DE1640824B2 - Anschluß für Hochspannungs-Koaxialkabel - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Anschluß für ein Hochspannungs-Koaxialkabel zur Energiespeisung einer in einem Hochvakuum-Elektronenofen angeordneten Elektronenkanone.

Elektronenkanonen in Hochvakuumöfen werden für zahlreiche Arbeiten, wie das Veredeln von Metallen, zum Tempern, Metallisieren usw., verwendet. Die Elektronenkanone bildet eine Jckironensirahl, der auf das zu behandelnde Material gerichtet wird, wobei die Elektronenkanone und das zu behandelnde Material in einem evakuierten Elcktronenofeii angeordnet sind. Für die Elektronenkanone ist typisch, daß sie aus einer Elektronenquelle, beispielsweise einer Heizkathode oder einem Heizfaden, und aus einer gegenüber der Kathode auf einem hohen positiven Potential gehaltenen Ueschleunigungselektrode besteht.

I 640 824

was zum Entstehen eines starken elektrostatischen Feldes zum Beschleunigen der Elektronen führt. Darüber hinaus ist üblicherweise in der Elektronenkanone eine Fokussierungselektrode vorgesehen, um die Elektronen zu einem Strahl zu bündeln. Der Elektronenstrahl wird dann auf das Ziel- oder Auftreffrnaterial gerichtet, um es so zu erhitzen.

Nun haben sich bei der Schaffung elektrischer Verbindungen zwischen der Energiequelle und der Elektronenkanone auf Grund der für eine Elektronenkanoneneinrichtung erforderlichen starken Ströme und hohen Spannungen zahlreiche Schwierigkeiten ergeben. Außerdem werden die elektrischen Verbindungen durch die Wand des evakuierten verschlossenen Raumes hindurchgeführt, weshalb sie mit vakuumdichten Abdichtungen versehen sind. Die den elektrischen Verbindungen zugeordneten Isolier- und Abschirmmittel verlieren in der mit Dämpfen ausgefüllten und hochgradig korrodierenden Umgebung eines Hochvakuumofens rasch ihre spezifischen Eigenschaften. Darüber hinaus werden in dem Ofen Hochfrequenzfelder erzeugt als Folge des angeregten Zustandes der in ihm vorhandener; Dampfe, der hervorgerufen wird durch die Wechselwirkung der Elektronen in den Dampfen. Die elektrischen Verbindungen und Anschlüsse werden üblicherweise gegen diese Hochfrequenzfelder abgeschirmt, um zu verhindern, daß sie die übrige zugeordnete, elektrische Ausrüstung beeinträchtigen. Darüber hinaus müssen die elektrischen Verbindungen und Anschlüsse derart sein, daß das Personal vor den verwendeten Hochspannungen geschützt ist.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, einen sicheren, raumsparenden und haltbaren Anschluß zu schaffen fur ein Hochspannungs-Koaxialkabel zur Energiespeisung einer in einem hochgradig evakuierten Elektronenofen angeordneten Elektronenkanone mit 1 jhen Strom- und Spannungswerten.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im nachstehenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen senkrechten Axialschnitt durch eine erste Ausfuhrungsform des Anschlusses nach der Erfindung, in schematischer Darstellung,

F i g. 2 einen senkrechten Schnitt durch eine andere Ausführungsform des Anschlußbauteils gemäß der Erfindung, das sich besonders zur Verwendung mit mehreren Elektr^nenkanonen in einem Elektronenstrahlofen eignet,

F<g. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 in Fig. 2.

Fig. 4 einen senkrechten Axialschnitt durch eine dritte Ausführungsform des Anschlußbauteils nach der Erfindung.

Gemäß der Darstellung in Fig. 1 besteht das Kabel im wesentlichen aus einem zentralen ersten rohrförmigen Leiter 10, einem um den zentralen Leiter herum konzentrisch angeordneten und mittels eines Isoliermantels 18 von ihm isolierten zweiten rohrförmigen Leiter 14, einem auf dem zweiten rohrförmigen Leiter 14 angeordneten zweiten Isolicrmantcl 22 und einem in einem vorbestimmten Abstand vom Ende des Kabels endender dritten rohrförmigen Leiter 26. der um den zweiten Isoliermantcl 22 herum angeordnet ist. Der Anschluß- oder Endabschnitt des Kabels besitzt Mittel 30, um den zentralen Leiter 10 sowie den zweiten rohrförmigen Leiter 14 an einen Heizfaden 34 der Elektronenkanone anzuschließen, und eine im wesentlichen schalenförmige, aus einem leitenden Material hergestellte Dampfabschirmung 38. Die Dampfabschirmung 38 ist an ihrer Basis 46 mit einer Öffnung 42 versehen, durch die der zweite rohrför-

mige Leiter 14 und der zentrale erste rohrförmige Leiter 10 hindurchragen, wobei der zweite rohrförmige Leiter 14 mit der Dampfabschirmung 38 elektrisch in Verbindung steht. Darüber hinaus schließt die Dampfabschirmung 38 den Isoliei mantel 22 im we-

sentlichen ein und wird in von dem Isoliermantel 22 und dem dritten rohrförmigen Leiter 26 getrennter Lage gehalten.

Im einzelnen kann das Koaxialkabel sowohl die Energie für den Heizfaden der Elektronenkanone als

auch die Beschleunigungshochspannung für die Elektronenkanone zuführen. Das Kabel ragt in einen (nicht dargestellten), gewohnlich als Elektronenkanonenkammer bezeichneten evakuierten geschlossenen Raum hinein, der mit dem Kabel in im wesentliehe η vakuumdichtem Verhältnis steht. Das Ende des Kabels ist mit einem Ansc'. iuß versehen, der das Kabel an die Elektronenkanone abschließt. Der in Fig. 1 veranschaulichte Anschluß ist besonders geeignet, um eine Elektronenkanone zu halten, sie zu kühlen und

»5 ihr Energie zuzuführen.

Zum Zuführen eines passenden Kühlmittels zum Kühlen der Elektronenkanone ist ein Kühlrohr SO vorgesehen. Das Kühlrohr ist im Inneren des zentralen ersten rohrförmigen Leite^rs 10 angeordnet und wird in von ihm getrennter Lage gehalten, wobei es in der Nähe einer Fokussierungselektrode 54 der Elektronenkanone gehalten wird, die aus einem im wesentlichen rechteckigen Block aus leitfähigem Material besteht. Somit kann das Kühlmittel, beispielsweise Wasser, über das offene Ende des Kühlrohres 50 ausströmen und über den ringförmigen Zwischenraum 52 zwischen dem Kühlrohr 50 und dem zentralen Leiter 10 in einen passenden (nicht dargestellten) Abfluß zurückströmen. Das Kühlrohr 50 ist aus nichtleitendem Material, beispielsweise aus Nylon (Wz.), hergestellt, um ein Überschlagen zwischen dem zentralen Leiter 10 und dem Kühlrohr 50 zu vermeiden.

Der zentrale Leiter 10 ist ar die Fokussierungselektrode 54 elektrisch angeschlossen, die ihrerseits an ein Ende des stabförmigen Heizfadens 34 angeschlossen ist. Wie gezeigt, ragt der zentrale Leiter 10 in eine in der Fokussierungselektrode 54 vorgesehene Öffnung 58 hinein, so daß er außerdem zum Halten der Fokussierungselektrode 54 dient. Der zentrale Leiter 10 ipt mit Hilfe passender Mittel, beispielsweise durch Hartloten, gegen die Wände der Öffnung 58 vakuumdicht abgedichtet. Der zent.ale Leiter 10 isl um das Kühlrohr 50 herum konzentrisch angcordncl und ist vorzugsweise aus einem Rohr aus leitfähigem Material, wie beispielsweise Kupfer, hergestellt. Dei zweite rohrförmige Leiter 14 steht mit dem anderer Ende des Heizfadens 34 in Verbindung, um ihn aiii diese Weise aufzuheizen. Der zweite rohrförmige Leiter 14 ist um den zentralen Leiter 10 herum konzen frisch angeordnet, wobei er durch den ersten Isoliermantel 38 von ihm getrennt gehalten wird. Der zweite rohrförmige Leiter 14 endet in einer vorbestimmten Entfernurg unterhalb des Endes des zentralen Leiter! 10.

Auf Grund des im Ofen bestehenden Hochvakuums ist es erforderlich, das Ende des Kabels so ζ ι bauen, daß es vakuumdicht ist. Dazu ist eine crsti vakuumdichte Dichtung 59 zwischen dem zwcilei

rohrförmigen Leiter 14 und dem zentralen Leiter 10 vorgesehen. Die vakuumdichte Dichtung besteht aus einer ringförmigen Hülse 62 aus passendem Isoliermaterial, wie beispielsweise Aluminiumoxyd, die zwischen dem Ende des zweiten rohrförmigen Leiters 14 und dem zentralen Leiter 10 eingesetzt ist. Die Hülse 62 aus isolierendem Material wird in ihrer richtigen Lage gehalten, indem an ihrem oberen und an ihrem unteren Ende je ein Tragring 66 bzw. 68 angeordnet ist, die jeweils gegenüber dem zentralen Leiter 10 bzw. dem zweiten rohrförmigen Leiter J4 durch passende Mittel, beispielsweise durch Hartlöten, vakuumdicht abgedichtet sind.

An dem zweiten rohrförmigen Leiter 14 ist in der Nähe seines oberen Endes ein Anschluß 72 vorgesehen. Zwischen dem Anschluß 72 und dem Heizfaden 34 ist ein Leiter 76 angeschlossen, um den zweiten rohrförmigen Leiter 14 mit dem Heizfaden 34 elektrisch zu verbinden. Zwischen einem Teil des Heizfadens 34 und der Fokussierungselektrode 54 ist, wie gezeigt, ein aus einem passenden Isoliermaterial, wie beispielsweise Teflon (Wz.), hergestelltes isolierendes Distanzstück 80 angebracht. Somit ist zwischen dem zweiten rohrförmigen Leiter 14 und dem zentralen Leiter 10 ein geschlossener Stromkreis hergestellt. Dieser Stromkreis verläuft von dem Anschluß 72 in der Nahe des oberen Endes des zweiten rohrförmigen Leiters 14 aus über den Leiter 76, den Heizfaden 34 und über die Fokussierungselektrode 54 zu dem zentralen Leiter 10.

Da der Spannungsabfall am Heizfaden 34 verhältnismäßig gering ist, befinden sich der zentrale Leiter 10 und der zweite rohrförmige Leiter 14 im allgemeinen auf fast dem gleichen Potential. Somit kann der zwischen dem zentralen Leiter 10 und dem zweiten rohrförmigen Leiter 14 angeordnete erste Isoliermantel 18 verhältnismäßig dünn sein.

Im wesentlichen in der Nähe der Fokussierungselektrode 54 und parallel zum Heizfaden 34 ist eine stabförmige Beschleunigungselektrode 84 der Elektronenkanone angeordnet. Die Beschleunigungselektrode 84 wird gegenüber der Fokussierungselektrode 54 auf einem sehr hohen positiven Potential gehalten, so daß ein elektrostatisches Feld entsteht, mittels dessen die von dem Heizfaden 34 emittierten Elektronen beschleunigt werden. Dies wird dadurch erreicht, daß die Elektrode 84 auf Lrdpotential gehalten wird, indem sie mit dem geerdeten dritten rohrförmigen Leiter 26 verbunden vird. Dazu ist auf den dritten rohrförmigen Leiter 26 nahe seinem Ende ein ringförmiger Flansch 88 vorgesehen, der vorzugsweise mit ihm verlötet ist. Angrenzend an den Flansch 88 ist, vorzugsweise durch Verlöten, eine im wesentlichen U-förmige leitfähige Halterung 92 an dem dritten rohrförmigen Leiter 26 befestigt. Die Halterang 82 erstreckt sich nach oben und ist mit der Beschleunigungselektrode 84 verbunden, indem die Elektrode 84 in zwei in den Wänden der Halterung 92 vorgesehenen, einander gegenüberliegenden Schlitzen 94 und 95 angebracht ist, so daß die Beschleunigungselektrode sowohl gehalten wird als auch mit dem geerdeten dritten rohrförmigen Leiter 26 elektrisch verbunden ist. Da der Heizfaden 34 mit einem verhältnismäßig hohen negativen Potential gespeist wird, während die Beschleunigungselektrode 84 auf Erdpotential gehalten wird, befindet sich die Beschleunigungselektrode 84 gegenüber dem Heizfaden 34 auf einem hohen positiven Potential, so daß folglich das erforderliche elektrostatische Feld entsteht.

Da zwischen dem zweiten rohrförmigen Leiter 14 und dem geerdeten dritten rohrförmigen Leiter 26 ein erheblicher Potentialunterschied besieht, ist der zwisehen ihnen angeordnete Isoliermantel 22 verhältnismäßig dick, um ein Über- oder Durchschlagen auszuschließen. Der Isoliermantel 22erstreckt sich über das mit einem Flansch versehene Ende des dritten rohrförmigen Leiters 26 hinaus und endet zwischen dem Ende des dritten rohrförmigen Leiters 26 und dem Ende des zweiten rohrförmigen Leiters 14. Der Isoliermantel 22 ist vorzugsweise aus einem verhältnismäßig stabilen Material mit niedrigem Dampfdruck, beispielsweise aus Teflon (Wz.) hergestellt.

'5 Zwischen dem dritten rohrförmigen Leiter 26 und dem zweiten rohrförmigen Leiter 14 ist eine zweite Vakuumdichtung 99 vorgesehen. Die Dichtung 99 führt eine wesentliche mechanische Stützung für das Ende des Kabels herbei. Sie besteht aus einer auf dem

^ί0 Flansch 88 angeordneten Hochspannungsisoliermuffe 100, die um einen vorbestimmten, oberhalb des Flansches 88 hinausragenden Abschnitt des Isoliermantels 22 herum angeordnet ist.

Die Isoliermuffe 100 ist an ihrem unteren Ende

'5 mittels eines Tragrings 104 an dem Flansch 88 und an ihrem oberen Ende mittels eines zweiten Tragringes 108 *n dem zweiten rohrförmigen Leiter 14 befestigt. Der Tragring 104 ist mit Hilfe passender Mittel, beispielsweise durch Hartlöten, gegen den Flansch 88 vakuumdicht abgedichtet. Außerdem ist der Tragring 108 gegen den zweiten rohrförmigen Leiter 14 und gegen die Isoliermuffe 100 vakuumdicht abgedichtet, so daß die Vakuumabdichtung zwischen dem dritten rohrförmigen Leiter 26 und dem zweiten rohrförmigen Leiter 14 vervollsKändigt wird. Die Isoliermuffe 100 hat die Form einer Hülse aus Hochspannungsisoliermaterial, die aus einem isolierenden Werkstoff, wie beispielsweise Aluminiumoxyd, hergestellt ist und eine mit ringförmigen Kippen versehene Außenfläche besitzt. Die mit ringförmigen Rippen versehene Außenfläche ist insofern erwünscht, als sie die Kriech strecke an der Oberfläche der Isolierung vergrößert und somit das Auftreten eines Überschlagens verhindert.

Da die Isoliermuffe 100 vorgesehen ist, um Kriechspannungen auf ein Mindestmaß herabzusetzen und auf diese Weise einen Schutz gegen Überschlagen durch Vergrößern der Kriechstrecke herbeizuführen, ist es vorteilhaft, die mit ringförmigen Rippen versehene Fläche der Isoliermuffe in der Weise zu schützen, daß ihre Isoliereigenschaften erhalten bleiben. Ein solcher Schutz ist ganz besonders erwünscht im Hinblick auf das Vorhandensein von leitfähigen Dämpfen im Elektronenofen, die sich auf die Oberfläche der Isoliermuffe 100 niederschlagen könnten. Aus diesem Grunde ist die Dampf abschirmung 38 vorgesehen.

Die Dampfabschirmung 38 ist um die Isoliermuffe

100 herum so angeordnet, daß sie sie im wesentlichen einschließt. Die Dampfabschirmung hat im wesentli-

chen die Form einer umgestülpten Schale, deren Grundfläche 46 oberhalb des oberen Endes der Isoliermuffe 100 angeordnet und mit dem zweiten rohrförmigen Leiter 14 elektrisch verbunden ist, wobei sich ihr Randabschnitt in der Nähe des unteren Endes

«5 der Isoliermuffe 100 befindet. Da die Dampfabschirmung 38 an den zweiten rohrförmigen Leiter 14 elektrisch angeschlossen ist, wird sie auf einem verhältnismäßig hohen negativen Potential gehalten und sie

dient somit dazu, die Isoliermuffe 100, die sie einschließt, vor dem Niederschlag aus leitfähigen Dämpfen zu schützen. Die Dampfabschirmting 38 ist aus einem nicht kotradierenden Material, beispielsweise aus Tantal, hergestellt.

Der vorstehend beschriebene Kabelanschluß führt zu einem haltbaren abgeschirmten Bauteil zum Speisen ci.ier Elektronenkanone mit Hochspannung bei

liermantels 22« angeordnet, wobei er in seiner richtigen Lage gehalten wird, indem um den stufenförmig ausgebildeten Abschnitt 120 des Isolators 112 ein passender Tragring 124 angeordnet ist. Der Tragring 124 ist gegenüber dem Abschnitt 120 sowie gegenüber dem zweiten rohrförmigen !.eiter 14a mit Hilfe passender Mittel, beispielsweise durch Hartlöten, vakuumdicht abgedichtet. Ein passender Halt für das untere Ende des keramischen Isolators 112 wird

gleichzeitiger Herabsetzung des Auftretens von

Lichtbogen auf ein Mindestmaß. Darüber hinausführt ¹⁰ herbeigeführt, indem man um das untere Ende des

die besondere Ausbildung ein wesentliches Abschir- Isolators 112 einen Tragring 128 anbringt. Der Trag-

men des Kabelanschlusses gegen Hochfrequenzauf- ring 128 ist in seiner richtigen Lage mit Hilfe passen-

nahme herbei, indem zwischen dem zentralen ersten rohrförmigen und dem zweiten rohrförmigen Leiter

der Mittel, beispielsweise durch Har'löten, ebenfalls vakuumdicht abgedichtet. Der keramische Isolator

und Erde eine hohe Ableitkapazität vorgesehen wird, »5 112 ist aus einem Werkstoff mit sowohl guter bauli-

so daß die den anderen Schaltungselementen zugeführten Hochfrequenzkomponenten verringert werden. Dazu ist die untere Kante der sich auf einem verhältnismäßig hohen negativen Potential befinden-

cher Festigkeit als auch ausgezeichneten elektrischen Isoliereigenschaften, beispielsweise aus einem Aluminiumoxydzylinder von hoher Dichte, hergestellt.
Ein Halt für den das untere Ende des Isolators 112

den Dampfabschirmung 38 verhältnismäßig nahe dem ^ao in seiner richtigen Lage haltenden Tragring 128 wird

sich auf Erdpotential befindenden Flansch 88 auge- dadurch herbeigeführt, daß man ein verhältnismäßig

ordnet. Auf Grund dieses verringerten Abstandes ist kurzes zylindrisches Halterungsteil 132 in abdichten-

die Kapazität verhältnismäßig hoch. der Lage außen um den Tragring 128 herum anbringt

Fig. 2 zeigt eine in im wesentlichen senkrechter und die Verbindung durch Hartlöten herstellt. Das

Lage angeordnete zweite Ausftihrungsform der Erfin- ^a5 untere Ende des Halterungsteils 132 ist in passender

dung, bei welcher die mit Fig. 1 übereinstimmenden Weise in einem im Rand des Ringflansches 88« vorge-Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1
versehen sind unter Hinzufiigung des Buchstabens

festigt, das aus Stahl hergestellt sein kann. Zwischen dem Halterungsteil 132 und dem geerdeten Halterungsteil 140 ist ein*. Ringdichtung 141 vorgesehen,

sehenen gestuften Abschnitt 136 befestigt. Der Flansch 88« ist auf das Ende des dritten rohrförmigen Leiters 26a gelötet und wird von dem Halterungsteil

L/as Ende des Kabels ist mit einem Kabelanschluß 3° 132 gehalten. Das obere Ende des Halterungsteils 132 zum Anschließen des Kabels an eine Elektronenka- ist an einem starren geerdeten Halterungstei[ 140 benone versehen, der gewünschtenfalls sowohl einen
Halter für die Elektronenkanone bilden als ihr auch
Energie zuführen kann. _

Erforderlichenfalls ist in dem zentralen rohrförmi- 35 um zwischen diesen beiden Teilen eine vakuumdichte gen Leiter 10« ein (nicht dargestelltes) passendes Abdichtung herzustellen. Das Halterungsteil 132 ist Kühlrohr angeordnet zum Bewirken des Kühlens der
Fokussicrungselektrode der Elektronenkanone.

Der zweite Isoliermantel 22«, der zwischen dem zweiten rohrförmigen Leiter 14« und dem geerdeten dritten rohrförmigen Leiter 26« angeordnet ist. ragt um eine vorbestimmte Strecke über das obere Ende des dritten rohrförmigen Leiters 26« hinaus und endet unterhalb des oberen Endes des zweiten rohrförmigen Leiters 14«.

Jedoch wird der zweite rohrförmige Leiter 14« mit einem gegenüber Erde sehr hohen Potential gespeist. Somit bieten die Isoliereigenschaften des zweiten Iso

45

liermantels 22« wieder einen unzureichenden Schutz

aus einem starren leitfähigen Werkstoff, wie beispielsweise Stahl, hergestellt und legt also das Ende des dritten rohrförmigen Leiters 26« an Erde.

Der Spannungsgradient an den Flächen des Isolators 112 ist an seinem unteren Ende, an welchem ei sich in der Nähe des geerdeten Flansches 88a befindet naturgemäß am größten. Somit wird das elektrische Feld mehr in diesem Bereich konzentriert, so daß eine Koronaentladung auftreten kann. Um diese Möglichkeit auf ein Mindestmaß herabzusetzen, sind Mitte vorgesehen, um das Spannungsgefälle an diesen Flächen optimal zu gestalten, indem es möglichst niedrij gehalten wird, so daß eine Konzentrierung des elektri

eec'e'n daTcveTitueneÄuftreten eines Überschlagens 5·- sehen Feldes ausgeschlossen wird und folglich da; zwischen dem sich über den zweiten Isoliermantel 22« Auftreten einer Koronaentladung unwahrscheinlicl hinaus erstreckenden Abschnitt des zweiten rohrför- ist. Es wird also im unteren Teil des Zwischenräume: mieen Leiters 14a und dem oberen Ende des geerde- zwischen dem Isolator 112 und dem Isoliermantel 22< ten dritten rohrförmigen Leiters 26« als Folge des ein im wesentlichen rohrförmiger Spannungsgefälle Auftretens e«nes Kriechens der Spannung. Deshalb 55 regler 144 angebracht und sowohl zu dem Isolator 113 ist ein länglicher rohrförmiger keramischer Hoch- als auch zu dem IsoHermantel 22a in getrennter Lag< snannunesisolator 112 in getrennter Lage um den gehalten. Das untere Ende des Spannungsgefällereg oberen Abschnitt des zweiten Isoliermantels 22« lers 144 ist in einer Nut 146 der Oberseite des Flan herum angeordnet der sich im wesentlichen vom obe- sches 88« angeordnet und somit geerdet. Das oben ren Ende des Isoliermantels 22« bis zum oberen Ende 60 Ende des Spannungsgefällereglers 144 erstreckt siel des dritten rohrförmigen Leiters 26« erstreckt. nach oben über das untere Ende der Dampfabschir

Der keramische Isolator 112 ist im wesentlichen mung 38« hinaus. Der Spannungsgefälleregler 144 is rohrförmig jedoch hat er an seinem oberen Ende ei- aus einem leitenden Werkstoff, beispielsweise au nen sich nach innen erstreckenden Absatz 116, der Stahl, hergestellt und dient dazu, das Spannungsge ' _seinem inneren Ende in einen im wesentlichen stu- 6₅ falle auf der Innenseite des keramischen Isolators VL fenförmigen Abschnitt 120 übergeht. Der sich nach optimal zu gestalten, d.h. es möglichst niedrig zu hai nnen erstreckende Absatz 116 des keramischen Iso- ten damit ein Überschlagen verhindert wird,
lators 112 ist auf dem oberen Ende des zweiten Iso- Außen um den Isolator 112 herum ist ein im we

409 523/14(

4

»entliehen mit dem Spannungsgefälleregler 144 übereinstimmender Spannungsgefälleregler 148 angeordnet, um auf der Außenseite des Isolators 112 das Spannungsgefälle in gleicher Weise optimal zu gestalten. Das untere Ende des Spannungsgefällereglers 148 besitzt einen nach außen gerichteten Absatz 152, der in einer durch den inneren Rand des Haltungsteils 140 und durch einen nach innen gerichteten Absatz 160 des Halterungsteils 132 abgegrenzten Nut 156 angeordnet ist. Das untere Ende des Spannungsgefällereglers 148 ist somit an das geerdete Halterungsteil 140 elektrisch angeschlossen. Das obere Ende des Spannungsgefällereglers 148 erstreckt sich etwa um die gleiche Strecke nach oben wie beim Spannungsgefälleregler 144. Die Wand des ebenfalls aus Stahl hergestellten Spannungsgefällereglers 148 weist eine allgemein von unten nach oben abnehmende Dicke auf, so daß sie an ihrer Oberseite dünner ist als an ihrer Unterseite. Folglich ist der obere Teil der Wand des Spannungsgefällereglers 148 von dem keramischen Isolator weiter entfernt als der untere Teil der Wand. Dies ist zweckmäßig und vorteilhaft, da die Spannung an der Fläche des keramischen Isolators 112 in seinem oberen Teil, in welchem er dem oberen Ende des zweiten rohrförmigen Hochspannungsleiters 14« näher ist, am größten ist.

Im Hinblick auf die dampfhaltige Umgebung in dem Elektronenstrahlofen ist es zweckmäßig, für die Flächen des Hochspannungsisolators 112 einen Schutz vorzusehen. Sofern ein solcher Schutz nicht herbeigeführt würde, könnten sich an dem Isolator 112 leitfähige Dämpfe absetzen, was den Verlust eines Teiles seiner Isolierfähigkeit herbeiführen und möglicherweise zum Auftreten eines Überschlagens führen würde. Ausdiesem Grunde ist also die Dampfabschirmung 38« vorgesehen, die im wesentlichen die Form einer umgestülpten Schale aufweist mit einer Grundfläche 164, in welcher eine Öffnung 168 vorhanden ist, und einer zylindrischen, sich nach unten erstrekkenden Wand 172, die mit Hilfe passender Nieten 176 an der Grundfläche 161·befestigt ist. Die Grundfläche 164 ist um den zweiten rohrförmigen Leiter 14a herum angebracht und wird in ihrer richtigen Lage gehalten, indem sie an einem im wesentlichen rohrförmigen Halterungsteil 180 aus Stahl mit einem sich nach innen erstreckenden Absatz 182 befestigt ist, der atifeinem Rand 184 einer um den zweiten rohrförmigen Leiter 14« herum angeordneten Kupfermuffe 188 befestigt ist. Die Kupfermuffe 188 ist an den zweiten rohrförmigen Leiter 14« gelötet und wird mit ihm in elektrischem Kontakt gehalten. Durch miteinander übereinstimmende, sich deckende öffnungen 196 der Grundfläche 164, der Dampfabschirmung 38a, des Halterungsteils 180 und des Randes 184 der Muffe 138 ist eine Kopfschraube 192 eingeführt und festgeschraubt, so daß die Grundfläche 164 der Dampfabschirinung in ihrer richtigen Lage gehalten wird. Die zylinflrische Wand der Dampfabschirmung 38a ist in ihrem Durchmesser größer als der Spannungsgefälleregler 148 und sie erstreckt sich nach unten in der Weise, daß sie unterhalb des oberen Endes des Spannungsgefällereglers 148 endet und somit den Isolator 112 einschließt, d.h. abschirmt.

Da die Grundfläche 164 der Dampfabschirmung 38a über die Kupfermuffe 188 an den zweiten rohrförmigen Leiter 14a elektrisch angeschlossen ist, wird die Dampfabschirmung 38a gegenüber Erde auf einem sehr hohen negativen Potential gehalten, so daß sie dazu dient, den Isolator 112 vor der Ablagerung bzw. dem Niederschlag leii.fähiger Dämpfe an seiner Oberfläche zu schützen. Darüber hinaus dient das um das obere Ende des Isolators 112 herum angeordnete Halterungsteil 180 aus Stahl als zusatzlicher Spannungsgefälleregler. um das Spannungsgefälle im oberen Teil des Isolators optimal zu gestalten und ein Überschlagen zu verhindern.

In bestimmten Fällen ist es zweckmäßig, mit dem

ίο /weiten rohrförmigen Leiter 14« bw. dem zentralen Leiter 10« in elektrischer Verbindung stehende le.itfähige Anschlußklemmen 208 und 212 vorzusehen, an die sich geeignete Leiter anklemmen lassen, um dem (nicht dargestellten) Heizfaden der Elektronenkanone Energie zuzuführen. Die Anschlußklemme 208 ist um die Muffe 188 herum angeordnet, so daß ^ ic mit dem zweiten rohrförmigen Leiter 14a in elektrischer Verbindung steht. Die Klemme 208 läßt sich dann an den (nicht dargestellten) Heizfaden anschließen. Sie ist mit Hilfe eines Bolzens 216 fest anliegend um die Kupfermuffe 188 herum befestigt.

In dem zentralen Leiter 10a ist ein im wesentlichen zylindrischer leitender Leitungsanschluß 220 mit einem Absatz. 224 angeordnet. Der Absatz 224 ruht auf dem oberen Ende des zentralen Leiters 10« und dient dazu, den Leitungsanschluß 220 in elektrischem Kontakt mit dem zentralen Leiter HO in seiner richtigen Lage zu halten. Die Anschlußklemme 212 ist um das obere Ende des Leitungsanschlusses 220 so angcordnet, daß sie mit ihm in elektrischer Verbindung steht, und sie ist mittels eines Bolzens 228 fest gegen ihn anliegend befestigt. Die Klemme 212 läßt sich dann an die (nicht dargestellte) Kathode anschließen.

Um das Auftreten eines Überschlagens zwischen dem Leitungsanschluß 220 und der Muffe 188 zu verhindern, ist im wesentlichen um den Teil des Leitungsanschlusses 220, der sich zwischen der Anschlußklemme 212 und dem oberen Ende des zentralen Leiters 10 hefindet, eine isolierende Hülse 232 aus einem isolierenden Werkstoff, wie beispielsweise Teflon (Wz.), angeordnet. Die isolierende Hülse 232 wird dadurch in ihrer richtigen Lage gehalten, daß ein sich zwischen der Hülse 232 und einem am oberen

4; Ende der Muffe 188 vorgesehenen Absatz 240 erstreckender Haltering 236 angebracht ist. Der Haltering 236 ist gegenüber der isolierenden Hülse 232 und gegenüber dem Absatz 240 vorzugsweise mit Hilfe geeigneter Mittel, beispielsweise durch Hartlöten, vakuumdicht abgedichtet.

Um die isolierende Hülse 232 vur der Ablagerung eines leitenden Überzugs oder Niederschlags auf ihrei Oberfläche zu schützen, der ihre Isoliereigenschafter beeinträchtigen würde, ist im wesentlichen um die Hülse 232 herum eine vorzugsweise aus Tantal herge stellte verhältnismäßig kleine Dampfabschirmung 242 angebracht. Die Dampfabschirmung ist an einem au; dem oberen Ende der Hülse 232 angebrachten Halte rungsteil 244 befestigt.

Es ist allgemein erwünscht, das Auftreten von Ko ronaentladungen in den Zwischenräumen oder Lük ken des Kabelanschlusses zu verhindern. Dazu win in diese Hohlräume über eine in dem Flansch 881 vorgesehene Öffnung 248 ein Material mit passende hoher Durchschlagsfestigkeit, wie beispielsweise eii Siliconfett, eingebracht. Die Öffnung 248 wird dan mittels eines in ihr angebrachten Stopfens 252 in ge eigneter Weise verschlossen oder abgedichtet.

Auf diese Weise wird ein Kabelanschluß erzielt, der eine Abschirmung gegenüber den in einem Elektronenstrahlofen vorhandenen korrodierenden Dämpfen und einen Schutz gegen Durchschlagen oder Überschlagen aufweist, woraus sich ein sehr haltbarer Kabelanschluß ergibt. Darüber hinaus führt der Kabelanschluß eine verhältnismäßig hohe Kapazität /.wischen den Hochspannungsleitern und Erde herbei, was zum Ableiten von Hochfrequenzkomponenten zur Erde führt, so daß schädliche Auswirkungen auf »o fonstige Schaltungselemente verhindert werden.

Fig. 4 zeigt eine im wesentlichen in senkrechter Lage angeordnete weitere Ausführungsform der Erfindung Diese Ausführungsform stimmt im wesentlichen mit der Ausführungsform nach Fig. 2 und 3 '5 überein, so daß mit den Teilen nach Fig. 2 übereinitimmende Teile mit den gleichen Bezugszeichen ver- »ehen sind unter Hinzufügung des Buchstabens »b«. Diese Aasführungsform eignet sich besonders zur Herbeiführung einer ausgezeichneten Abschirmung a° gegen*'ie Ablagerung von leitfähigen Dämpfen sowie zur Erzeugung eines niedrigen Spannungsgefälles an den Flächen des keramischen Isolators 112b. Bei dieser Ausführungsform ist zwischen dem keramischen Isolator 112b und dem Isoliermantel 22b kein Span- »5 nungsgefälleregler vorgesehen. Demzufolge ist der Durchmesser des Isolators 112/? nur etwas größer als der Durchmesser des Isoliermantels 22b.

Sofern eine Kühlung fur die Fokussierungselektrode der Elektronenkanone vorgesehen werden soll, kann in dem zentralen Leiter 10b zu ihm konzentrisch ein (nicht dargestelltes) passendes Kühlrohr angebracht werden.

Der mit dem dritten rohrförmigen Leiter 26/> verlötete ringförmige Flansch 88b ist mit einem im wcsentlichen rohrförmigen Teil 254 verschen, der sich nach oben bis etwa zur Oberseite des Halterungsteils 140b erstreckt. Der rohrförmige Teil 254 umgibt das untere Ende des Isolators 112b. Der Flansch 88b dient dem Isolator 112b als Halterung. Dazu ist zwisehen einer an der oberen Stirnseite des rohrförmigen Teils 254 des Flansches 88b vorgesehenen, nach oben herausstehenden Randleiste 256 und dem Isolator 112b ein Tragring 255 angeordnet, der mit Hilfe geeigneter Mittel, beispielsweise durch Hartlöten, in seiner richtigen Lage vakuumdicht angebracht ist. Ein weiterer Tragring 258 ist um das obere Ende des Isolators 112b herum angeordnet und mit Hilfe geeigneter Mittel, beispielsweise durch Hartlöten, in seiner richtigen Lage vakuumdicht angebracht.

Der Flansch 88b ist mit einem sich nach außen erstreckenden Absatz 260 versehen, der gegen die untere Stirnfläche des geerdeten Halterungsteils 140b anliegt. Der Flansch 88ft ist fest anliegend gegen das Halterungsteil 140b befestigt, indem unter dem Absatz 260 ein ringförmiger Flansch 264 angebracht und der ringförmige Flansch 264 mittels Schrauben 268 an dem Halterungsteil 140b befestigt ist. Zusätzlich ist zwischen dem Absatz 260 und dem geerdeten Halterungsteil 140b eine Ringdichtung 270 vorgesehen zur Herstellung einer vakuumdichten Abdichtung zwischen diesen Teilen.

Um einen Schutz gegen Kriechspannungen herbeizuführen, die auf der Außenfläche des Isolators 112b auftreten können, ist um den Isolator 112b herum in von ihm getrennter Lage ein Spannungsgefällcregler 272 angebracht. Das untere Ende des Spannungsgefällereglers 272 ist um die Außenfläche der Randleiste 256 des rohrförmigen Teils 254 des Flansches 88b herum angeordnet und wird folglich auf Erdpotential gehalten, während sich der obere »eil des Spannungsgefällereglers so weit nach oben erstreckt, daß er unterhalb des oberen Endes des Isolators 112b endet.

Die Dampfabschirmung 38b ist um den Spunnungsgefälleregler 272 und um den Isolator 112b herum angeordnet. Die Wand 172b der Dampfabschirmung 38b erstieckt sich so weil nach unten. chiB mc unterhalb des oberen Endes des Spannungsgcfälli.-reglers 272 endet.

Ein Halt für die Dampfabschirmung 38b wird mittels einer Muffe 267 herbeigeführt, die um das obere Ende des zweiten rohrförmigen Leiters 14b angebracht und mit ihm in elektrischer Verbindung gehalten wird. Die Muffe 276 ist in der Nähe ihtes unten;-Endes mit einem Flansch 280 versehen. Auf dem Flansch 280 ist ein rohrformiges Halteriingsteil 2H-J für die Dampfabschirmung angebracht, das einen .<-i!' dem Flansch 280 ruhenden, sich nach innen erstrev kenden Absatz 288 aufweist. Das Halterungsteil 2.S4 erstreckt sich so weit nach unten, daß es in der Nahe des oberen Endes des Isolators 112b endet und sonnals zusätzlicher Spannungsgefiilleregler dien», der ili Spannungsgefälle am oberen Ende des Isolators 112' optimal gestaltet. Die Basis oder Grundfläche 164, der Dampfabschirmung 38b wird dann auf der Ober seite des Absatzes 288 angebracht und über die Muff ■ 276 an den zweiten rohrförmigen Leiter 14b clek trisch angeschlossen. Auf diese Weise wird clic Dampfabschirmung 38b also gegenüber Erde auf ei nem hohen negativen Potential gehalten und dien¹ zum Schütze des Isolators 112b gegen Ablagerum: von leitfähigen Dämpfen auf seiner Oberflächt.

Zum Verhinderndes Auftretens von Koronaentladungen wird in den Hohlräumen unc¹ Lücken de·- Knbelanschlusses ein passendes dielektrisches Material. beispielsweise Siliconfett, angebracht. Dazu ist der Flansch 88b mit einer Öffnung 248b versehen, durch die das Siliconfett in die Hohlräume eingebracht wird Darauf wird der Stopfen 252b in der Öffnung 748/) angebracht, um sie vakuumdicht zu verschlie-kn.

Auf diese Weise wird ein Kabelanschluß erzielt, der, wie vorstehend beschrieben, zahlreiche Vorteile hat. Obwohl der Kabelanschluß im vorstehenden als zur Speisung einer Elektronenkanone in einem Hochvakuumofen mit Hochspannungsenergie beschrieben worden ist, leuchtet ein, daß ein Kabelanschluß gemäß der Erfindung auch zur Energiezufuhr für zahlreiche andere Vorrichtungen geeignet ist. Beispielsweise laßt er sich vorteilhaft zum Zuführen von Energie in Beschleuniger, Kernverschmelzungsvorrichtungen und die verschiedenartigsten sonstigen, in einem evakuierten verschlossenen Raum angeordneten elektrischen Geräte verwenden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

ά 1C

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Anschluß für Hachspannungs-Koaxialkabel zur Energiespeisung eines Heizfadens (Kathode) und einer Beschleunigungselektrode einer in einem Hochvakuum-Elektronenofen angeordneten Elektronenkanone, bestehend aus einem zentralen ersten rohrförmigen Leiter, einem um den zentralen Leiter herum konzentrisch angeordneten und von ihm isolierten zweiten rohrförmigen Leiter, einem um den zweiten rohrförmigen Leiter herum angeordneten Isoliermantel und einem um den Isoliermantel herum angeordneten, in einem Abstand vom Kabelende endenden dritten rohrförmigen Leiter, wobei der zentrale erste rohrförmige Leiter und der zweite rohrförmige Leiter an den Heizfaden der Elektronenkanone in zu ihr vakuumdicht abgedichteter Lage angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine im wesentlichen >chalenförmige Dampfabschirmung (38) aus leitfähigem Material vorgesehen ist, die in ihrer Basis (46) eine Öffnung (42) aufweist, durch die der zweite rohrförmige Leiter (14) und der zentrale Leiter (10) hindurchragen, und daß die Abschirmung (38) mit dem zweiten rohrförmigen Leiter (14) in elektrischer Verbindung steht und den elektrischen Isoliermantel (22) in von ihm und von dem dritten rohrförmigen Leiter (26) getrennter Lage im wesentlichen einschließt bzw. umgibt.

2. Anschluß nach Anspruch 1. bei welchem der zweite rohrförmige Li iter ve / dem zentralen Leiter durch einen zwischen dem zentralen Leiter und dem zweiten rohrförmigen Leiter angeordneten, verhältnismäßig dünnen ersten Isoliermantel isoliert ist, der auf dem zweiten rohrförmigen Leiter angebrachte Isoliermantel verhältnismäßig dick ist, der dritte rohrförmige Leiter in ejnem Abstand vom Kabclende endet, damit ein unbedeckter Teil des zweiten Isoliermantels entsteht, wobei Mittel vorgesehen sind, um den dritten rohrförmigen Leiter an die Beschleunigungselektrode der EIeK-tronenkanone anzuschließen, dadurch gekennzeichnet, daß um den unbedeckten Teil des zweiten Isoliermantels (221 herum eine Muffe (100) aus keramischem Hochspannungsisoliermaterial angeordnet ist, die auf ihrer Außenseite im wesentlichen ringförmige Rippen aufweist, um an ihr Kriechspannungen auf ein Mindestmaß herabzusetzen, und die zudem zweiten Isoliermantel (22) in vakuumdicht abgedichteter Lage gehalten wird, wobei die Dampfabschirmung (38) die Muffe (100) aus keramischem Hochspannungsisoliermaterial in von ihr getrennter Lage einschließt bzw. umgibt.

3. Anschluß nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die Mittel zum Anschließen des zentralen Leiters und des zweiten rohrförmigen Leiters an den Heizfaden (Kathode) der Elektronenkanone aus Anschlußklemmen bestehen, dadurch gekenn7.eichnet, daß die Muffe (112) aus keramischem Hochspannungsisoliermaterial eine Muffe aus Aluminiumoxyd-Hochspannungsisoliermaterial ist, wobei nahe der Oberfläche der Muffe (112) aus Alummiumoxyd-Hochspannungsisoliermaterial Mittel (144,148) angeordnet sind, um an der Oberfläche der Muffe (112) ein geringes

Spannungsgefälle aufrechtzuerhalten, während die Dampfabschirmung (38a) im wesentlichen einen vorbestimmten Teil der Muffe (112) aus AIuminiumoxyd-Hochspannungsisoliermaterial in von ihr getrennter Lage einschließt bzw. umgibt.

4. Anschluß nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Muffe (112) aus keramischem Hochspannungsisoliermaterial in zum zweiten Isoliermantel (22a) und zum zweiten rohrförmigen Leiter (14a) getrennter Lage gehalten wird, wo^ei Mittel vorgesehen sind, die zwischen dem dritten rohrförmigen Leiter (26a) und dem zweiten rohrförmigen Leiter (14a) eine vakuumdichte Abdichtung bewirken, die Mittel, die an der Oberflache der Muffe (112) aus keramischem Hochspannungsisoliermaterial ein geringes Spannungsgefälle aufrechterhalten, aus einer zweiten dem zweiten Isoliermantel (22a) und der Muffe (112) aus keramischem Hochspannungsisoliermaterial in von ihnen getre.'«ii:r , age angeordneten ersten Hülse (144) aus leitfähigem Material, einer außen um die Muffe (112) aus keramischem Hochspannungsisoliermaterial in von ihr getrennter Lage angeordneten zweiten Hülse (148) aus leitfähigem Material und aus Mitteln bestehen, um ein Ende der ersten Hülse (144) aus leitfähigem Material und ein Ende der zweiten Hülse (148) *.us leitfähigem Material zu erden, während das andere Ende der zweiten Hülse (148) aus leitfähigem Material von der Dampfabschirmung (38a) in von ihr getrennter Lage eingeschlossen bzw. umgeben ist.

5. Anschluß nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Hülse (144) aus leitfähigem Material zwischen dem zweiten Isoliermantcl (22a) und der Innenfläche der Muffe (112) aus keramischem Isoliermaterial in von ihr getrennter Lage so angeordnet ist, daß das Spannungsgefälle auf der Innenseite der Muffe (112) aus keramischem Isoliermaterial optimal gestaltet wird, und die außen um die Muffe (112) aus keramischem Isoliermaterial herum angeordnete zweite Hülse (148) aus leitfähigem Material von ihr getrennt so angeordnet ist, daß das Spannungsgefälle auf der Außenseite der Muffe (112) aus keramischem Isoliermaterial optimal gestaltet wird.