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Elektrodeneinführung in Vakuumgefäße, insbesondere Quecksilberdampfgleichrichter
Die Erfindung bezieht sich auf eine Hülseneinschmelzung für Starkstromapparate,
wie z. B. Quecksilberdampfgleichrichter, Glühkathodengleichrichter oder ähnliche
Gasentladungsgefäße.
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Gegenstand der Erfindung ist eine vakuumdichte Einschmelzung für derartige
Apparate, bei der die Gefahr, da.ß das Einschmelzmaterial infolge ungleicher Erhitzung
und Ausdehnung bricht, weitgehend herabgesetzt ist.
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Es ist eine bekannte Tatsache, daß sich der stromführende Teil einer
Elektrodeneinführung in Starkstromapparaten, insbesondere gilt das für die Anodendurchführung
von Quecksilberdampfgleichrichtern, bei den großen Stromstärken sehr stark erhitzt,
und daß sich das Einschmelzmaterial häufig wegen der in der Nähe der Oberfläche
des, eingeschmolzenen Elektrodenteiles stärkeren Erhitzung ungleich ausdehnt und
springt.
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Diese Gefahr des Springens ist auch dann vorhanden, wenn in bekannter
Weisse Chromeisen oder ein anderes Material, das den gleichen Ausdehnungskoeffizienten
wie Glas besitzt, zum Einschmelzen verwandt wird.
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Man kann diesem übelstand begegnen, wenn man in bekannter Weise das
Einschmelzmaterial zwischen zwei Metallflächen einfügt, von denen die eine mit der
Gefäßwandung verbunden ist, während die andere eine dünnwandige Hülse bildet, die
an ihrem oberen, von der Einschmelzstelle entfernten Ende die in das Entladungsgefäß
einzuführende Elektrode trägt. Die Vereinigung der beiden Metallflächen mit dem
Einschmelzmaterial erfolgt hierbei durch Erwärmung und Druck. Eine solche Elektrodeneinführung
bietet den Vorteil, daß die während des, Betriebes des Entladungsgefäßes in dem
stromführenden Teil der Durchführung entstehende Wärme zu einem großen Teil nach
außen abgegeben wird, ehe sie bis zur Einschmelzstelle vorgedrungen ist.
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Für die Erreichung eines dauernden guten luftdichten Abschlusses einer
Elektrodendurchführung ist aber neben der thermischen Entlastung der Einschmelzstelle
auch eine mechanische Entlastung unbedingt erforderlich. Bei der bekannten Anordnung,
bei der die mit dem Einschmelzmaterial in Berührung stehenden Metallflächen und
der Ring aus Einschmelzmaterial mit ihren Flächen senkrecht zur Elektrodenachse
angeordnet sind, ist die mechanische Entlastung nicht in dem besonders bei den schweren
Anoden von Quecksilberdampfgleichrichtern erwünschten Maße erreicht.
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Von der bekannten Anordnung unterscheidet
sich der
Erfindungsgegenstand vorteilhaft dadurch, daß außer der in an sich bekannter Weise
erfolgenden thermischen Entlastung der Einschmelzung eine wesentliche Erhöhung der
mechanischen Belastbarkeit erreicht wird, und zwar wird zur Erzielung des letztgenannten
Vorteils die an ihrem oberen Ende den Stromleiter tragende Metallhülse mit ihrem
unteren Ende auf einem auf der Gefäßwand aufsitzenden Isolierstück ruhend. angeordnet
und von einem mit der Gefäßwand verbundenen Metallteil derart umgeben, daß eine
zur Aufnahme des Einschmelzmaterials dienende Rinne entsteht.
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In der Zeichnung stellt Abb. i den Längsschxiitt einer vorzugsweisen
Ausführungsform der Erfindung in Anwendung bei einem Gleichrichter dar. Abb.2, 3
und q. zeigen Längsschnitte anderer Ausführungsformen.
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In Abb. i stellt I den äußeren Metallteil der Einschmelzung dar, der
einen Teil. der Gefäßwandung 2 bilden kann oder mit ihr durch Verschweißen verbunden
ist. Der innere konzentrische Metallteil ist mit 3 bezeichnet. Der äußere Metallteil
kann, wie bei derartig ausgebildeten Einschmelzungen ganz allgemein üblich ist,
aus einem Metall bestehen, dessen Ausdehnungskoeffizient größer als der des benutzten
Glases ist, also z. B. aus bearbeitetem Stahl. An der Innenseite ist der Metallteil
i in beImnnter Weise verkupfert, so daß seine Oberfläche in der Hitze vom Glas benetzt
wird. Der innere Metallteil 3 ist mit einer Kappe q. aus bearbeitetem Stahl versehen,
die an die innere Hülse 3 angeschweißt ist und einen Kopf mit Schraubengewinde besitzt,
in den das Ende des Elektrodenstieles 7 eingeschraubt ist. Mit dem Kopf 5 ist z.
B. mittels Schweißung die Zuführungsklemme 8 fest verbunden, dio aus gut leitendem
Material, z. B. Kupfer, besteht. Der innere Metallteil 3 besteht vorzugsweise aus
26%igem Chromeisen, kann aber auch aus. einem anderen geeigneten Material bestehen,
das den gleichen Ausdehnungskoeffizienten wie das Einschmelzmaterial besitzt. Das
Glas der Einschmelzung 9 wird zwischen die beiden konzentrischen Metallteile i und
3 gegossen. Das gemäß der Erfindung vorgesehene Distanzstück io aus Speckstein dient
gleichzeitig zur Isolierung des inneren Metallteiles i von dem Metallteil 3 und
des Stromleiters 7 von der Innenwand der inneren Hülse 3. Da die Hülse 3 mit ihrem
unteren Ende auf ihm ruht, wird gleichzeitig, was, gemäß der Erfindung erreicht
werden soll, die EinschmelzsueRe mechanisch entlastet. Laie innere Hülse 3 besteht
aus einem dünnwandigen Hohlzylinder. Da der Stromleiter 7 an der Kappe 4 blefestigt
ist, wird nur ein verhältnismäßig kleiner Teil der inneren Hülse 3 erhitzt, denn
die der Kappe q. zugeführte Wärme wird bei genügend über der Einschmelzstelle hinausragenden
Hülse 3 weitgehend zerstreut, so daß nur ein kleiner Teil der Wärme über die Hülse
3 zur Glaseinschmelzung 9 gelangt. Es ist also durch diese an sich bekannten Mittel
der Weg für die Wärmeleitung so stark vergrößert und die Wärmeabgabe an die Luft
auf :diesem Wege so groß, daß die Gefahr der Überheizung und damit des Springens
der Glaseinschmelzung weitgehend beseitigt, wenn nicht überhaupt ganz vermieden
ist. Für den inneren Metallteil der Einschmelzung kann, wie schon gesagt, Chromeisen
benutzt werden, das die angenehme Eigenschaft besitzt, daß es von Glas benetzt wird
und denselben Ausdehnungskoeffizienten wie gewöhnliches Bleiglas aufweist. .
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Die Ausführungsform der Abb.2 unterscheidet sich dadurch von derjenigen
der Abb. i, daß die Zuführungsklemme 8a und der Elektrodenstiel 7 bei 5a einfach
an die Kappe 4P aus. bearbeitetem Stahl geschweißt sind.
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Abb. 3 zeigt noch eine andere Art der Befestigung der Zuführungsklemme,
die sich in gewissen Fällen als zweckmäßig erweist. Hier ist die Zuführungsklemme
8b auf die Kappe q.b gelötet. Die Kappe q.b kann aus. Kupfer bestehen und an den
inneren Hohlteil 3b gelötet werden, der in .diesem Falle mit der Kappe 3c
ein einheitliches Ganzes bildet. Der Elektrodenstie17 kamt aus Kupfer bestehen und
mittels .des- Schraubengewindes 6b in den zylindrischen Zapfen 5b eingeschraubt
werden, der seinerseits in geeigneter Weise mit dem Tei13b verbunden ist, Abb. q.
zeigt eine vereinfachte Ausführungsform für den Fall, daß keine besondere Zuführungsklemme
benötigt wird. Hier ist der Stromleiter 7 neinfach bei 5d mit der Grundplatte 3c
des inneren Zylinders verschweißt.