eine Elektrodeneinführung, welche sämt lichen vorstehend angegebenen Forderungen gewachsen ist. Hierbei ist von einer Elek- trodeneinführung ausgegangen, bei der das Gewicht der Elektroden von einem mit dem Gefäss verbundenen Isolierkörper aus kera mischem Material getragen wird, durch wrel- chen der stromeinführende Leiter geführt ist.
Gemäss .der Erfindung werden nun zur Her stellung einer hochvakuumdieliten, .das Ge wicht der Elektroden tragenden Verbindung zwischen dem Isolierkörper und den angren zenden Metallteilen (stromführender Leiter bezw. Gefässwandung) :
an den miteinander zu verbindenden Stellen ta.sehenartige Auf fangbehälter gebildet, die mit einemSchmelz- fluss ausgefüllt werden, der praktisch den selben Ausdehnungskoeffizienten hat wieder Isolierkörper. Als Material für den,Sehmelz- fluss kann man zum Beispiel Glas oder Emaille verwenden, und für den Isolierkör- per eignet sich besonders Steatit,
welches Material praktisch den gleichen Ausdeh nungskoeffizienten hat, wie ihn die für die Herstellung des Schmelzflusses geeigneten Glas- oder Emaillesorten aufweisen und dem sich auch die angrenzenden Metallteile an passen lassen. Unter Steatit ist bekanntlich ein durch Brennen von Magnesiumsilikaten entstehendes kera.misches Produkt zu ver stehen. Als Ausgangsmaterial dient im all gemeinen Speckstein (Taleum).
An Stelle eines .Schmelzflusses aus Glas oder Emaille kann in gewissen Fällen. .der Isolierkörper mit den angrenzenden Metall teilen auch .durch Zwischenlagen aus Sulfid, insbesondere Eisensulfid, oder einem son stigen gleichwertigen kristallinen Material verbunden werden. Es hat sich nämlich ge zeigt, dass Sulfide. zum Beispiel Schwefel eisen, sowohl mit Eisen und Eisenlegierun gen, als auch mit keramischem Material, wie @Steatit, eine ausserordentlich feste und nicht spröde Verbindung eingehen.
Die Verbindungsstellen zwischen dem Isolierrohr und den angrenzenden Metall teilen werden zweckmässig auf die gleiche Seite des Isolierrohres, vorzugsweise auf seine Aussenseite, gelegt. Weiterhin kann man das Isolierrohr sich über die Verbin dungsstelle mit der Gefässwa,üdung heraus in den Entladungsraum hinein erstrecken lassen. Durch die vorstehend angegebenen Mass nahmen erreicht man,
da.ss die Gefahr un erwünschter Entladungen zwischen den Ver bindungsstellen Isolierkörpermetall einerseits und Schmelzflussmeta.ll anderseits ausge- schaltet ist.
Weiterhin wird das Ansetzen unerwünschter Ladungen an ,dem Elektro- denschaft verhütet, so da.ss die Charakteristik der Entladungsbahn (Lage der Anodenstirn flächen gegenüber einem Steuergitter, Ent- ionisierungskörper usw.) unverändert bleibt.
Bei genügend grosser Verlängerung des Iso lierrohres über seine Verbindungsstelle mit der Gefässwandung hinaus wird mit Sicher heit erreicht, dass auch innerhalb des Vakuumgefässes Entladungen zwischen den Verbindungsstellen I.solierkörpermetall und Schmelzflussmetall nicht auftreten können; zweckmässig ist die Verläugerung des Iso lierrohres mindestens gleich der kürzesten mittleren Entfernung der Verbindungsstelle.
Zwecks Erhöhung der Festigkeit empfiehlt esi sich, den stromeinführenden Leiter durch ein Einsatzstück<I>gegen</I> waag echte Bewe gungen in dem Isolierrohr abzustützen. Das Isolierrohr selbst wird dann ebenfalls gegen waagrechte Bewegungen innerhalb eines das Isolierrohr umgebenden Schutzrohres, zum Beispiel eines an sich bekannten Anoden rohres, abgestützt. Auf diese Weise wird der Elektro,denscha.ft auch bei Kräften in waagrechter Richtung genau und praktisch unveränderbar in seiner Lage festgehalten.
Beanspruchungen in senkrechter Richtung werden durch elastische Zwis chenglieder, die zwischen den Isolierkörper und den otrom- einführenden Leiter bezw. die Gefässwan- dun2 ein2@eschaltet werden, aufgenommen.
Die vorstehend beschriebenen Elektroden einführungen können für alle Elektroden eines Vakuumentla.dungsapparates benutzt werden, also für die Hauptanoden, Erreger anoden, Zündelektroden und den stromein führenden Leiter für die Kathode.
Anhand der beiliegenden Zeichnungen sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert werden.
Abb. 1 zeigt eine Anodeneinführung; Abb. 2 zeigt eine Kathodeneinführung; Abb. 3 stellt eine zweite Ausführun.gs- form einer Kathodeneinführung .dar;
Abb. 4 zeigt eine zweite Ausführungs- form einer Anodeneinführung, Abb. 5 eine dritte Ausführungsform einer Anodeneinführung; Abb. 6 stellt eine dritte Ausführungsform einer Kathodeneinführung dar;
Abb. 7 zeigt die Gesamtansicht eines Quecksilberdampfgleichrichters mit von der Pumpe getrenntem, künstlich gekühltem metallenen Vakuumgefäss und Elektrodenein- führung gemäss der Erfindung.
In Abb. 1 ist 1 der mittlere zylindrische Wandungsteil eines metallenen Vakuum gefässes, der die Entladungsbahn enthält.
ist -der Gefässdeckel, durch den hindurch die einzelnen Anoden und sonstigen Elektro den geführt werden sollen. 3 ist der eigent liche Anodenkürper, der von dem zum Bei spiel aus Eisen bestehenden Metallstabe 6 getragen wird. Die Befestigung des Anoden körpers .3 in dem stromeinführenden Leiter 6 erfolgt mit Hilfe eines Molybdänstiftes 5, auf den die Anode durch einfaches Auf stecken aufgepasst ist.
Der Metallstab 6 ist von einem Isolierrohr 4 aus keramischem Haterial, zum Beispiel aus Stcatit, umgeben, das bis in die unmittelbare Nähe der Rück seite der Anode 3 reicht und in eine Aus- nehmung dieser Anode eingreift.
Zur Her- ctellung der hochvakuumdichten Verbindung zwischen dem Isolierrohr 4 und dem Elek- trodenscha:ft 6 bezw. dem Gefässdeckel 2 sind auf das Isolierrohr 4 zwei Hülsen 8 bezw. 15 aufgeschoben, die sieh in eng an die Isolierrohrwandung anschliessende Lappen 9 bezw. 13 fortsetzen, so dass nach oben offene Taschen entstehen. In diese wird von oben ein Glasring oder ein Glasröhrchen gelegt. das .dann geschmolzen wird.
Hierdurch ent- teht ein verhältnismässig breiter Glasring 10 bezw. 14 zwischen dem,Steatitrohr und -den Metallhiilsen 8 bezw. 15. An Stelle eines Glasflusses kann auch ein anderer geeigneter Schmelzfluss gewählt werden. Ferner kann auch das Ausfüllen der Taschen durch ein faches Ausgiessen erfolgen.
Jedenfalls ist das Material für den .Schmelzfluss so zu wäh len, dass sein Ausdehnungskoeffizient mög lichst nahe, jedenfalls auf 1. 10-6 genau, mit demjenigen .des Isolierrohres 4 aus .Steatit übereinstimmt. Das Material für die Hül sen 8 und 15 ist entweder so zu wählen, dass sein Ausdehnungskoeffizient in der Nähe von demjenigen des Schmelzflusses und. des Steatits liegt,
oder dass er etwas grösser ist, um zwecks Erhöhung-der Festigkeit eine ge wisse Schrumpfwirkung zu erzielen. Es ist bekanntlich möglich, den in der,Gegend von 11 bis 12 Millionstel pro Grad liegenden Ausdehnungskoeffizienten von reinem Eisen durch Zusätze von Nickel, Chrom oder Vana- ,dium auf Werte unter 10 Millionstel pro Grad herabzumindern.
An Stelle eines dieser Zusatzmetalle können auch deren mehrere zur Herabminderung des Ausdehnungs- koeffizienten dem Eisen zugesetzt werden. An Stelle von Eisenlegierungen kann man ferner auch Legierungen von Chrom mit Nickel verwenden.
In der Regel wird es auf diese Weise möglich sein, die Ausdehnungs koeffizienten der drei miteinanäer zu verbin denden Materialien in der gewünschten Weise aufeinander abzu@sti-mmen. Das freie Ende der Hülse 8 ist entweder unmittelbar oder unter Zwischenfügung eines nach- giebigen Metallteils 11 mit dem Elektroden schaft 6 vakuumdicht, zum Beispiel durch Schweissen, verbunden.
In ähnlicher Weise wird das freie Ende der Hülse 15 unmittel- bar oder mit Hilfe einer elastischen, metal lenen Ringscheibe 16 mit dem Gefässdeckel 1 verschweisst.
Bei dem Ausführungsbeispiel ist die Verschweissung nicht- unmittelbar mit der Gefässwand vorgenommen, sondern die Ringscheibe 16 ist am obern Ende eines Rohres 12 durch Schweissen befestigt,
das seinerseits mit dem Gefässdeckel 2 ver schweisst ist. Die ganze Elektrodeneinfüh- rung ist also leicht elastisch in dem Rohr 12 gelagert, an welchem ausserdem mit Hilfe eines Winkelstückes ein Anodenschutzrohr 19 befestigt ist. Das Material für die ela- stischen Ringflansche 11 und 16 ist zweck mässig ebenfalls so zu wählen,
dass sein Aus dehnungskoeffizient mit denjenigen der Hül sen- der Sohmelzflüsse und des Isolierrohres übereinstimmt.
Wie die Abb. 1 zeigt, liegen die beiden Verbindungsstellen an der Aussenseite des Isolierohres. Infolgedessen und der Verlän gerung des Isolierohres bis in :den Ent ladungsraum herein sind die ein verschie- denes Potential aufweisenden Metallteile im Innern des Entladungsraumes durch eine lange Strecke Isoliermaterial voneinander ge trennt, so dass Überschläge mit Sicherheit vermieden werden.
An der Aussenseite liegen die Verbindungsstellen zwar näher an:ein- and:er, aber im freien Aussenraum lässt sich die Gefahr unerwünschter Überschläge ohne weiteres beherrschen.
Um zu vermeiden, dass die schwere Elek trode durch irgendwelche Umstände, zum Beispiel während des Transportes, waag rechte Bewegungen ausführt, die zu einer Beschädigung der Dichtung führen können, ist in einer Ausnehmung des Elektroden schaftes eine Scheibe 17 eingesetzt, welche die Elektrode innerhalb des Isolierrohres ab stützt.
In gleicher Weise ist in eine Aus- nehmung des Isolierohres 4 eine weitere Scheibe 18 eingesetzt, durch welche das ganze Isolierrohr zusammen mit der Elek trode an waagrechten Schwingungen inner halb des Anodenrohres 19 verhindert wird.
Die in Abb. 2 dargestellte Kathodenein führung entspricht prinzipiell der Anoden einführung nach Abb. 1. Der Elektroden schaft ist mit 44 bezeichnet. Er trägt an seinem obern Ende Kühlflächen 47 und an seinem untern Ende einen Ansatzteil 3:4, :der zur Vergrösserung :der Kontaktfläche mit Bohrungen versehen ist. An :dem. Ansatzteil 34 sind Federn 27 vorgesehen, welche sieh gegen die das Kathodenquecksilber enthal tende Schale anpressen.
Der Elektroden schaft 44 besteht aus Kupfer und ist zum Schutz gegen das Quecksilber von einem Eisenrohr 45 umgeben. An seinem untern Ende ist er in den Eisenbolzen 50 hart ein- gelötet. Dieser Bolzen 50 ist mit dem un tern Ende des Eisenrohres 45 verschweisst.
Der ganze stromeinführende Leiter ist auch hier durch das vorzugsweise aus Steatit be- :5tehende Isolierrohr 46 geführt. Zur Verbin dung des stromeinführenden Leiters 44, 45 1-ezw. des Gefässdeckels \? mit dem Isolier- rohr 46 dienen die elastischen Ringflanschen 38 und 43.
Diese sind einerseits mit dem obern Ende des Eisenrohres 45 bezw. der Gefässsvan:dung 2 und anderseits mit den hülsen 37 bezw. 42 verschweisst. Diese setzen sich in eng gegen die Isolierwandun- gen ansitzende Lappen 39 bezw. 41 fort und bilden genau so wie bei der Ausführung ge mäss Abb. 1 nach oben offene Taschen,
die zur Aufnahme des Schmelzflusses 36 bezw. 40 dienen. Bei dem gezeichneten Ausfüh rungsbeispiel ist der elastische Ringflansch 43 nicht unmittelbar mit der Gefässwandung verschmolzen, sondern an einem metallenen Einsatzrohr 21 befestigt, das seinerseits mit dem Gefässdeckel \? verschweisst ist. Die ganze Einführung -ist demnach in dem Rohr 21 elastisch gelagert.
Das Isolierrohr 46 ist zur Vermeidung von Überschlägen in den Entladungsraum hinein verlängert, und zwar zweckmässig um mindestens ein Stück, das etwa gleich dem mittleren Abstand der beiden Verbindungs stellen ist. Es setzt sich .dann in ein Quarz rohr 35 fort, das bis zu dem Ansatzstück 34 herabreicht.
Zur Verhinderung von waagrechten Be wegungen der schweren Einführung ist das Quarzrohr 35 mit Hilfe einer Einsatzscheibe 48 an dem Metallrohr 21 abgestützt. Ferner wird das Eisenrohr 45 durch einen Feder ring 49 oder eine sonstige Abstützung an Bewegungen innerhalb des Quarzrohres 35 verhindert.
In manchen Fällen ist es zweckmässig, die zur Aufnahme --des Schmelzflusses die nenden taschenartigen Auffangbehälter durch Aussparungen indem Isolierkörper selbst zu bilden.
Über die Stellen, an denen sich die Aus sparungen im Isolierrohr befinden, wird dann vorteilhaft je ein die Aussparung vor zugsweise nach beiden Seiten hin (in achsialer Richtung) überragender Metallring gescho ben, der einerseits, vorzugsweise unter Zwischenfügung eines zweckmässig mind-e- sten.s an seinem Rande elastischen Zwischen stückes aus Metall, mit dem stromeinführen den Leiter bezw. der Gefässwand hoch vakuumdicht, zum Beispiel durch Schweissen,
verbunden ist und anderseits mit dem Isolier- rohr durch den Schmelzfluss in hochvakuum- dichter Verbindung steht. Der Durchmesser der Metallringe ist zweckmässig so .gewählt praktisch .gleich dem Durchmesser des Iso- lierrohres), dass die zwischen den nicht aus gesparten Teilen des Isolierrohres und dem Metallring verbleibenden (sehr engen)
Zwi schenräume bei Erhitzen des @Schmelzfluss- materials über den .Schmelzpunkt hinaus von dem Schmelzfluss durchdrungen und aus gefüllt werden. Befinden sich, wie es bei der bevorzugten Ausführung der Erfindung der Fall ist, die Aussparungen auf einer Seite, insbesondere auf der Aussenseite des Isolierrohres, soll also der innere Durch messer der Metallringe mindestens an nähernd gleich dem äussern Durchmesser des Isolierrohres sein.
Die aclisiale Länge der Aussparung und der Metallringe sind vor- teilbaft so zu wählen, dass ,die mechanischen Beanspruchungen wenigstens in zur Ver- schmelzungsstelle tangentialer Richtung (ohne weitere Abstützung der Elektrode) von den Verbindungsstellen aufgenommen werden können.
In den Abb. 3 bis 6 sind Elektrodenein- führungen dieser Art dargestellt.
Im einzelnen zeigt Abb. 3 eine hoch vakuumdichte Kathodeneinführung. Zu ihrer Herstellung dient ein Isolierrohr 117, zum Beispiel aus Steatit, mit den Aussparungen 11.ä und 11-9 in Verbindung mit Metall ringen 1'20 bezw. 1.21. Die Verbindungen zwischen den Metallringen 120 bezw. 121 durch den Schmelzfluss mit dem Isolierrohr <B>1.17</B> werden ebenso wie bei den Ausfüh rungen nach den Abb. 1 und 2 hergestellt.
Zur Verbindung des Metallringes 120 (durch Verschweissen) mit der Gefässwand 1 dient ein elastisches Zwischenstück 122. Der Metallring 121 ist durch das Zwischenstück 123 mit dem metallenen Boden 12,4 (eben falls durch .Schweissen) verbunden. An der Aussenseite des Bodens 124 ist ein Leiter 125 angeschweisst, durch den hindurch die Stromzuführung zu dem Kathodenqueck- siIber 26 erfolgt.
Ein Quarzzylinder 127 dient dazu, das Isolierrohr und die angren zenden Teile gegen den Liehtbo.gen zu schützen.
Die in den Abb.4 und 5 dargestellten Anodeneinführungen stimmen im Prinzip mit der Anodeneinführung nach der Abb. 1 überein. Die .gleichen Buchstaben bezeichnen daher auch gleiches. Die Bildung der zur Aufnahme des Schmelzflusses dienenden taschenförmigen Fangbehälter erfolgt jedoch bei den Einführungen nach,den Abb. 4 und 5 mit Hilfe zweier kreisringförmiger Ausspa rungen 51 und 5-2.
Die Aussparung 51 dient zur hochvakuumdichten Verbindung des Iso- lierrohres 4 mit dem E.lektrodenschaft 6. Über sie ist ein kappenförmiger Metallring 53 geschoben, der auf seiner .ganzen achsialen Länge gleichbleibenden Durchmesser (innen und aussen) besitzt und so bemessen ist, ,dass er die Aussparung 51 nach beiden Seiten hin um ein gewisses, genügend .grosses Stück überragt, dessen achsiale Länge etwa ,gleich der der Aussparung ist.
Die Kappe 53 ist auf das Isolierrohr 4 aufgepasst; der innere Durchmesser der Kappe 5,3 ist praktisch gleich dem äussern Durchmesser des Isolier- rohres 4. An ihrem obern Ende 54 ist die Kappe 53 mit dem Elektrodenschaft 6 ver schweisst. Die Kappe 53 kann aus einem Stück bestehen oder aus zwei Teilen her gestellt sein, die zum Beispiel durch Schweissen vereinigt sind.
Vor dem Ver schweissendes Teils 54 mit dem Elektro:den- schaft 6 wird der durch die Aussparung 51 gebildete Ringraum mit.Schmelzflussmaterial ausgefüllt, vorzugsweise mit Glas. Das Glas wird in Pulver- oder Körnerform in den Ringraum eingebracht. Besonders vorteilhaft ist es, auf das obere Ende des Isolierrohres 4 Einen Glasring aufzustecken, der so bemessen ist, da.ss er im wesentlichen den Ringraum vollständig ausfüllt.
Das Material für die Metallkappe 53, vorzugsweise eine Eisen- Nickel-Legierung, ist auch hier so zu wäh len, dass sein Ausdehnungskoeffizient ent- Eveder zumindest annähernd gleich dem Aus dehnungskoeffizienten des Glases und des Isolierrohrmaterials ist, oder aber etwas grösser, um eine Schrumpfwirkung zu er zielen.
Die Verbindung zwischen dem Isolier- rohr 4 und der Gefässwand 2 ist in ähn licher Weise beschaffen. Zu ihrer Herstel lung dient die Aussparung 52 in Verbindung mit dem darübergeschobenen Metallring 55, der die Aussparung 52 beiderseitig um ein gewisses Stück überragt. Durch die Aus spa=rung 52 wird wiederum ein kreisring förmiger Hohlraum gebildet,
der beim bezw. vor dem Aufschieben des Metallringes 55 mit Schmelzflussmaterial (Glas in Pulver- oder Körnerform) angefüllt worden ist.
Be sonders vorteilhaft ist es auch für diese Ver bindungsstelle, das schmelzflussmaterial in Form eines Ringes (Glasringes) in den Hohl raum einzubringen, und zwar wird hierzu bei dieser nicht am Ende des ;Steatitrohres gelegenen Verbindungsstelle ein zweiteiliger Glasring verwendet. Die beiden Teile des Glasringes werden von zwei Seiten her um das Isolierrohr 5 herumgelegt.
Zur Verbindung des Metallringes 55 mit der Gefässwandung 2 dient das Zwischen stück 56. Sein oberer, flanschartg umgebo gener Teil ist mit der Gefässwandung 2 ver- scllw eisst. Der Metallring 55 und das Zwischenstück 56 können ebenfalls durch Schweissen oder auf ähnliche Weise mitein ander verbunden sein oder aber aus einem einzigen Stück bestehen. Das Material des die Aussparung 52 ausfüllenden Schmelz flusses, des Metallringes 55 und des Zwischen stückes 56 wird ebenso gewählt,
wie es be reits für die andere Verbindungsstelle an gegeben wurde.
Wie bereits erwähnt, kann .bei den be schriebenen Ausführungsformen der Ausdeh- nungskoeffizient der Metallteile etwas grösser als derjenige des Schmelzflusses bezw. des Isolierkörpers sein.
Durch den etwas grösse ren Ausdehnungskoeffizienten der Hetallteile treten aber ausser den erwünschten Ausdeh nungsunterschieden zwischen dem Metall und dem Isolator bezw. dem Schmelzfluss in radialer Richtung die gleichen Ausdeh- nungsunterschiede auch in achsialer Rich tung auf, das heisst ,die hülsenförmigen Me tallteile haben das Bestreben, sich über die achsiale Länge, längs welcher sie mit dem Isolator durch den @Schmelzflass verbunden sind,
stärker zusammenziehen als der Iso lator und der Schmelzfluss. Durch die feste Haftung stellt sich nun die achsiale Länge für alle drei Materialien gleich ein, indem in der Hülse in achsialer Richtung Zug spannungen, im 'Schmelzfluss und im kera mischen Material in achsialer Richtung Druckspannungen bestehen, welche die in folge der verschiedenen Wäimedehnuii.gs- koeffizienten bedingten Längenunterschiede aufheben. Infolgedessen gehen an der Stelle.
wo die Verschmelzung zwischen den Metall- teilen und dem Isolator aufhört, in dem Iso lator .die achsialen Druckspannungen plötz lich unter einem sehr scharfen Übergang in Zugspannungen über. Die Metallteile ziehen also gewissermassen das an ihr Ende angren zende keramische Material an.
Sobald nun der keramische Isolator Biegespannungen, zum Beispiel beim Transport des Vakuum- entladungsapparates, unterworfen wird, so addieren sich hierbei die Zugbea.nsprueliun- gen, welehe in den am stärksten gezogenen Fasern auftreten, zu den vorstehend geschil derten Zugspannungen. Die Folge hiervon ist, dass bereits bei Biegespannungen, die eigentlich innerhalb des normalen Festig keitsbereiches des Isolators liegen, die Bruchspannung erreicht wird.
Die durch das Aufschrumpfen der Metallteile bedingte Spannungsverteilung übt also eine soge- nannte Kerbwirkung aus. Diese Verhältnisse sind unabhängig davon, ob die Metallteile aussen oder innen auf dem Isolierrohr an gebracht sind. Weiterhin treten sie auch dann auf, wenn an Stelle eines zylindrischen Rohres ein mehr oder minder stark konisches Rohr verwendet wird.
Die mit der .Schrumpfwirkung verbun denen Naohteile können dadurch beseitigt werden, da.ss der Durchmesser des Isolierkör- pers an den Verschmelzungsstellen zwischen dem Isolierkörper und den Metallteilen grösser ist als an den an die Verschmelzungs- stellen angrenzenden Teilen des Isolierkör- pers. Vorzugsweise wird angrenzend an die Kanten des Glas- oder Emailleschmelzflusses eine den Umfang -des Isolierkörpers um
gebende Ausnehmung vorgesehen.
Wesentlich für den Erfolg ist also, dass das Material an den ,Stellen weggenommen wird, an welchen die gefährlichen Zugspan nungen auftreten. Der nun verbleibende, gegenüber der Ausnehmung vorspringende ringförmige Wulst, auf welchem die Metall teile aufgesehmolzen sind, erfährt dann durch die achsiale Zusammenziehung der metallischen Teile nach wie vor eine gewisse Biegung. Diese kann aber nicht mehr zu der gefährlichen Kerbwirkung Anlass geben, son dern es treten nur verhältnismässig niedrige Biege- und Zugspannungen auf.
Die Form und Tiefe der Ausnehmung ist grundsätzlich beliebig und den jeweiligen Verhältnissen anzupassen, im allgemeinen sind runde Übergänge zweckmässig, ferner kann man den Isolator unterhalb der Metall teile absetzen. Der Grenzfall ist der, dass der Isolator zusammen mit dem Rand der Verschmelzung aufhört.
In den Abb. 4 und 5 sind die vorstehend angegebenen Gesichtspunkte berücksichtigt, indem, wie in Abb.4, unterhalb der Enden der Hülsen 53 und 55 Hohlkehlen oder kreisringförmige Rillen 57 und 58 vor gesehen sind, welche die gefährliche Kerb wirkung beseitigen.
Bei der Ausführung nach Abb.5 wird das bleiche Ergebnis er zielt, indem nicht besondere Hohlkehlen vor ,gesehen sind, sondern der Isolator 4 unter halb der Enden -der Hülsen 53 und 55 ab <I><U>g</U></I>esetzt ist, so dass nur für die Verbindungs- stellen eine Art Wulstteil stehen bleibt. Schliesslich ist noch in Abb. 6 eine dritte Ausführungsform dargestellt, durch welche es ermöglicht wird, die gefährliche Kerbwir kung zu beseitigen.
Bei der in Abb. 6 dargestellten Ausfüh- rung3form haben die Metallhülsen 5,3 und 5,5 eine etwas andere Form als bei den bis herigen Ausführungen erhalten. Zur Auf- nalim.e des Schmelzflusses sind taschenför mige Fangbehälter 59 und 60 vorgesehen, die durch den ringförmigen Isolierkörper 61 und .die Metallhülsen 53 und 55 gebildet werden.
Bei dieser Ausführungsform ist der Isolierkörper nicht über die Verschmelzungs stellen herausgeführt, so dass also auch hier der Grundgedanke gewahrt ist, nach wel chem der Durchmesser des Isolierkörpers an den Verschmelzungsstellen grösser als ausser halb der Verschmelzungsstellen sein ,soll.
Bei der praktischen Herstellung der vor stehend beschriebenen Verbindungsstellen müssen diese so stark erhitzt werden, dass der Schmelzfluss fest an dem angrenzenden 11'Le- tall haftet und ausserdem so flüssig ist, da.ss er alle und auch die kleinsten Zwischen räume zwischen dem Isolierkörper und dem Metall so weitgehend wie möglich durch dringen und ausfüllen kann. Infolgedessen ist es notwendig, die Verbindungsstellen auf eine ziemlich hohe Temperatur zu erhitzen und sie gegebenenfalls längere Zeit auf dieser Temperatur zu halten.
Im allgemeinen ist die Temperatur so zu wählen, dass sie oberhalb, und zwar ziemlieh erheblich ober= halb der Schmelztemperatur des Schmelz- flussmaterial.s, zum Beispiel von Glas, liegt. Nach eingehenden Versuchen des Erfinders ist die Anwendung von Temperaturen von etwa 900 bis 1400'C, vorzugsweise 1,100'C, besonders zweckmässig.
Infolge dieser hohen Temperaturen be steht die Gefahr, dass das mit dem,Schmelz- fluss, zum Beispiel Glas, zu verbindende Me tall sich an der Verbindungsstelle stark oxy diert, wodurch die Festigkeit .der Verbin dung wesentlich beeinträchtigt werden kann. Die Erhitzung in Luft hat sich daher nicht als günstig erwiesen, aber auch die Er hitzung der Verbindungsstelle im Vakuum weist gewisse 11Tängel auf.
Es hat sich näm lich gezeigt, dass<I>eine</I> gewisse, wenn auch sehr schwache (oberflächliche) Oxydation des Metalles an der Verbindungsstelle mit dem Glas die Festigkeit der Verbindung erhöht. Dies ist vermutlich darauf zurückzuführen, da.ss eine Art Lösung des Metalles an dem Glase herbeigeführt wird.
Die Herstellung einwandfreier Verbin dungsstellen bei Anwendung von Binde mitteln der vorstehend erwähnten Art kann dadurch erreicht werden, dass die Erhitzung der Verbindungsstellen in einer schwächer als Luft oxydierenden Atmosphäre vorzugs weise bei Atmosphärendruck erfolgt.
Als schwach oxydierende Atmosphäre verwendet man zweckmässig eine aus einem inerten C'Tas, zum Beispiel Stickstoff, und einem Sauer- stoffzusatz bestehende Atmosphäre. Wie stark oxydierend im Einzelfall die Atmo sphäre sein muss, hängt von der zeitlichen Durchführung des Verfahrens ab. Je lang samer nämlich die Verbindungsstellen er wärmt werden, je länger also der @Ein- hchmelzungsvorgang dauert, um so schwä cher oxydierend kann die umgebende Atmo sphäre sein.
Umgekehrt muss die oxydierende Wirkung der Atmosphäre um so stärker .ge wählt -,werden, je rascher die Einschmelzung vorgenommen wird. Mit welchen Verhält nissen man im einzelnen arbeitet, lehrt die Erfahrung. Immer muss aber dafür 'Sorge getragen werden, dass die Atmosphäre nicht mehr reduzierend, sondern bereits oxydierend wirkt.
Vielfach ist es vorteilhaft, natürliches Gas (zum Beispiel Stickstoff) zu verwenden, worunter das im Handel käufliche Gas zu verstehen ist, das immer gewisse Mengen Sauerstoff enthält. Der dieses Gases ist jedoch im allgemeinen schon zu gross. Es wird daher dem natürlichen Gas oder sonstigem zu stark sauerstoffhaltigen Cla.s ein geeignetes Reduktionsmittel, vor zugsweise Wasserstoff, zugesetzt, und zwar in solcher Menge, dass der unerwünschte Überschuss an Sauerstoff gebunden wird.
Die Zufuhr des Wasserstoffes kann hierbei ge nau dosiert werden, so dass sich der ge- wünschte Sauerstoffgehalt des in dem zur Herstellung .der Verbindung dienenden Ofen befindlichen Gases mit grosser Genauigkeit innehalten lässt.
In andern Fällen ist es zweckmässig. praktisch reines Gas (zum Beispiel Stick stoff) zu verwenden, das heisst Gas, das so gut wie keinen Sauerstoff oder jedenfalls zu wenig Sauerstoff für die beabsichtigte Wir kung enthält. In diesem Falle ist es erfor derlich, dem inerten Gas eine geeignete Menge 'Sauerstoff zuzuführen, vorzugsweise dadurch, dass in dem Ofen .Stoffe, insbeson dere Oxyde oder Dioxyde, welche .Sauerstoff abgeben, in ,geeigneter Menge vorgesehen werden.
Durch die Wahl der Art und der Menge des zugesetzten, .Sauerstoff abgeben den Stoffes kann wiederum eine genaue Dosierung des Sauerstoffzusatzes erreicht werden. Als ein zur Sauerstoffabgabe ge eigneter Stoff kann beispielsweise Wasser bezw. Wasserdampf oder C0. benutzt wer den.
In Abb. 7 ist beispielsweise ein mit Elek- trodeneinführungen .gemäss der Erfindung ausgerüsteter Gleichrichter :gezeigt.
Bei dem in Abb. 7 dargestellten Gleichrichter ist das ganze Vakuumgefäss aus den Teilen 1, 2, 23 und 24 durch Zusammenschweissen zusam mengesetzt. In .den Deckel sind eine Anzahl mit 20 bezeichneter Hauptanoden, zum Bei spiel gemäss Abb. 1 eingeführt, die zum Bei spiel kranzförmig angeordnet sind. Rechts ist eine Erregeranode 22 dargestellt, deren Ausführung ebenfalls sinngemäss derjenigen gemäss Abb. 1 entsprechen kann. Bei einem sechsanodigen Gleichrichter werden zweck mässig drei Erregeranoden vorgesehen, und zwar zweckmässig so, dass sich zwischen je zwei Hauptanoden eine Erregeranode befin det.
In der Mitte -der Gefässhaube befindet sich eine Stromeinführung, zum Beispiel ge mäss Abb.2. Diese taucht mit ihrem An satzteil 34 in das Kathodenquecksilber 26 ein, welches sich in der Schale 25 aus Iso- lieimateria.l, zum Beispiel Quarz, befindet. Das ganze Vakuumgefäss besteht aus Eisen und wird nach dem Zusammenbau einer Dichtiglceitsprüfung unterworfen. Diese kann zum Beispiel in der Weise durchgeführt wer den, dass das Gefäss mit einem chemisch akti ven Gas wie Ammoniak gefüllt wird und an der Aussenseite ein Reagenzmittel hierfür wie Mercuronitrat aufgelegt wird.
Durch eine Verfärbung des Mercuronitrates kann man dann undichte Stellen ohne weiteres feststellen. Nach erfolgter Diehtigkeitsprü- fung wird das -ganze Gefäss bei einer Tem peratur von 200' C oder mehr, vorzugsweise 300 bis 400'C, entgast und von der Vakuum pumpe abgeschmolzen. Eine Entgasung bei derartig hohen Temperaturen, die unbedingt erforderlich ist, wenn das Gefäss ohne Nach pumpen betrieben werden soll, ist bei Elek- trodeneinführungen .gemäss der Erfindung ohne weiteres möglich.
Die Kühlung erfolgt mit Hilfe eines durch einen Motor 31 aalgetriebenen Venti lators 30, der unterhalb der Kathode an g o eordnet ist. Dieser Ventilator saugt einen Kühlluftstrom durch einen das Gefäss um gebenden Kühlmantel 28, der sich nach un ten hin in einen Schaeht <B>929</B> und nach oben hin in eine Erweiterung 32 fortsetzt.
Der Luftstrom ist von oben nach unten :gerichtet. Falls es erwünscht isst, einzelne Stellen des Gefässes bevorzugt zu kühlen, können an die sen in der Strömungsrichtung kurzflächige Prallfläehen, zum Beispiel Stifte 51, an gebracht werden.
Zur Führung des Kühl luftstromes und zur Verhinderung einer Be rührung der Elektrodenanschlüese bezw. der spannungsführenden Teile von aussen ist auf das Gefäss eine Schutzhaube 33 aufgesetzt, die unter Umständen als Träger für eine Schalttafeleinrichtung zur Bedienung des Gleichrichters benutzt werden kann.
Wie die Zeichnung zeigt, bildet der Gleichrichter ein einfach zu handhabendes, stabiles Gerät in Zylinderform, bei dem zer- brechlicheGlasarme, wie sie zur Verhinde rung von Rückzündungen bei einem Glas- gleiehrichter üblich und unentbehrlich sind, nicht vorhanden sind. Ausserdem zeichnet sich der beschriebene Gleichrichter .gegenüber einem Glasgleichrichter durch eine praktisch unbegrenzte Lebensdauer aus.
Die vorstehend angegebene Luftkühlung kommt besonders bei Gleichrichtern für Stromstärken bis zu etwa 500 Amp. in Frage. Für grössere Gleichrichter wird man in der Regel eine Flüssigkeitskühlung verwenden. Falls der Gleichrichter auch dann von der Pumpe getrennt betrieben werden soll, ist ein Kühlmittel zu verwenden, das wenig oder keine freien Wasserstoffionen enthält bezw. abgeben .kann.
Ein solches Kühlmittel ist zum Beispiel Trichlorätylen. Weiterhin ist es auch möglich, zwischen dem Kühlmittel und dem Innern des Entladungsraumes eine Wandschicht vorzusehen aus einem Material, das keilte oder nur wenig freie Wasserstoff ionen aufnehmen kann.