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Die Erfindung betrifft eine vakuumdichte elektrische Stromdurchführungsanordnung für Vakuumkammern, die dazu geeignet ist, elektrischen Strom, insbesondere elektrische Signale in die Vakuumkammer einzuleiten oder aus dieser herauszuleiten, mit einer Mehrzahl an elektrisch leitfähigen Polstiften zur Aufnahme von mindestens einem aufsteckbaren Buchsenteil mit komplementär ausgebildeten Polaufnahmen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Im technischen Gebiet der Vakuumkammern ist es Ziel, insbesondere für den Hochvakuum (HV)- und den Ultrahochvakuum (UHV)- Bereich elektrische Durchführungen in Form von Steckverbindungen zur Verfügung zu stellen, die zuverlässig gasdicht sind. Eine derartige hermetische Dichtigkeit muss also auch bei extremen Randbedingungen, wie bei einem Ultrahochvakuum von 10-11 bar unter Einwirkung extrem starker Temperaturschwankungen, wie beispielsweise bei der Einleitung von Stickstoff von -180°C und der Erwärmung des Kammerinnenraumes auf bis zu +400°C dauerhaft gewährleistet sein.
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Vakuumkammern weisen zu Forschungs- und Entwicklungsprozessen häufig eine oder mehrere elektrisch oder elektronisch betreibbare Einrichtungen (EN), wie Messeinrichtungen, Heizeinrichtungen und dergleichen in ihrem Inneren auf, die mit einer Stromversorgung von außen oder mit einer Datenleitung von innen nach außen zur Übermittlung von gemessenen Daten verbunden werden müssen. Hierfür müssen Stromdurchführungen durch die Vakuumkammer von innen nach außen und anders herum zur Verfügung gestellt werden. Dies kann beispielswiese mittels sogenannter SUB-D-Stromdurchführungen, die ein Zusammenspiel von standardisierten SUB-D-Steckern und SUB-D-Buchsen ermöglichen, geschehen.
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Es gibt zahlreiche unterschiedliche SUB-D-Stecker und -Buchsen, die sich durch ihre Größe und insbesondere durch die Zahl der Polstifte (männlicher Teil) und der dazu komplementär ausgebildeten Polaufnahmen (weiblicher Teil) voneinander unterscheiden.
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Derartige SUB-D-Durchführungen im Vakuumbereich werden in der Regel so ausgestaltet, dass sie in der Vakuumkammerwand fest installiert bzw. eingeschweißt sind und sowohl zu der Kammeraußenseite als auch zu der Kammerinnenseite hin Pole bzw. Polstifte aufweisen. Letztendlich stellen derartige SUB-D-Durchführungen sowohl nach außen zur Atmosphäre hin als auch nach innen zur Vakuumseite hin jeweils einen Stecker dar. Für den Anschluss von stromführenden Kabeln können dann von außen als auch von innen lose SUB-D-Buchsen auf diese Stecker gesteckt werden.
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Demzufolge sind bei derartigen Stromdurchführungen die Polstifte derart ausgestaltet, dass sie stiftartig durchgehend von außen in das Kammerinnere, also von der Atmosphärenseite zu der Vakuumseite verlaufen.
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Durch dieses Hindurchlaufen der stiftartigen Polstifte entsteht die Schwierigkeit, dass diese mit zwei SUB-D-Steckern ausgestatteten Stromdurchführungen im HV- und im UHV-Bereich hermetisch gasdichtauszugestalten sind. Somit müssen diese stiftartig ausgebildeten Polstifte gegenüber ihrer Umgebung gasdicht und elektrisch isolatorisch abgedichtet sein. Bisher ist dies dadurch geschehen, dass perlenförmige Elemente aus Keramik oder Glas dazu verwendet wurden, mit jeder Perle jeweils einen der Polstifte zu umfassen und anschließend mit einer Paste eine hermetisch dichte Verbindung zwischen dem Polstift und dem Lochrand, in dem der Polstift angeordnet ist, zu erhalten. Diese Löcher sind demzufolge nebeneinander in geeigneter Weise zu der passenden Anordnung von Polstiften innerhalb eines SUB-D-Schalters innerhalb von Edelstahl angeordnet.
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Nachteilhaft ist hierbei die häufige Undichtigkeit der elektrischen Durchführungen im Bereich der Poldurchführungen, da die Glasperlen für eine perfekte Verbindung mit den umliegenden Edelstahlkanten der Durchgangslöcher eine sehr saubere Edelstahlkante benötigen. Diese ist sehr schwer bei derartig kleinen Löchern, deren Durchmesser sich nach den Polstiften, die einen Durchmesser von 0.2 mm bis 1.5 mm aufweisen, richtet, zu fertigen. Ebenso ist es schwierig, eine zuverlässige Dichtigkeit in der Grenzfläche zu den Polstiftoberflächen, die häufig aus Messinglegierungen sind, zu erhalten. Zudem ist nachteilhaft, dass bei derartig vielen Grenzflächen, die durch die Menge der verwendeten Glasperlen und die die Glasperlen umgebenden Edelstahlbereiche entstehen, das Risiko und die Wahrscheinlichkeit von Rissbildungen bzw. stellenweisen Undichtigkeiten erhöht wird. Dies liegt auch daran, dass der Edelstahl zum einen und die Glasperlen zum anderen bei hohen Temperaturschwankungen unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, welches zu erhöhter Stressbildung der Materialien in ihrem Grenzflächenbereich führt und somit zu Undichtigkeit führen kann.
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Für derartige Grenzflächen zur zusätzlichen Abdichtung verwendete Klebstoffe weisen häufig den Nachteil auf, dass sie bei Temperaturschwankungen innerhalb der Vakuumkammer unter dem Einfluss von dem Vakuumzustand ausgasen und somit ungewollt gasförmige Partikel in die Vakuumkammer freigeben, welches zu Irritationen und Ablagerungen bei stattfindenden Messungen innerhalb derartiger Vakuumkammern führen kann.
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DE 42 12 859 A1 zeigt eine Vakuum-Stromdurchführung mit einem Sockel in einem Rohr.
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Somit ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine vakuumdichte elektrische Stromdurchführungsanordnung für Vakuumkammern, insbesondere für im HV- und im UHV-Bereich arbeitende Vakuumkammern zur Verfügung zu stellen, die eine zuverlässige und dauerhafte Dichtigkeit hinsichtlich der Gasdichtigkeit und eine sichere elektrische Isolierung zur Verfügung stellt.
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Kerngedanke der Erfindung ist es, dass bei einer vakuumdichten elektrischen Stromdurchführungsanordnung für Vakuumkammern, die dazu geeignet ist, elektrischen Strom, insbesondere elektrische Signale in die Vakuumkammer einzuleiten oder aus dieser auszuleiten, eine Mehrzahl von elektrisch leitfähigen Polstiften zur Aufnahme von mindestens einem aufsteckbaren Buchsenteil mit komplementär ausgebildeten Polaufnahmen von einer Glasmasse umgeben wird, die hermetisch dicht sowohl mit Seitenflächen der Polstifte als auch mit einer Innenwand eines die Polstifte umgebenden Gehäuseteils nach erfolgtem Schmelzvorgang der Glasmasse mit von oben und unten gedrückten Matrizenteilen verbunden ist. Hierbei ist das Gehäuseteil vorzugsweise aus Edelstahl, wobei dieses Gehäuseteil wiederum in einem Flansch für den Einbau in eine Vakuumkammer angeordnet ist oder selber der Flansch ist. An der Innenwand sind zwei Absatzränder vorgesehen, zwischen denen sich die Glasmasse befindet und gegen welche die Matrizenteile drückbar sind.
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Bei der Glasmasse handelt es sich bevorzugt um Borosilikatglas, welches zuverlässig eine dauerhafte hermetische Gasdichteverbindung zwischen den Polstiften und dem Gehäuseteil und zugleich eine absolute sichere elektrische Isolation zwischen den Polstiften unter sich und den Polstiften und dem Gehäuseteil zulässt und sicherstellt. Einer derart ausgebildeten Verbindung liegt nicht nur die Entwicklung des Einschmelz-Verfahrens bezüglich des Glases, nämlich unter anderem das Herausfinden der richtigen Temperaturanstiegs-/Abstiegsrampen und anderer Prozessparameter wie Druck und Zeitverlauf während des Schmelz- und Abkühlvorganges, sondern auch das Erforschen und Testen geeigneter Glaszusammensetzungen, die auch unter schwierigen Einsatzbedingungen, wie Temperaturwechsel, Druckveränderung, Schmutz, Vibrationen, etc. innerhalb der Vakuumkammer eine hermetisch dichte Verbindung zwischen den Polstiften und den umliegenden Edelstahlanteilen gewährleisten, zugrunde. Zudem waren ein Analysieren der optimalen Beschaffenheit der Kontaktoberflächen der Edelstahlkomponenten bzw. der Innenwände zu dem Glaskörper hin und die Erarbeitung der Oberflächenvorbehandlung zur Herstellung dieser Eigenschaften notwendig.
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Insbesondere das Entwickeln der idealen Form der Innenwand des Gehäuseteils in Abhängigkeit von zu verwendenden ersten und zweiten Matrizenteilen für die Herstellung derartiger Polstifte-Glasmasse-Gehäuseteil-Verbindungen sowie die Dicke des einzuschmelzenden Glasblocks zum optimalen Einsatz in den Innenbereich des Gehäuseteils sind erfindungswesentliche Merkmale. Denn das Anbringen von Absätzen an den richtigen Positionen innerhalb des Gehäuseteils ermöglicht das richtige Positionieren der ersten und zweiten Matrizenteile, die eine Mehrzahl an Polstiften tragen können und das genaue und exakte Verschmelzen der Glasmasse mit den Innenwänden des Gehäuseteils sicherstellen. Ohne diese Merkmale des Bildens von Absätzen an den Innenwänden des Gehäuseteils und der Verwendung der richtigen Matrizenteile von beiden Seiten des zu Anfang zweiseitig offenen Gehäuseteils würde aufgrund von Adhäsionskräften die Glasmasse seitlich sich an den Innenwänden des Gehäuseteils unerwünscht entlangziehen und ein späteres Aufstecken von aufzusteckenden Buchsenteilen mit komplementär ausgebildeten Polaufnahmen nicht ermöglichen. Denn die Stromdurchführungsanordnung ist derart ausgebildet, dass die Polstifte innerhalb des Gehäuseteils, welches - wie bereits erwähnt - innenseitig eine durchgehende Ausnehmung aufweist und ohne die Anordnung der Polstifte und der Glasmasse bei Anbringung in einer Wand der Vakuumkammer vakuumseitig und atmosphärenseitig offen ausgebildet ist, parallel verlaufend aus der vorzugsweise plattenähnlich ausgebildeten Glasmasse sowohl vakuumseitig als auch atmosphärenseitig herausschauen. Dies bedeutet, dass die entsprechend komplementär ausgebildeten Polaufnahmen innerhalb aufzusteckender Buchsenteile auf diese Polstifte aufgesteckt werden können und einen zuverlässigen störungslosen elektrischen Kontakt sicherstellen sollen. Allerdings ist dies nicht möglich, wenn die Oberfläche der Glasmasse nach erfolgter Verschmelzung mit den Rändern bzw. der Innenwand des Gehäuseteils und den Polstiftseitenwänden unsauber abschließt und hierdurch eine vorderseitig plan ausgebildete Fläche des Buchsenteils nicht vollständig die Oberfläche der geschmolzenen Glasmasse kontaktieren kann, welches eine zuverlässige Verbindung zwischen dem Buchsenteil und der Steckerbuchse, welche die Polstifte zusammen mit der Glasmasse darstellen, sicherstellen würde. Somit ist eine elektrische Kontaktierung nicht gewährleistet, wenn nicht - wie erfindungsgemäß erfolgt - Absätze an den richtigen Positionen innerhalb des Gehäuseteils für die Anbringung von Matrizenteilen während des Schmelzvorgangs der Glasmasse vorhanden wären, wodurch ein adhäsionsartiges sich-nach-oben Ziehen oder Entlangziehen an den Innenwänden des Gehäuseteils, welches zugleich das Flanschteil sein kann, vermieden wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Gehäuseteil zusammen mit den vorzugsweise parallel angeordneten Polstiften als SUB-B-Steckerbuchseausgebildet. Derartige SUB-D-Steckerbuchsen gibt es in unterschiedlichen Größen mit unterschiedlichen Gehäuseformen und unterschiedlicher Anzahl an Polstiften. Die bei den bisherigen SUB-D-Steckern häufig auftretenden Undichtigkeiten nach einer gewissen Benutzungsdauer insbesondere in Kombination mit Temperaturschwankungen innerhalb des Vakuums einer Vakuumkammer können erfindungsgemäß vermieden werden. Zudem wird eine kostengünstige und weniger zeitaufwendige Herstellung derartiger SUB-D-Stromdurchführungen und insbesondere von Poldurchführungen für die Polstifte der SUB-D-Stecker ermöglicht.
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Vorteilhaft kann aufgrund der Verwendung der erfindungsgemäßen Glaszusammensetzung erreicht werden, dass eine sehr hohe Hitzeverträglichkeit der SUB-D-Steckerbuchse unter Beibehaltung der Dichtigkeit und der elektrischen Isolationsfähigkeit erhalten wird. Selbst bei Temperaturwechseln von extrem niedrigen Temperaturen, wie beispielsweise -180°C bei Verwendung von Stickstoff innerhalb der Vakuumkammern bis zu 600°C bei der Verwendung von elektrisch erwärmbaren Tischen, Shrouts, etc. wird eine dauerhafte Gasdichtigkeit derart erfindungsgemäßer SUB-D-Stecker erzielt.
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Vorteilhaft werden durch das direkte Einschmelzen der Polstifte der SUB-D-Durchführungen in eine passende Glaszusammensetzung mit entsprechender Konstruktion des Gehäuseteils die bisher notwendigen Löcher in den bisherigen Metallgrundkörper-Gehäuseteilen, die notwendig waren, um die Glasperlen einzusetzen, eingespart. Dies verringert die Arbeitskosten und die Arbeitszeiten bei der Herstellung derartiger Gehäuseteile. Zudem ist nicht mehr darauf zu achten, dass toleranzbehaftete Bohrungen mit der notwendigen Genauigkeit hergestellt werden müssen. Zudem sind viele Grenzflächen, die bisher dadurch entstanden, dass die Glasperlen, in welchen die Polstifte eingesetzt worden sind, sowohl in Grenzflächen gegenüber den umliegenden Metallbohrungsinnenwänden als auch in Grenzflächen gegenüber den Polstiften entstehen, kein erhöhtes Risiko von Undichtigkeit darstellen. Derartige risikobehaftete gegebenenfalls undichte Durchgänge sind als mögliche Schwachstellen nicht mehr vorhanden.
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Grundsätzlich wird das Risiko einer gasdichtenkritischen Verbindung zwischen Edelstahl und Glaskörper alleine schon aufgrund des Vorhandenseins einer einzigen großen Grenzfläche zwischen dem Gehäuseteil, welches aus Edelstahl ist, und dem geschmolzenen Gas anstelle von vielen Grenzflächen zwischen einzelnen Glasperlen und Edelstahlbohrungsinnenwänden verringert. Zudem wird aufgrund von bestimmten erfindungsgemäßen Absätzen innerhalb der Innenwand des Gehäuseteils zusätzlich eine zuverlässige und dauerhafte Dichtigkeit zwischen dem geschmolzenen Glas und dem Edelstahlkörper gewährleistet. Hierzu muss die Innenwand bzw. die Innenwand des Edelstahlgehäuseteils vor dem Zusammenfügen von Glas und Edelstahl besonders präpariert werden, d.h. es müssen Absätze und Kanten, die für das Einsetzen der Matrizenteile, in welchen die Polstifte zu Anfang angeordnet sind, notwendig sind, an geeigneter Stelle positioniert und genau bearbeitet sein. Hierfür ist es auch notwendig, die Schmelzparameter beim Schmelzen des Glases richtig einzustellen, um ein Loslösen des Glases von der Innenwand des Gehäuseteils zu vermeiden. Auch muss der einzusetzende Glasblock in seinen Abmaßen diesbezüglich ideal abgestimmt sein, wobei es Ziel ist, den Glasblock möglichst gering in seinem Gewicht und in seinem Volumen zu halten, um nicht zu viel Glasmasse zum Schmelzen bringen zu müssen, hierbei eine gleichmäßige Temperaturdurchdringung in dem Glasblock zu bekommen und trotz alledem die Gasdichtigkeit und die notwendige elektrische Isolation sicherzustellen. Hierfür weisen der plattenähnlich ausgebildete Glasblock bzw. die Glasmasse eine Dicke von 2 mm - 10 mm, vorzugsweise von 3 mm - 6 mm, insbesondere bevorzugt von 3,5 mm auf. Sein Umfangsrand, der die Form eines Trapezes aufweist, wie es üblicherweise bei SUB-D-Steckern als Form vorhanden ist, zeigt ein geringeres Maß als der Umfangsrand des ebenso ausgebildeten Matrizenelementes, wovon eines an einer Seite und eines von der anderen Seite in das Gehäuseteil während der Herstellung eingeführt wird. Hierfür ist an der Grenzfläche zwischen den Matrizenteilen und dem Glaskörper ein Absatz jeweils innerhalb des Gehäuseteils, also an seiner Innenwand angeordnet, der vorzugsweise zwischen 0,5 mm und 5 mm, besonders bevorzugt 1 mm - 3 mm, insbesondere bevorzugt 1 mm in dem Innenraum senkrecht zu der Längsachse, die sich durch die Durchgangsöffnung des Gehäuseteils hindurch erstreckt, ausgerichtet ist.
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Erfindungsgemäß weist ein Verfahren zur Herstellung einer vakuumdichten elektrischen Stromdurchführungsanordnung für Vakuumkammern, die dazu geeignet ist, elektrischen Strom, insbesondere elektrische Signale an die Vakuumkammer einzuleiten oder aus dieser herauszuleiten und mit einer Mehrzahl an elektrisch leitfähigen Polstiften zur Aufnahme von mindestens einem aufsteckbaren Buchsenteil mit komplementär ausgebildeten Polaufnahmen ausgestattet ist, folgende Schritte auf:
- - Reinigen einer Innenwand eines die Polstifte umfassenden Gehäuseteils;
- - Reinigen der Polstifte;
- - Einsetzen eines Glasmasseteils mit einer Mehrzahl an Polstiftdurchgangsöffnungen bis zu einem Absatzrand an der Innenwand;
- - Einführen eines ersten Matrizenteils von einer ersten Richtung aus in eine Durchgangsöffnung des Gehäuseteils;
- - Einführen eines zweiten Matrizenteils von einer zweiten Richtung aus in die Durchgangsöffnung des Gehäuseteils;
- - Wärmebehandlung des gesamten Aufbaus mit mehreren unterschiedlichen Erwärmung- und Abkühlungsarten in einem vorbestimmbaren Zeitraum mit einem vorbestimmbaren Druck, um das Glasmasseteil derart zum Schmelzen zu bringen, dass es sich hermetisch dicht sowohl mit den Seitenflächen der Polstifte als auch mit einer Innenwand eines die Pole umgebenden Gehäuseteils verbindet.
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Das erste und/oder das zweite Matrizenteil trägt bei deren/dessen Einführen die Mehrzahl an Polstiften, die so lange von dem Matrizenteil gehalten werden, bis der Schmelzvorgang abgeschlossen ist und hierdurch die Polstifte von der Glasmasse umgeben werden.
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Eine derartige Wärmebehandlung in einem Ofen ist mit mehreren Temperaturanstiegen und -abstiegen verbunden und verläuft in der Regel über einen Zeitraum von mindestens 3 Stunden. Vorzugsweise werden hier 3,5 Stunden benötigt.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Vorteile und Zweckmäßigkeiten sind der nachfolgenden Beschreibung der Figuren zu entnehmen. Hierbei zeigen:
- 1in einer perspektivischen Darstellung von schräg oben die erfindungsgemäße vakuumdichte elektrische Stromdurchführungsanordnung für Vakuumkammern;
- 2in einer perspektivischen Darstellung von schräg unten die erfindungsgemäße Stromdurchführungsanordnung;
- 3in einer Draufsicht die erfindungsgemäße Stromdurchführungsanordnung;
- 4in einer Unteransicht die erfindungsgemäße Stromdurchführungsanordnung;
- 5in einer Querschnittsdarstellung die erfindungsgemäße Stromdurchführungsanordnung; und
- 6eine Seitendarstellung der erfindungsgemäßen Stromdurchführungsanordnung.
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In 1 ist in einer perspektivischen Darstellung von schräg oben die erfindungsgemäße vakuumdichte elektrische Stromdurchführungsanordnung für Vakuumkammern zusammen mit einem Flansch dargestellt. Ein Flansch 1 mit einer Mehrzahl an Gewindebohrungen 2 zur Befestigung an einer Öffnung in einer Vakuumkammer, die hier nicht näher dargestellt ist, ist mit einem Gehäuseteil 3 zur Aufnahme von SUB-D-Buchsenteilen, die hier nicht näher dargestellt sind, ausgestattet. Die Buchsenteile weisen in ihrer Außenform ebenso wie die Innenform des Gehäuseteils 3 eine trapezförmige Form auf, so dass sie - wie bei
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SUB-D-Steckverbindungen bekannt - ineinander gesteckt werden können und hierdurch Polstifte mit Polaufnahmen in Verbindung kommen. Eine feste Verbindung zwischen dem Buchsenteil und der komplementär ausgebildeten Steckerbuchse wird durch die Trapezform und die Polstifte sichergestellt.
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Somit hat das Gehäuseteil 3 außenförmig eine rechteckartige Querschnittsform mit abgerundeten Endflächen und innenseitig eine trapezförmige Form in seiner Durchgangsöffnung 4. An seiner Oberseite 5 ist das Gehäuseteil mit einer planen Oberfläche 6 und einem diese Oberfläche umgebenden Rand ausgestattet, um ein entsprechend komplementär ausgebildetes Buchsenteil mit seiner Vorderseite an die planartige Oberfläche anliegen zu haben.
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Zudem sind Gewindebohrungen 7 angeordnet, die ein Befestigen eines hier nicht dargestellten Buchsenteilsmittels Schrauben zulassen.
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In 2 ist das Gehäuseteil 3 mit seiner Durchgangsöffnung 4 und von einer Unterseite aus dargestellt. Die Unterseite 8 weist ebenso Gewindebohrungen 9 auf, in welche ebenso ein Buchsenteil vakuumseitig, oder wenn die Durchgangsöffnung anders herum in den Flansch eingebaut ist atmosphärenseitig angeschraubt werden kann. Seitliche Absätze 10 verlaufen längsseitig entlang der Unterseite 8 dieser Steckerbuchse.
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In 3 ist in einer Draufsicht die Stromdurchführungsanordnung gezeigt. Wie der Darstellung zu entnehmen ist, weisen Innenwände 11 der trapezförmigen Durchgangsöffnung eine geringe Rauigkeit von Ra 0,8 auf, um ein zuverlässiges Verbinden der Edelstahlinnenwände 11 mit einer später zu schmelzenden Glasmasse sicherzustellen. Hierdurch soll die erforderliche dauerhafte Dichtigkeit und eine zuverlässige elektrische Isolationsfähigkeit erreicht werden. Die trapezförmige Durchgangsöffnung 4 weist hier an der Oberseite, vorzugsweise an seiner längsten Seite ein Abmaß von ca. 25 mm und an seinen links- und rechtsseitigen Seiten ein Abmaß von ca. 8 mm - 9 mm auf. Der Abstand der trapezförmigen Durchgangsöffnung zu der Außenseite des länglichen Seitenrandes der Steckerbuchse 3 liegt bei 3 mm - 5 mm, in diesem Fall bei 4,15 mm. Der Abstand ist mit dem Bezugszeichen 12 versehen. Das Außenmaß 13 des Edelstahlgehäuseteils liegt vorzugsweise zwischen 20 mm und 50 mm, besonders bevorzugt in diesem Fall bei 38 mm. Dies trifft auf die Längsseite des Gehäuseteils zu. Die Breitenseite 14 weist ein Maß von vorzugsweise 10 mm - 20 mm, besonders bevorzugt 16,5 mm, wie in diesem Beispiel dargestellt, auf.
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In 4 ist die Unterseite 15 der Stromdurchführungsanordnung gezeigt. Die Durchgangsöffnung 4 ist wiederum trapezförmig ausgebildet. Die Innenwand 11 ist mit einem Absatz gegenüber einer Innenwand 17 um 0,5 mm nach innen versetzt. Dies wird noch näher in 5 erläutert.
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Die sich entlang der Längsseite des Gehäuseteils 3 erstreckenden Absätze 10 sind mit einem Abstand von 8 mm - 12 mm, hier vorzugsweise von 9,5 mm gemäß Bezugszeichen 18 voneinander beabstandet.
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5 zeigt in einer Querschnittsdarstellung eine Ansicht der erfindungsgemäßen Stromdurchführungsanordnung. In dieser Darstellung ist zu sehen, dass parallel zu einer Mittellinie 19 die Durchgangsöffnung 4 innerhalb des Gehäuseteils 3 angeordnet ist, wobei das Gehäuseteil an seiner Oberseite den bereits beschriebenen umfangsseitigen Rand 7 aufweist und an seiner Unterseite einen derartigen Rand nicht aufweist.
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Die Gewindebohrungen 7 und 9 sind von der Oberseite und von der Unterseite vorzugsweise zweifach angeordnet mit einer Tiefe von 5 mm - 6 mm.
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Ein ebenso trapezförmig ausgebildeter Absatzrand 20 von der Unterseite her und 21 von der Oberseite her an der Innenwand der Durchgangsöffnung 4 sorgt dafür, dass hier nicht näher dargestellte Matrizenbauteile, die während des Schmelzvorganges von einem Glasmassebauteil verwendet werden, gegen diese Absätze von der Ober- und Unterseite aus gedrückt werden könne. Eines oder beide dieser Matrizenbauteile würde(n) die hier nicht näher dargestellten Polstifte festhalten, während der Glasschmelzvorgang vonstattengeht. Hierfür ist das Glasbauteil in dem Zwischenraum 24 zwischen dem oberen Matrizenteil 21a und dem unteren Matrizenteil 20a angeordnet. Das Glasmasseteil umfasst mehrere Bohrungen, um vor dem Schmelzvorgang die hier nicht näher dargestellten Polstifte durch das Glasmasseteil hindurchzuführen und während des Schmelzvorgangs in die Glasmasse eingeschmolzen zu bekommen.
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Dadurch, dass dieses Matrizenteil an den Absätzen 20 und 21 eng anliegt, wird weitestgehend verhindert, dass das Glasmasseteil bei seinem Schmelzvorgang aufgrund von Adhäsionskräften entlang einer Innenwand 25 sich in dem oberen und unteren Bereich entlangzieht und somit eine unsaubere, nicht planare Oberfläche des geschmolzenen Glases im Bereich der Grenzfläche zwischen den Matrizenelementen und dem Glasmasseteil entsteht. Hierdurch würde nämlich nicht sichergestellt sein, dass ein anschließend aufzusteckendes Buchsenteil mit Polaufnahmelöchern sauber auf den Polstiften mit der dazugehörigen Glasoberfläche zwischen den Polstiften und den Innenwänden 25 aufgesteckt werden kann.
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Der Zwischenraum 24 umfasst in diesem Fall eine Höhe, die vorzugsweise in einem Bereich von 3,5 mm liegt. Demzufolge muss das Glasmasseteil, wie es zu Anfang eingesetzt wird, eine derartige Materialstärke aufweisen. Nach Einsetzen des Glasmasseteils in den Zwischenraum 24 werden die Matrizenteile, die vorzugsweise aus Graphit bestehen, von oben und unten gegen das Glasmasseteil gedrückt und halten hier für den nachfolgenden Schmelzvorgang die Polstifte. Anschließend findet der Schmelzvorgang mit mindestens 3 Stunden Wärmebehandlung und unterschiedlichsten Temperaturaufwärts- und Abwärtsbewegungen statt. Nach erfolgtem Schmelzvorgang hat sich die Glasmasse zuverlässig mit den Innenwandanteilen 25 und den Seitenflächen der Polstifte für eine dauerhaft hermetische Dichtigkeit verbunden.
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In 6 ist in einer Seitendarstellung nochmals die erfindungsgemäße Stromdurchführungsanordnung dargestellt. Man kann sowohl die Bohrungen 7 und 9 als auch die Durchgangsöffnung 4 erkennen. In dem Zwischenraum 24 sind das Glasmasseteil und später das geschmolzene Glas angeordnet.
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Dieser Darstellung ist deutlich zu entnehmen, dass die entlang der Längsseite an der Unterseite des Gehäuseteils verlaufenden Absätze 10 eine Höhe 26 von ca. 1,5 mm aufweisen.
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Die Anmelderin behält sich vor sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale als erfindungswesentlich zu beanspruchen, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind. Es wird weiterhin darauf hingewiesen, dass in den einzelnen Figuren auch Merkmale beschrieben wurden, welche für sich genommen vorteilhaft sein können. Der Fachmann erkennt unmittelbar, dass ein bestimmtes in einer Figur beschriebenes Merkmal auch ohne die Übernahme weiterer Merkmale aus dieser Figur vorteilhaft sein kann. Ferner erkennt der Fachmann, dass sich auch Vorteile durch eine Kombination mehrerer in einzelnen oder in unterschiedlichen Figuren gezeigter Merkmale ergeben können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Flansch
- 2
- Gewindebohrungen
- 3
- Gehäuseteil/Steckerbuchse
- 4
- Durchgangsöffnung
- 4a
- Polstifte
- 5
- Oberseite
- 6
- plane Oberfläche
- 7
- Bohrungen
- 8
- Unterseite
- 9
- (Gewinde)bohrungen
- 10
- seitliche Absätze
- 11
- (Edelstahl-) Innenwände
- 12
- Abstand
- 13
- Außenmaß
- 14
- Breitenseite
- 15
- Unterseite
- 17
- Innenwand
- 18
- Abstand
- 19
- Mittellinie
- 20
- Absatzrand (von der Unterseite her)/Matrizenteil/Absatz
- 21
- Absatzrand (von der Oberseite her)/Matrizenteil/Absatz
- 23
- Höhe
- 24
- Zwischenraum
- 25
- Innenwand(anteile)
