Elektrische Vorrichtung mit einem unter innerem Überdruck stehenden Behälter, in welchem Hochspannung führende Teile der Vorrichtung untergebracht sind, und Verfahren zu deren Herstellung. Es ist bekannt, elektrische Apparate in Druckgefässe einzubauen und die Durch führungsisolatoren vermittels Schraubdich- tungen, z. B. mit Gummiringen, abzudichten.
Es sind auch schon Druckgefässe bekannt ge worden, welche von der Druckgasquelle ge trennt arbeiten und deren Einführungsisola toren aus Glas bestehen. Glas zeigt jedoch insbesondere bei höheren Temperaturen er hebliche dielektrische Verluste sowie eine beträchtliche Ohmsche Leitfähigkeit. Auch die Oberflächenleitfähigkeit ist insbesondere bei höheren Temperaturen nicht vernach- lässigbar. Gegen die Anwendung von Glas spricht ferner die Zerbrechlichkeit und das Altern.
Das Ziel der Erfindung ist, diese Schwie rigkeiten zu beseitigen. Sie betrifft eine elek trische Vorrichtung mit einem unter innerem Überdruck stehenden Behälter, in welchem Hochspannung führende Teile der Vorrich tung untergebracht sind, und ein Verfahren zu deren Herstellung.
Die Vorrichtung gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Stromein führung in den Druckbehälter mindestens ein keramischer Isolator verwendet ist, der zwecks Abdichtung mit den benachbarten Metallteilen des Behälters mindestens einen ringförmigen Dichtungsmetallteil aufweist, der mit dem Isolator vakuumdicht und tem- peraturbeständig unter alleiniger Anwendung von anorganischen Stoffen verbunden ist.
Das Verfahren gemäss der Erfindung zur Herstellung dieser Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Einführungsisolator in einem ersten Arbeitsgang mit dem ring förmigen Abdichtungsmetallteil vakuumdicht und temperaturbeständig unter alleiniger An wendung von anorganischen Stoffen verbun den wird und hierauf in einem zweiten Arbeitsgang dieser Abdichtungsmetallteil vakuumdicht mit den benachbarten Metall teilen des Behälters verbunden wird.
Die Vorrichtung gemäss der Erfindung hat den Vorteil, die bereits in der Hochspan nungstechnik bekannten Isolatorformen ohne weiteres verwenden zu können. Die mit den zugehörigen Metallringen vakuumdicht ver bundenen Isolatoren können mit dem Druck gefäss gasdicht verschraubt oder verschweisst werden.
Man hat zudem den Vorteil, die auf dem Gleichrichtergebiet entwickelten Isola toren anwenden zu können, bei welchen die Verbindung Keramik-Metall mit einem Lot und insbesondere mit einem Glas- oder Email fluss vorgenommen wird.
Die Verbindung Keramik-Metall wird also hergestellt unter alleiniger Anwendung von anorganischen Stoffen. Organische Stoffe wie Gummi usw. sind dabei vermieden. Die Verbindungen können daher während ihrer Herstellung Temperaturen ertragen, bei wel chen organische Stoffe sich zersetzen. Die Herstellungstemperatur liegt bei Verwendung von Zinn-Bleilegierungen oberhalb von deren Schmelzpunkt, also oberhalb von 180 C. Bei Hartlöten können die Verschmelzungen bis zur Rotglut erwärmt werden.
Bei der Her stellung von Keramik-Metallverschmelzungen mittels eines Glas- oder Emailflusses werden Temperaturen bis über 1000 C angewendet. Die hier in Betracht gezogenen Verbindungen sind also temperaturbeständig in dem Sinne, als sie dauernd Temperaturen aushalten können, bei denen organische Stoffe sich zer setzen. Mit Abdichtungen zwischen kerami schen Stoffen und Metallringen, welche nur unter alleiniger Verwendung von anorgani schen Stoffen hergestellt sind, erreicht man die für Druckgefässe notwendige Dichtigkeit, an welche besonders hohe Anforderungen ge stellt werden, falls sie dauernd von der druck erzeugenden Anlage abgetrennt sind.
Beiliegende Zeichnung stellt drei bei spielsweise Ausführungsformen der Vorrich tung gemäss der Erfindung dar.
Fig. 1, 2 und 3 zeigen jede einen Quer schnitt durch die betreffenden Ausführungs formen.
In der Fig. -1 ist mit 1 ein mit zylindri schen Deckeln versehener metallischer Druck gasbehälter dargestellt, der in seinem Innern einen Spannungswandler 2 enthält, dessen Niederspannungswicklung vermittels kleiner Isolatoren 5 und 6, und dessen Hochspan nungswicklung vermittels grosser Hochspan nungsdurchführungen 3 und 4 nach aussen verbunden werden. Die Klemmen der Isola toren 3 und 4 liegen z. B. an zwei Phasen eines Hochspannungsnetzes und ihre Ent fernung entspricht gerade deren Phasenab stand. Der Transformator 2 wird von der Hochspannungsseite erregt und liefert an den Klemmen 5, 6 der Sekundärseite z. B.
<B>110</B> Volt zu Messzwecken. Die Isolatoren 3 und 4 sind mit Kappen 10 an der Stelle 11 und mit Kragen 13 an der Stelle 14 ver mittels eines Glas- oder Emailflusses vakuum dicht verbunden. Der Kragen 13 wird mit einem Stutzen 12 verschweisst, der seinerseits an dem Druckbehälter angeschweisst ist. Die Kappe 10 ,jedes Einführungsisolators, wel che ebenfalls va.kuumdieht und temperatur beständig mit dem Isolator verbunden ist, ist anderseits mit dem stromeinführenden Leiter 9 verschweisst. In ähnlicher Weise sind die Isolatoren 5 und 6 mit dem Gehäuse und den stromeinführenden Leitern ver schweisst.
Je höher die zur Verwendung kom mende Spannung ist, um so grösser wird der Druck im DruclT-behälter gewählt, wodurch bei dem dargestellten Spannungswandler die Isolierdistanzen und damit die Streuflüsse erheblich reduziert werden können. Hierdurch werden die Messfehler kleiner. Die Isolier- distanzen an den Isolatoren 3 und 4 sind auf der Druckseite, wie dargestellt, beträchtlich kleiner als in der Atmosphäre.
Auch bei, Stromwandlern für Hochspannung kann durch die Reduktion der Abmessungen in folge der Anwesenheit von Druckgas der Eisenkern verkürzt und damit der Magneti- sierungsstrom verkleinert tverden, wodurch ebenfalls. eine höhere Messgenauigkeit erzielt wird.
Es kann erwünscht sein, dass der im Druckbehälter vorhandene Dampf- oder Gas druck dauernd von aussen her festgestellt werden kann, wozu Zeigermanometer verwen det werden können, die zudem mit einem Kontakt versehen werden können, der bei zu geringem Druck signalisiert oder das Gefäss abschaltet. Es kann nun sein, dass zwischen dem Manometer und dem Druckbehälter LTndichtigkeiten an deren Verbindungsstelle auftreten. Lm dies zu verhindern, kann das Manometer mit dem Druckbehälter vakuum dicht verschweisst werden.
Dies kann bei spielsweise so geschehen, dass an eine ver längerte Bourdonröhre ein flanschartiger Kragen angeschweisst wird und dieser seiner seits mit einem an dem Behälter vorhandenen Kragen wie der Stutzen 12 verschweisst wird. Die Eichung dieses Manometers wird in üblicher Weise vorgenommen und hierauf das fertige Instrument mit dem Druckbe hälter verschweisst.
Die in der Fig. 1 dargestellte Funken strecke 15 dient zur Kontrolle des Gas druckes, da bei kleiner werdendem Druck der Überschlag an der Funkenstrecke bei einer kleineren Spannung auftritt. Will man zu sätzliche Durchführungen an dem Gefäss ver meiden, so ist es vorteilhaft, die eine Elek trode 15b der Funkenstrecke mit dem metal lischen Behälter unmittelbar zu verbinden und die andere Elektrode 15a der Funken strecke an eine der vorhandenen Durchfüh rungen anzuschliessen. Die Funkenstrecke wird alsdann so eingestellt,
dass ihre Durch schlagsspannung beim Betriebsdruck kleiner ist als die Überschlagsspannung des mit der benutzten isolierten Durchführung verbun denen elektrischen Teils. Die Durchschlags spannung muss aber grösser sein als die vor geschriebene Prüfspannung dieses Geräteteils. Die Messung der Spannung wird mit einer Wechselspannungsquelle 16 und einem Volt meter 17 vorgenommen. Sollte aus irgend einem Grunde der Druck im Innern des Behälters unzulässig hoch ansteigen, so platzt eine an einem Stutzen 18 angebrachte Membran 21 auf, welche z. B. aus nicht rostendem Stahl besteht.
In der Fig. 1 weist die Membran 21 einen umge- bördelten Kragen 19 auf, der mit dem Stutzen 18 verschweisst ist. In einer andern Ausführungsform kann die Membran 21 durch Dünndrehen eines napfartigen Stahl stückes erhalten werden, welches seinerseits mit dem Stutzen 18 verschweisst wird. Durch entsprechende Wahl der Dicke der Membran 21 und des Lochdurchmessers des Kragens 19 kann der gewünschte höchstzulässige Über druck gewählt werden.
Ferner ist am Behälter eine nicht darge stellte, an sich bekannte Abschmelzvorrich- tung vorhanden. Diese besteht aus einem dünnen Rohrteil in einer ebenfalls nicht dargestellten Pump- und Fülleitung für das Druckgas. Durch Erwärmen und Zusammen hämmern wird das Rohr dicht gequetscht und alsdann der Behälter von der Druckgas quelle abgetrennt. Die Abtrennung kann auch vermittels eines Lotes vorgenommen werden.
In der Ausführungsform nach Fig. 2 weist die Vorrichtung einen metallischen Be hälter 22 auf mit einem keramischen Ein führungsisolator 23, welcher durch einen metallischen Ring 24 mit dem Behälter 22 gasdicht und temperaturbeständig verbunden ist, analog wie dies in der Fig. 1 mit dem Einführungsisolator 3, dem Behälter 1 und dem Kragen 13 der Fall ist.
In dem Behälter 22 ist ein einpolig an die Hochspannung angeschlossener Transforma tor 25 angeordnet, welcher seine Verlust wärme durch künstliche Umwälzung des Pressgases in dem Druckbehälter 22 nach aussen abgibt. Ein Ventilator 26 ist so ange ordnet, dass er mitsamt seinem Motor 27 von aussen her eingesetzt und alsdann die O!ffnung an einem Kragen 28 verschweisst wird. Die in dem Transformator 25 erwärmte Luft steigt aufwärts und wird vermittels Leitblechen 29 zu dem Ventilator 26 hinge-, sogen (siehe Pfeile).
Zur Verbesserung des Wärmeüberganges vom Pressgas an den Be hältermantel 22 und von dort an die äussere Atmosphäre sind im Innern des Behälters Rippen 30 und aussen die Rippen 31 ange bracht. Vermittels eines Ventilators 32 wird die Wärmeabfuhr an den Rippen 31 be schleunigt.
Versuche haben ergeben, dass unter Um ständen aus den im Druckbehälter enthal- , tenen Isoliermaterialien im Laufe der Zeit bei höherer Betriebstemperatur Wasserdampf abgegeben wird, worunter die elektrische Isolierfestigkeit leiden kann, insbesondere wenn sich der Wasserdampf im kalten Zu- , stand an den dem Spannungsgefälle ausge- setzten Stellen kondensiert.
Dieser Erscheinung wird dadurch begeg net, dass Trockenmittel, wie Kohlenpulver, Silicagel usw. in den Druckbehälter an einer , solchen Stelle wie 33 eingefüllt werden, wo das Pressgas zufolge seines Umlaufes vorbei streicht.
In der Ausführungsform der Vorrichtung nach Fig. 3 sind in dem Druckbehälter 34 , ein Leistungstransformator 35, 36 und zwei einanodige Quecksilberdampfgleichrichter 37 zur Erzeugung von Gleichspannung einge baut, deren negativer Pol 38 an einem kera mischen Einführungsisolator 39 abgenommen wird.
Bei jedem Gleichrichter 37 befindet sich die Quecksilberkathode 40, das Steuer gitter 41 und der zwischen beiden liegende rohrförmige keramische Isolator 42 ausser halb des Druckbehälters, wodurch die vom Lichtbogen insbesondere an der Kathode entstehende Wärme bequem abgeführt wer den kann. Das zur Aufteilung der Sperr spannung vorgesehene Gitter 43, die Anode 44, die keramischen rohrförmigen Isolatoren 45 und 46 und drei damit vermittels eines Glas- oder Emailflusses verschmolzenen Me tallringe 47, sowie die Abschlusskappe 48 sind in dem Druckbehälter eingebaut.
Die Verbin- dungen31etall-Keramik müssen hier besonders geit dicht sein, damit das Pressgas nicht in dieVakuumgefässeübertreten kann. Ein weite rer an dem rohrförmigen keramischen Isolator 45 hochvakuumdicht angebrachter Metall kragen 49 ist mit dem Boden 50 des Druel-:- behälters verschweisst.
Der zylindrische Man tel dieses Behälters 34 und seines gewölbten Deckels 51 werden über den Boden 50 ge stülpt, wenn alle im Innern vorhandenen Apparate eingebaut sind, und hierauf werden dieser Mantel und der Teil 50 an der Rund naht 52 verschweisst. Die Primärwicklung 35 des Leistungstransformators liegt einpolig am Gehäuse und der zweite Pol ist an der Stelle 53 des Behälters isoliert durch den Boden durchgeführt. Die Hochspannungswicklungen 36 sind einerseits mit den Anoden 44 und anderseits mit dem negativen Leiter 54 ver bunden, zwischen welchem und dem Mantel des Behälters ein Kondensator 55 liegt.
Der keramische Isolator 39 ist mit einem Metall ring 56 und einer Metallkappe 57 vakuum dicht verbunden und es greift an ihm das Druckgas nur zwischen diesen beiden Metall teilen an, wie durch die Pfeile angedeutet, was für den eventuellen Bruch des Isolators wichtig ist. Der Stromleiter 54 ist durch ein Rohr 58 zur Klemme 38 geführt.
Zur Re- duktion der Abmessungen des Hochspan- nungsisolators 39 ist bei 59 in der Nähe des Metallringes 56 ein teilweise metallisierter keramischer Schirm angebracht, der einen grösseren Durchmesser als der Ring 56 auf weist, wodurch das Glimmen an dieser Stelle unterdrückt werden kann. Die Spannungs- teilergztter 43 sind über Widerstände 60 an geeignete Stellen der Wicldung 36 gelegt. Die in der Fig. 3 dargestellte Vorrichtung gestattet durch Anschluss von z.
B. 220 Volt Wechselspannung die Entnahme von Gleich spannungen bis zu einigen 100 kV.
Die Erfindung ist nicht auf die vorlie genden Beispiele beschränkt. Der zur Verwen dung kommende Druck wird umso höher ge wählt, je höher die Spannungen sind. Als Pressgase kommen Luft, Stickstoff, Kohlen säure, Kohlenwasserstoffe und insbesondere halogenierte Kohlenwasserstoffe zur Verwen dung. Es können auch Isolierflüssigkeiten eingefüllt werden, welche unter dem Drucke eines Pressgases oder des eigenen Dampfes stehen. Die eventuell verwendeten Trocken mittel werden so gewählt, dass sie mit den Isoliergasen und Isolierflüssigkeiten chemisch nicht reagieren.
Als Keramik kommen Porzellan und Magmesiumsilikate, wie z. B. "Steatit", in Frage. Für besonders hohe Isolieranforde- rungen können auch keramische Stoffe mit noch höher liegendem Erweichungspunkt, wie z. B. Magnesium- oder Aluminiumoxyd, Verwendung finden. Die damit hochvakuum- dicht und temperaturbeständig verbundenen Metallringe müssen eine auf die Keramik abgestimmte Ausdehnung aufweisen, was durch Legieren mit Chrom. Nickel, Kobalt geschehen kann.
Die Verbindung Metall- Keramik kann vermittels Weich- oder Hart löten, durch einen Glas- oder Emailfluss, durch einen Sinterprozess, durch Aufspritzen , oder Einbrennen von Metall auf die Keramik erzielt werden.
In besonderen Ausführungsformen kann der Druckbehälter zerlegbar gebaut und dauernd mit der Druckgasquelle in Verbin- , dung sein. In andern Fällen kann er aber auch vollkommen verschweisst und von der Druckgasquelle getrennt sein.
Enthält die Vorrichtung in den Druck behälter eingebaute Entladeröhren, so können diese so angeordnet werden, dass ein Teil von ihnen, z. B. die Anode oder die Kathode, ausserhalb davon liegen.
Falls die im Druckbehälter angeordneten Apparate (wie z. B. Transformatoren) An zapfungen enthalten, welche durch Kontakt einrichtungen umgeschaltet werden können, so ist die Betätigung solcher Schalteinrich tungen von der Atmosphärenseite her möglich durch die Verwendung von Membranen oder von elastischen Rohrfedern, wie solche in der Vakuumtechnik verwendet werden. In ähn licher Weise können Kugelfunkenstrecken, Widerstände und Induktivitäten von aussen her vermittels elastischer Teile der Behälter wand verstellt werden.
Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, dass bei Vorrichtungen der beschriebenen Art verschiedene elektrische Apparate im Druck- Behälter untergebracht sein können.
Die in Frage kommenden Apparate sind Messwandler für Ströme und Spannungen oder Leistungstransformatoren, wie z. B. zur Spei sung von Röntgen- oder Neutronenröhren, ferner auch Leistungs- und Messkondensa- toren. Es kann sich aber auch um zusammen gesetzte Apparate handeln, bei welchen Transformatoren, Umformer und Verbraucher sich im gleichen Druckbehälter befinden. Solche Apparate werden meistens vom Kraft netz gespeist und erzeugen eine hohe Wech sel- oder Gleichspannung innerhalb des Druckbehälters.
Als Gleichrichter kommen rotierende mechanische Gleichrichter, Q,ueck- silberdampfgleichrichter, Hochvakuumglüh- kathodengleichrichter und ähnliches in Be tracht. Es können aber auch Gleichstrom generatoren, elektrostatische Generatoren oder Bandgeneratoren im Druckbehälter eingebaut werden. Die die elektrische Energie ver zehrenden Verbrauchsapparate können Rönt gen-, Lenard-, Kanalstrahl- und ähnliche Vakuumentladungsröhren sein. Nachfolgend wird beispielsweise be schrieben, wie eine Ausführungsform der Vorrichtung hergestellt werden kann.
Zuerst werden die keramischen Einfüh rungsisolatoren (wie 3, 4, 5 und 6 in Fig. 1, 23 in Fig. 2 und 39 und Teile 37 in Fig. 3) mit den zugehörigen Metallringen und temperaturbeständig ver bunden. Diese werden alsdann mit dem Be hälter sowie mit den stromeinführenden Lei tern vakuumdicht verbunden, z. B. ver schraubt oder verschweisst.
Es erfolgt alsdann der Zusammenbau der ganzen Vorrichtung und deren Abschluss gegen die Atmosphäre, was durch Schraubverbindungen oder Ver schweissen stattfinden kann. Hierauf wird der Behälter samt den Einführungsisolatoren einer Dichtigkeitsprüfung insbesondere mit chemischen Mitteln, z. B. vermittels Ammo niak und Mercuronitrat,-unterzogen. Anschlie ssend können durch Inbetriebnahme mit redu zierter Spannung die Innenteile z. B. auf 100 angeheizt werden, worauf der ganze Behälter auf gutes Vakuum leergepumpt wird.
Da durch ist das Austreiben von Wasser aus den Isoliermaterialien möglich, worin ein beson derer Vorteil erblickt werden muss. Anschlie ssend erfolgt das Abfüllen mit dem trockenen Pressgas und hierauf das Abtrennen des Ge fässes von der Gasquelle vermittels eines Hahnes, oder durch Schraubverbindungen oder durch Schmieden, Löten oder Schweissen
Electrical device with a container under internal overpressure, in which high-voltage parts of the device are accommodated, and method for their production. It is known to install electrical equipment in pressure vessels and to implement the insulators by means of screw seals, eg. B. with rubber rings to seal.
There have also been known ge pressure vessels, which work separately from the pressurized gas source and whose Einführungsisola gates are made of glass. However, glass shows considerable dielectric losses and considerable ohmic conductivity, especially at higher temperatures. The surface conductivity is also not negligible, especially at higher temperatures. Fragility and aging also speak against the use of glass.
The aim of the invention is to eliminate these difficulties. It relates to an elec trical device with an internal overpressure container in which high voltage parts of the Vorrich device are housed, and a method for their production.
The device according to the invention is characterized in that at least one ceramic insulator is used to introduce power into the pressure vessel, which has at least one annular sealing metal part for sealing with the adjacent metal parts of the vessel, which is vacuum-tight and temperature-resistant with the insulator when used alone is bound by inorganic substances.
The method according to the invention for producing this device is characterized in that the lead-in insulator is connected in a first operation to the ring-shaped sealing metal part in a vacuum-tight and temperature-resistant manner using only inorganic substances, and then in a second operation this sealing metal part is vacuum-tight with the neighboring ones Metal parts of the container is connected.
The device according to the invention has the advantage of being able to easily use the isolator shapes already known in high-voltage technology. The insulators connected to the associated metal rings in a vacuum-tight manner can be screwed or welded gas-tight to the pressure vessel.
One also has the advantage of being able to use the isolators developed in the rectifier field, in which the ceramic-metal connection is made with a solder and, in particular, with a glass or enamel flow.
The ceramic-metal connection is thus made using only inorganic substances. Organic substances such as rubber etc. are avoided. The compounds can therefore withstand temperatures during their production at which organic substances decompose. When tin-lead alloys are used, the production temperature is above their melting point, i.e. above 180 C. With brazing, the fusions can be heated to red heat.
In the manufacture of ceramic-metal fusions by means of a glass or enamel flow, temperatures of over 1000 C are used. The compounds considered here are therefore temperature-resistant in the sense that they can permanently withstand temperatures at which organic substances decompose. With seals between ceramic's substances and metal rings, which are made using only inorganic substances, the tightness required for pressure vessels is achieved, which are particularly stringent if they are permanently separated from the pressure-generating system.
The accompanying drawing shows three example embodiments of the device according to the invention.
Fig. 1, 2 and 3 each show a cross section through the relevant execution forms.
In Fig. -1 is shown with 1 provided with cylindri's lids metallic pressure gas container, which contains a voltage converter 2 in its interior, the low-voltage winding by means of small insulators 5 and 6, and the high-voltage winding by means of large high-voltage voltage bushings 3 and 4 after be connected externally. The terminals of Isola gates 3 and 4 are z. B. on two phases of a high-voltage network and their Ent distance corresponds exactly to the phase distance. The transformer 2 is excited from the high-voltage side and delivers to the terminals 5, 6 of the secondary side z. B.
<B> 110 </B> volts for measuring purposes. The insulators 3 and 4 are connected vacuum-tight with caps 10 at the point 11 and with collar 13 at the point 14 by means of a glass or enamel flow. The collar 13 is welded to a connecting piece 12, which in turn is welded to the pressure vessel. The cap 10 of each lead-in insulator, which is also vacuum-sealed and temperature-resistant connected to the insulator, is on the other hand welded to the current-carrying conductor 9. In a similar way, the insulators 5 and 6 are welded to the housing and the current-introducing conductors.
The higher the voltage to be used, the higher the selected pressure in the pressurized container, which means that the insulating distances and thus the leakage flux can be reduced considerably in the voltage converter shown. This reduces the measurement errors. The isolation distances at the isolators 3 and 4 are, as shown, considerably smaller on the pressure side than in the atmosphere.
Also in the case of current transformers for high voltage, the reduction in dimensions due to the presence of pressurized gas can shorten the iron core and thus reduce the magnetization current, which also. a higher measurement accuracy is achieved.
It may be desirable that the vapor or gas pressure present in the pressure vessel can be continuously determined from the outside, for which purpose pointer pressure gauges can be used, which can also be provided with a contact that signals when the pressure is too low or switches off the vessel. It can now be the case that there are leaks between the pressure gauge and the pressure vessel at their connection point. To prevent this, the pressure gauge can be vacuum-sealed to the pressure vessel.
This can be done, for example, in such a way that a flange-like collar is welded to an extended Bourdon tube and this in turn is welded to a collar such as the connector 12 that is present on the container. The calibration of this manometer is carried out in the usual way and then the finished instrument is welded to the Druckbe container.
The spark gap shown in Fig. 1 15 is used to control the gas pressure, since when the pressure becomes smaller, the flashover at the spark gap occurs at a lower voltage. If you want to avoid additional bushings on the vessel, it is advantageous to connect one electrode 15b of the spark gap to the metallic container directly and connect the other electrode 15a of the spark gap to one of the existing bushings. The spark gap is then set so that
that their breakdown voltage at operating pressure is lower than the breakdown voltage of the electrical part connected to the insulated bushing used. However, the breakdown voltage must be greater than the prescribed test voltage for this part of the device. The voltage is measured with an AC voltage source 16 and a volt meter 17. Should, for any reason, the pressure inside the container rise to an unacceptably high level, a membrane 21 attached to a nozzle 18 bursts, which z. B. consists of stainless steel.
In FIG. 1, the membrane 21 has a flanged collar 19 which is welded to the connecting piece 18. In another embodiment, the membrane 21 can be obtained by thin turning of a cup-like piece of steel, which in turn is welded to the connecting piece 18. By appropriate choice of the thickness of the membrane 21 and the hole diameter of the collar 19, the desired maximum allowable pressure can be selected.
Furthermore, a melting device known per se, not shown, is present on the container. This consists of a thin pipe part in a pump and fill line, also not shown, for the compressed gas. By heating and hammering together, the pipe is squeezed tight and then the container is separated from the pressurized gas source. The separation can also be carried out by means of a solder.
In the embodiment of FIG. 2, the device has a metallic loading container 22 with a ceramic A guide insulator 23, which is gas-tight and temperature-resistant connected by a metallic ring 24 to the container 22, analogous to that in Fig. 1 with the insertion insulator 3, the container 1 and the collar 13 is the case.
In the container 22 is a unipolar connected to the high voltage transformer 25 is arranged, which releases its heat loss through artificial circulation of the compressed gas in the pressure vessel 22 to the outside. A fan 26 is arranged in such a way that it, together with its motor 27, is inserted from the outside and then the opening is welded to a collar 28. The air heated in the transformer 25 rises and is absorbed by means of guide plates 29 to the fan 26 (see arrows).
To improve the heat transfer from the pressurized gas to the loading container jacket 22 and from there to the outside atmosphere, ribs 30 are inside the container and the outside ribs 31 are placed. By means of a fan 32, the heat dissipation at the ribs 31 is accelerated.
Tests have shown that under certain circumstances water vapor is released from the insulating materials contained in the pressure vessel over time at a higher operating temperature, which can affect the electrical insulation strength, especially if the water vapor is cold due to the voltage gradient exposed areas condenses.
This phenomenon is countered in that desiccants, such as carbon powder, silica gel, etc., are filled into the pressure vessel at a point such as 33, where the compressed gas passes by as it circulates.
In the embodiment of the device according to FIG. 3, a power transformer 35, 36 and two single-anode mercury vapor rectifiers 37 are built into the pressure vessel 34 for generating DC voltage, the negative pole 38 of which is removed from a ceramic insert insulator 39.
In each rectifier 37 there is the mercury cathode 40, the control grid 41 and the tubular ceramic insulator 42 located between the two outside of the pressure vessel, whereby the heat generated by the arc, in particular at the cathode, can easily be dissipated. The grid 43 provided for dividing the blocking voltage, the anode 44, the ceramic tubular insulators 45 and 46 and three metal rings 47 fused therewith by means of a glass or enamel flow and the end cap 48 are installed in the pressure vessel.
The metal-ceramic connections must be particularly tight here so that the compressed gas cannot pass into the vacuum vessels. Another metal collar 49 attached to the tubular ceramic insulator 45 in a high vacuum tight manner is welded to the bottom 50 of the Druel -: - container.
The cylindrical Man tel this container 34 and its domed lid 51 are everted over the bottom 50 ge when all the equipment available inside are installed, and then this jacket and the part 50 are welded to the round seam 52. The primary winding 35 of the power transformer is single-pole on the housing and the second pole is insulated through the floor at point 53 of the container. The high-voltage windings 36 are connected on the one hand to the anodes 44 and on the other hand to the negative conductor 54 a related party, between which and the jacket of the container a capacitor 55 is located.
The ceramic insulator 39 is connected to a metal ring 56 and a metal cap 57 vacuum-tight and it attacks the pressurized gas only between these two metal parts, as indicated by the arrows, which is important for the eventual breakage of the insulator. The current conductor 54 is led through a tube 58 to the terminal 38.
To reduce the dimensions of the high-voltage insulator 39, a partially metallized ceramic screen is attached at 59 in the vicinity of the metal ring 56, which screen has a larger diameter than the ring 56, so that the glow at this point can be suppressed. The voltage divider terminals 43 are placed at suitable points on the winding 36 via resistors 60. The device shown in FIG. 3 allows by connecting z.
B. 220 volts AC voltage the removal of DC voltages up to a few 100 kV.
The invention is not limited to the examples below. The higher the voltages, the higher the pressure that is used. The compressed gases used are air, nitrogen, carbon acids, hydrocarbons and, in particular, halogenated hydrocarbons. It is also possible to fill in insulating liquids which are under the pressure of a compressed gas or their own steam. Any desiccants that may be used are selected so that they do not chemically react with the insulating gases and liquids.
Porcelain and magnesium silicates, such as. B. "steatite" in question. For particularly high insulation requirements, ceramic materials with an even higher softening point, such as B. magnesium or aluminum oxide, use. The metal rings that are connected to it in a highly vacuum-tight and temperature-resistant manner must have an expansion matched to the ceramic, which is achieved by alloying with chromium. Nickel, cobalt can be done.
The connection between metal and ceramic can be achieved by means of soft or hard soldering, by a glass or enamel flow, by a sintering process, by spraying or baking metal onto the ceramic.
In special embodiments, the pressure vessel can be constructed so that it can be dismantled and be permanently connected to the pressurized gas source. In other cases, however, it can also be completely welded and separated from the pressurized gas source.
If the device contains discharge tubes built into the pressure vessel, they can be arranged so that some of them, e.g. B. the anode or the cathode, lie outside of it.
If the apparatus (such as transformers) arranged in the pressure vessel contain taps which can be switched over by contact devices, such switching devices can be operated from the atmosphere side through the use of membranes or elastic Bourdon tubes such as these can be used in vacuum technology. In a similar way, spherical spark gaps, resistances and inductances can be adjusted from the outside by means of elastic parts of the container wall.
From the above it can be seen that various electrical apparatus can be accommodated in the pressure vessel in devices of the type described.
The devices in question are instrument transformers for currents and voltages or power transformers, such as B. for feeding X-ray or neutron tubes, as well as power and measuring capacitors. However, it can also be a question of assembled devices in which transformers, converters and consumers are located in the same pressure vessel. Such devices are mostly fed from the power network and generate a high AC or DC voltage within the pressure vessel.
Rotating mechanical rectifiers, Q, silver vapor rectifiers, high-vacuum incandescent cathode rectifiers and the like can be used as rectifiers. However, direct current generators, electrostatic generators or belt generators can also be installed in the pressure vessel. The electrical energy consuming appliances can be X-ray, Lenard, channel beam and similar vacuum discharge tubes. The following describes, for example, how an embodiment of the device can be produced.
First, the ceramic Einfüh approximately insulators (such as 3, 4, 5 and 6 in Fig. 1, 23 in Fig. 2 and 39 and parts 37 in Fig. 3) with the associated metal rings and temperature-resistant a related party. These are then connected in a vacuum-tight manner to the loading container and to the current-introducing Lei tern, eg. B. screwed or welded ver.
The entire device is then assembled and sealed against the atmosphere, which can take place by means of screw connections or welding. Thereupon the container and the insertion insulators are subjected to a leak test, in particular with chemical agents, e.g. B. by means of ammonia and mercuronitrate, -subjected. Subsequently, the internal parts z. B. be heated to 100, whereupon the whole container is pumped to a good vacuum.
This makes it possible to expel water from the insulating materials, which is a particular advantage. Then the filling with the dry compressed gas takes place and then the separation of the vessel from the gas source by means of a tap, or by screw connections or by forging, soldering or welding