Verfahren zur Herstellung von vakuumdichten Verbindungen zwischen Keramikrohren und Hülsen aus Metall Für Quecksilberdampf-Stromrichtergefässe wer den Stromeinführungen verlangt, die den folgenden Bedingungen entsprechen sollen: 1. grosse mechanische Festigkeit, 2. Temperaturfestigkeit bis 600 C, 3. Verwendung einfacher und billiger Ausgangs stoffe, 4. Eignung für Massenanfertigung.
Diese Bedingungen werden erfüllt durch Strom einführungen aus keramischen Rohren, die mit metal lischen ringförmigen Körpern mittels eines Hartlotes, beispielsweise Silber, verbunden werden. Zuverlässige Verbindungen dieser Art können durch gleichzeitige Erhitzung des Keramikteils und der mit ihm zu ver bindenden Metallteile hergestellt werden, da in diesem Fall weniger die Gefahr besteht, dass infolge ungleich mässiger Erwärmung im Keramikteil gefährliche Span nungen entstehen. Die Herstellung der vakuumdichten Verbindung wird zweckmässig in einem elektrisch be heizten Ofen vorgenommen. Für die Aufnahme des Lötmittels, das in Form von Blechstreifen eingeführt wird, ist zwischen dem Metall- und dem Keramikteil ein Spalt vorgesehen.
Während der Erwärmung auf Löttemperatur wird ein Teil des Spaltes von dem zer fliessenden Lot lückenlos ausgefüllt. Diese Methode, bei der das Lötmittel vor der Lötung in fester Form in den Verbindungsspalt gebracht wird, eignet sich aber nur für Stromeinführungen mit kleineren Durch messern; sie kann z. B. schon bei einer Stromeinfüh rung mit einem Durchmesser von 100 mm nicht mehr zuverlässig angewendet werden.
Das Löten dieser grösseren Durchmesser kann durch das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht werden, bei dem zur Herstel lung der vakuumdichten Verbindung zwischen den durch den Spalt getrennten und später durch das Lot verbundenen Teilen erfindungsgemäss zunächst die Teile genau koaxial in ihre endgültige Lage ge bracht werden und darauf das in einem Schmelzofen verflüssigte Lötmittel über ein Giessrohr in den Ver bindungsspalt gegossen wird.
Die Figur zeigt, in z. T. schematischer Darstel lung, als Ausführungsbeispiel zur Ausübung des er findungsgemässen Verfahrens, eine Anordnung zur Herstellung derartiger Stromeinführungen.
Die übliche, fertige keramische Stromeinführung besteht aus dem Keramikrohr 1, auf dem der Deckel 2 und die Hülse 3 aufgelötet ist, die später mit ihrem freien Ende an die metallene Gefässwand ange schweisst wird.
Das Keramikrohr 1 soll mit dem Deckel 2 und der Hülse 3 durch das Lot verbunden werden. Da bei Stromeinführungen mit grösserem Durchmesser, z. B. 100 mm, die Konzentrierung der Teile während der Lötung nicht mehr gesichert ist, wird sie durch mechanische Mittel herbeigeführt. Zu diesem Zweck ist ein zweiteiliger Graphitring 4 vorgesehen, der bei Löttemperatur zugleich das Keramikrohr und das Ende des Metallzylinders eng umschliesst. Der am Keramikrohr anliegende Rand des Graphitringes bildet gleichzeitig den äussern Abschluss des Verbin dungsspaltes 5.
Mittels eines weiteren Graphitringes 6 wird der halbierte Graphitring 4 zusammengehalten und somit der Metallzylinder zu dem Keramikrohr 1 konzentriert bzw. die koaxiale Lage der Teile erzwun gen. Der genaue Abstand zwischen den beiden Gra- phitringen 4 wird beispielsweise durch vier auf den Umfang verteilte Exzenterzapfen 7 abgestimmt.
Innerhalb des Keramikrohres 1 werden zwei Lot vorratsgefässe 8 und 9 übereinander eingesetzt und von einem Ofen 10 umgeben. Die Lotvorratsgefässe sind über je ein Kupplungsrohr 11 und 12 und über je eine in den Einsatzringen 13 und 14 vorgesehene Nut 15 mit dem Raum des Verbindungsspaltes ver bunden. Wird durch den Ofen 10 das Lot in den Vorratsgefässen 8 und 9 geschmolzen, dann fliesst es über das Kupplungsrohr und die Nut in den Verbin dungsspalt und füllt diesen vollkommen aus.
Der das Keramikrohr umschliessende Teil der Metallzylinder besteht oft aus einheitlichem Material, z. B. Eisen; unter Umständen wird aber die Verwen dung von Schrumpfringen 16 und 17 mit besonderen thermischen Eigenschaften vorgezogen.
Vorteilhafterweise wird das ganze Verfahren in einem elektrisch beheizten sauerstoffreien Ofen, z. B. einem Vakuumofen, vorgenommen. Es werden so die zu verbindenden Teile gleichmässig erwärmt, und es wird verhindert, dass das Lot an weniger erwärmten Teilen zu früh erstarrt und den Spalt nicht mehr voll ausfüllen kann. Gleichzeitig wird eine Oxydierung der Metall- und Graphitteile vermieden.
Process for the production of vacuum-tight connections between ceramic tubes and sleeves made of metal For mercury-vapor converter vessels who require current inlets that should meet the following conditions: 1. high mechanical strength, 2. temperature resistance up to 600 C, 3. use of simple and inexpensive starting materials, 4. Suitability for mass production.
These conditions are met by current introductions made of ceramic tubes that are connected to metallic ring-shaped bodies by means of a hard solder, for example silver. Reliable connections of this type can be made by simultaneously heating the ceramic part and the metal parts to be connected with it, since in this case there is less risk that dangerous stresses arise as a result of uneven heating in the ceramic part. The production of the vacuum-tight connection is expediently carried out in an electrically heated oven. A gap is provided between the metal and ceramic parts to accommodate the solder, which is introduced in the form of sheet metal strips.
During the heating to soldering temperature, part of the gap is completely filled by the flowing solder. This method, in which the solder is brought into the connection gap in solid form before soldering, is only suitable for power feeds with smaller diameters; she can z. B. already with a Stromeinfüh tion with a diameter of 100 mm can no longer be used reliably.
The soldering of these larger diameters can be made possible by the proposed method, in which, according to the invention, the parts are first brought exactly coaxially into their final position in order to produce the vacuum-tight connection between the parts separated by the gap and later connected by the solder, and then the Liquefied solder in a furnace is poured into the connecting gap via a pouring pipe.
The figure shows, in z. T. schematic presen- tation, as an embodiment for practicing the method according to the invention, an arrangement for producing such current inlets.
The usual, finished ceramic power inlet consists of the ceramic tube 1, on which the cover 2 and the sleeve 3 is soldered, which is later welded with its free end to the metal vessel wall.
The ceramic tube 1 is to be connected to the cover 2 and the sleeve 3 by solder. Since with current inlets with a larger diameter, z. B. 100 mm, the concentration of the parts during the soldering is no longer ensured, it is brought about by mechanical means. For this purpose a two-part graphite ring 4 is provided, which at the same time tightly encloses the ceramic tube and the end of the metal cylinder at the soldering temperature. The edge of the graphite ring resting on the ceramic tube also forms the outer closure of the connecting gap 5.
The halved graphite ring 4 is held together by means of a further graphite ring 6, thus concentrating the metal cylinder to the ceramic tube 1 or forcing the coaxial position of the parts Voted.
Within the ceramic tube 1, two solder storage vessels 8 and 9 are inserted one above the other and surrounded by an oven 10. The solder storage vessels are each connected via a coupling tube 11 and 12 and via a groove 15 provided in the insert rings 13 and 14 with the space of the connecting gap. If the solder is melted in the storage vessels 8 and 9 through the furnace 10, it then flows through the coupling tube and the groove into the connec tion gap and fills it completely.
The part of the metal cylinder surrounding the ceramic tube is often made of a single material, e.g. B. iron; under certain circumstances, however, the use of shrink rings 16 and 17 with special thermal properties is preferred.
Advantageously, the whole process is carried out in an electrically heated, oxygen-free furnace, e.g. B. a vacuum furnace. In this way, the parts to be connected are heated evenly, and it is prevented that the solder solidifies too early on less heated parts and can no longer completely fill the gap. At the same time, oxidation of the metal and graphite parts is avoided.