CH690344A5 - Verfahren zur Herstellung eines isolierten metallischen Leiters - Google Patents

Description

  
 



  Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer gasdichten Verbindung zwischen einem Leiter und einer Isolierung in Form eines Rohres gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1. 



  Keramik oder Glas ist ein altbekanntes, hochwertiges Isoliermaterial für metallische elektrische Leiter. In der Regel wird der Leiter zum Zweck der Isolierung in ein Keramikrohr oder zur Wahrung der Flexibilität des Leiters in eine Vielzahl aneinander gereihter kurzer Keramikröhrchen oder Glasperlen eingesetzt. 



  Bisher wurde die gasdichte Verbindung zwischen Leiter und Isolierung stets so hergestellt, dass z.B. an der Austrittsstelle des Leiters aus der Isolierung eine gasdichte Versiegelung dieser Austrittsstelle angebracht wurde. 



  Der Nachteil dieses Standes der Technik ist, dass die gasdichte Verbindung Isolationswerkstoff/Leiter auf den relativ kleinen Bereich der Versiegelung beschränkt und demgemäss die Gefahr des Entstehens von Undichtheiten, sei es bei der Herstellung oder beim Einsatz, z.B. durch Einwirken mechanischer Kräfte, gegeben ist. 



  Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden. 



  Erfindungsgemäss wird dies bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 erreicht. 



  Durch die vorgeschlagenen Massnahmen ist sichergestellt, dass das Leitermetall im Rohr aufgeschmolzen wird und dadurch eine innige Verbindung mit der Oberfläche der Bohrung des Rohres eingeht und es daher zu einem Eingreifen des Leitermetalles in die Unebenheiten der Innenwand des Rohres kommt. Dadurch ergibt sich eine dichte Verbindung des Leitermetalles mit dem umgebenden Rohr. 



  Es hat sich herausgestellt, dass auf diese einfache und kostengünstige Art eine praktisch durchgehende vakuum- und gasdichte Verbindung von Metall und Isolator erzielt werden kann. Selbst dann, wenn das aufgeschmolzene Metall an einigen wenigen Stellen sich nicht an das umgebende Isolatormaterial angelegt haben würde, bleibt dennoch die elektrische Leitfähigkeit ebenso wie die gasdichte Verbindung über die gesamte Länge des Leiters gesehen vollständig erhalten. 



  Bei Erschmelzen des Leitermetalles im Rohr ist es vorteilhaft, eine Art der Erwärmung des Leiters zu wählen, bei der im Wesentlichen nur der Leiter selbst, nicht aber das diesen umgebende Rohr direkt erwärmt wird. Dazu eignet sich z.B. eine Erwärmung des Leiters mittels Widerstandserwärmung, wobei ein entsprechend hoher Strom durch den Leiter fliesst und diesen erwärmt, wobei überstehende Bereiche des Leiters im Bedarfsfalle gekühlt werden können. 



  Weiter ist es auch möglich, den Leiter mittels magnetischer Wechselfelder zu erwärmen, wobei es zur Ausbildung von Wirbelströmen im Leiter kommt, die diesen erwärmen. Bei einer solchen Erwärmung des Leiters ergibt sich der Vorteil, dass die Einwirkzone der magnetischen Wechselfelder relativ gut auf den gewünschten Bereich der Aufschmelzung eingeschränkt werden kann. 



  Wird eine beliebige Querschnittsfläche eines derartigen Leiters bzw. Leiterstückes betrachtet, was eventuell auch unter dem Mikroskop oder durch eine Schliffaufnahme erfolgen kann, so zeigt sich in jedem Fall das innige Aneinanderliegen von Metall und Keramik, sodass sich dadurch der erfindungsgemässe Leiter eindeutig von den bisher bekannten keramikisolierten Leitern unterscheidet, bei denen immer nur an einer einzigen Querschnittsstelle die Abdichtung gegeben ist. 



  Nachstehend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielsweise beschrieben. 



  Es zeigt: 
 
   Fig. 1 einen erfindungsgemäss isolierten Leiter bzw. Leiterstück im Längsschnitt, 
   Fig. 2, Fig. 3 und Fig. 4 Anordnungen zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens. 
 



  Ein metallischer Leiter 1, der in der Praxis vorzugsweise aus Kupfer besteht, füllt den Innenraum 2 eines Keramikrohres 3, dessen Schmelz-, bzw. Erweichungstemperatur über dem Schmelzpunkt des Leiters 1 liegt, komplett aus. Durch den Schmelzvorgang hat sich das Metall an die Unebenheiten der umgebenden Keramikfläche vollständig angelegt und die Verbindung zwischen Metall und Keramik ist durchwegs gas- und vakuumdicht. Gewünschtenfalls können Überlängen 1 min  und 1 sec  des Metalldrahtes zur nachfolgenden Verwendung vorgesehen sein. 



  An der Aussenseite des Keramikrohres 3 ist eine dünne Metallschicht 11 vorgesehen, mit deren Hilfe das Einlöten in metallische Bauteile erfolgen kann. 



  Die Darstellung ist gegenüber der Normalgrösse vergrössert, da in der Praxis weder die Unebenheiten der Keramikfläche noch die Dicke der äusseren Metallschicht so deutlich erkennbar wäre. 



  Fig. 2 zeigt schematisch ein in einen Schmelzofen 4 eingesetztes Keramikrohr 5, in welches ein Leiter 6 eingeschoben ist, wobei der Leiter vorzugsweise das Keramikrohr zur Gänze ausfüllt. Bei Erwärmung des metallischen Leiters 6 bis bzw. über seinen Schmelzpunkt, erschmilzt das Metall und verbindet sich mit den Grenzinnenflächen des Keramikrohres 5. Bei geeigneter Auswahl des Durchmessers des Keramikrohres 5 und eingesetztem Draht 6 in einem Dimensionsbereich, der für elektrische Durchführungen in kleinen Bauteilen üblich ist, hat sich herausgestellt, dass während des Schmelzvorganges durch die Kapillarwirkung innerhalb des Keramikrohres kein Austritt von flüssigem Metall aus dem Rohr stattfindet. 



  Gemäss Fig. 2 schliesst der Leiter 6 bündig mit dem Rohr 5 ab. In Abänderung kann gemäss Fig. 3 eine Überlänge des Metalldrahtes im Verhältnis zur Länge des Keramikrohres verwendet, und zum Auffüllen während des Schmelzvorganges herangezogen werden. Auf diese Weise wird eine eventuelle Differenz zwischen dem Volumen des Rohrinneren und dem Drahtvolumen, die gegeben sein kann, um den Draht in das Rohr einschieben zu können, aufgehoben. 



  In der Praxis kann dabei diese Überlänge mithilfe einer mechanischen Vorrichtung in das heisse Innere des Keramikrohres so lange nachgeschoben werden, bis eine vollständige Füllung desselben mit dem Metall erfolgt ist. Andererseits kann das Keramikrohr während des Schmelzvorganges auch senkrecht stehen und die Überlänge des Metalls der Schwerkraft folgend in das Rohrinnere nachsinken. 

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung einer gasdichten Verbindung zwischen einem Leiter und einer Isolierung in Form eines Rohres, das aus einem temperaturfesten Werkstoff hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Draht aus dem Leitermetall in das Rohr eingesetzt und danach in demselben über seine Schmelztemperatur hinaus erhitzt wird, wobei das Rohr in seiner Form im Wesentlichen bestehen bleibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierung in Form eines Rohres aus Keramik oder Glas hergestellt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzvorgang in einer Vakuumanlage gegebenenfalls unter Druckausübung auf das in der Isolierung erschmolzene Metall vorgenommen wird.

4.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzvorgang unter Schutzgas gegebenenfalls unter Druckausübung auf das erschmolzene Metall vorgenommen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Erschmelzen des Leitermetalls Druck einwirken gelassen wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Metalldraht mit einer die Länge des als Isolator dienenden Rohres übersteigenden Länge in dieses eingeschoben wird, wobei die Überlänge des Drahtes während des Schmelzens desselben in das Rohr nachgeschoben wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das als Isolierung vorgesehene Keramikrohr und der Leiterdraht während des Schmelzvorganges bzw. nach dem Erschmelzen des Leitermetalls in Rotation um die Rohrachse gehalten werden.