DE668756C

DE668756C - Glass flask for vacuum vessels

Info

Publication number: DE668756C
Application number: DEA78122D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1936-01-04
Filing date: 1936-01-04
Publication date: 1938-12-13

Description

Glaskolben für Vakuumgefäße Die Erfindung betrifft die Ausbildung eines Glasgefäßes für Vakuumgefäße, inbesondere elektrische Entladungsgefäße.Glass flasks for vacuum vessels The invention relates to training a glass vessel for vacuum vessels, in particular electrical discharge vessels.

Es ist bekannt, daß eine isotrope Glasplatte dadurch anisotrop gemacht werden kann, daß sie von einer oberhalb des Entspannungspunktes liegenden Temperatur ein- oder beidseitig auf eine unterhalb dieses Punktes liegende Temperatur abgekühlt wird, während infolge des Wärmegefälles die andere Seite bzw. die Mitte sich noch oberhalb der Erweichungstemperatur befindet. Wird ein solches Temperaturgefälle bis zu dem Augenblick aufrechterhalten, in dem auch der auf der höheren Temperatur befindliche Teil der Glasplatte den Transformationspunkt unterschreitet, dann bleibt ein Spannungszustand auch bei völligem Ausgleich der Temperatur dauernd bestehen. Dies hat seine Ursache darin, daß unterhalb der Entspannungstemperatur eine bleibende Deformation unter dem Einfluß der Spannungen nicht auftritt. Die Glasschicht; die während der Abkühlung stets die höhere Temperatur aufwies, würde sich beim Erkalten bis auf Zimmertemperatur stärker zusammenziehen als die zu Beginn der Abkühlung kältere Glasschicht, wenn die beiden Schichten nicht miteinander verbunden wären und infolgedessen stets die gleiche Länge aufweisen müßten. Die Größe dieses Längenunterschiedes hängt ab von der Temperaturdifferenz, die zwischen den beiden Schichten in dem Augenblick herrschte, in dem auch die wärmere Schicht erstarrte. Je größer diese Differenz ist, desto größer wäre auch der eintretende Längenunterschied. Es entsteht auf diese Weise in der ursprünglich kälteren Schicht eine Druck-, in der ursprünglich wärmeren Schicht eine Zugspannung. Spannungsgleichgewicht tritt ein, wenn die beiden Schichten sich auf entsprechend verschiedenen Temperaturen befinden.It is known that an isotropic glass plate is thereby rendered anisotropic can be that they are from a temperature above the relaxation point cooled on one or both sides to a temperature below this point is, while due to the heat gradient the other side or the middle is still is above the softening temperature. Will such a temperature gradient Maintained until the moment when the one at the higher temperature The part of the glass plate located below falls below the transformation point, then remains a state of tension persist even when the temperature is completely equalized. This is due to the fact that below the relaxation temperature a permanent Deformation does not occur under the influence of the stresses. The glass layer; the always had the higher temperature during cooling, would be when cooling Contract to room temperature more strongly than at the beginning of the cooling colder glass layer if the two layers weren't bonded together and consequently should always have the same length. The size of this difference in length depends on the temperature difference between the two layers at the moment prevailed, in which the warmer layer also froze. The greater this difference is, the greater the difference in length would be. It arises on this In the originally colder layer there is a pressure, in the originally warmer one Layer a tensile stress. Stress equilibrium occurs when the two layers are at different temperatures.

Von dieser Tatsache wird nun für die Herstellung von Glaskolben für Vakuumgefäße Gebrauch gemacht. Diese Gefäße weisen nämlich im praktischen Betriebe im allgemeinen wegen der in ihrem Innern betriebsmäßig erzeugten Wärme ein Temperaturgefälle von innen nach außen auf. Dadurch entsteht bei der Verwendung eines isotropen Glases Spannung; denn die innere Schicht würde sich stärker ausdehnen als die kältere äußere Schicht. Daraus resultiert in der inneren Schicht eine Druck-, in der äußeren Schicht eine Zugspannung, die besonders bei plötzlichen Überlastungen leicht zu einer Zerstörung des Glasgefäßes Anlaß gibt.This fact is now used for the manufacture of glass flasks for Vacuum vessels made use. These vessels show namely in practical operation generally a temperature gradient due to the heat generated in their interior during operation inside out. This arises when using an isotropic glass Tension; because the inner layer would expand more than the colder outer layer Layer. This results in a pressure layer in the inner layer and a pressure layer in the outer layer a tensile stress that can easily be destroyed, especially in the event of sudden overloads of the glass vessel gives rise to.

Gegenstand der Erfindung ist ein. Glaskolben für ein Vakuumgefäß, insbesondere ein elektrisches Entladungsgefäß, dessen Gefäßwand aus einem an sich bekannten anisotropen Glas hergestellt ist, dessen Außenseite im kalten Zustand bei Temperaturausgleich in der Wandung unter Druckspannung und dessen Innenseite unter Zugspannung steht.The invention is a. Glass flask for a vacuum vessel, in particular an electrical discharge vessel, the vessel wall of which consists of a per se known anisotropic glass is made, the outside of which in the cold state with temperature equalization in the wall under compressive stress and its inside is under tension.

Bei einem solchen Gefäß kann. ein größeres Temperaturgefälle von innen nach außen ohne Schaden für die Gefäßwand zugelassen werden. Es gibt sogar eine Temperaturverteilung, bei der ein solches Glasgefäß vollkommen spannungsfrei ist. Ein solches Gefäß ist daher gegenüber wechselnden thermischen Beanspruchungen widerstandsfähiger"als ein nicht vorgespanntes Glas.With such a vessel can. a larger temperature gradient from within to the outside without damage to the vessel wall. There is even one Temperature distribution, at that such a glass vessel is completely tension-free is. Such a vessel is therefore resistant to changing thermal loads more resistant "than a non-toughened glass.

Zur Herstellung einer solchen Spannungsverteilung wird das Glasgefäß auf eine oberhalb des Entspannungspunktes liegende Temperatur erhitzt und dann von außen plötzlich abgekühlt. Dies kann z. B. durch kräftiges Anblasen mit Luft durch Ventilatoren oder geeignet angeordnete Düsen oder durch das Eintauchen in eine Flüssigkeit bewirkt werden. Die Abkühlungsgeschwindigkeit bestimmt im wesentlichen das Temperaturgefälle im Innern des Glases und dadurch die nach dem Erstarren auftretenden Spannungen. Es muß dafür Sorge getragen werden, daß diese Spannungen genügend weit unter der zulässigen Höchstbeanspruchung des Glases bleiben, damit das Glas im kalten Zustand nicht springt.The glass vessel is used to produce such a stress distribution heated to a temperature above the relaxation point and then by suddenly cooled on the outside. This can e.g. B. by blowing vigorously with air Fans or suitably arranged nozzles or by immersion in a liquid be effected. The cooling rate essentially determines the temperature gradient inside the glass and thereby the stresses that occur after solidification. Care must be taken that these tensions are sufficiently below the permissible maximum stress on the glass remain so that the glass in the cold state does not jump.

Zur Erläuterung des Erfindungsgedankens ist in den Abbildungen ein Teil der Gefäßwand eines solchen Vakuumapparates in schematischer Weise dargestellt. Die drei Schichten a, b, c seien so, wie aus Abb. 2 ersichtlich ist, derart angeordnet, daß a die innere, c die äußere Seite der Gefäßwand bildet. Wenn das Glas im kalten Zustand isotrop ist, dann wird es dadurch, daß die innere Schicht a stärker erwärmt wird als die äußere Schicht c, anisotrop; denn auf die Schicht a wird dann eine Druck-, auf die Schicht c eine Zugspannung ausgeübt. Auf die dazwischenliegenden Schichten, die in schematischer Weise als scharf begrenzte Schicht b dargestellt sind, wirken an der einen Seite Zug-, der anderen Seite Druckspannungen. Tatsächlich findet ein allmählicher Übergang des einen Spannungszustandes zum andern Spannungszustand durch die ganze Gefäßwand statt.To explain the concept of the invention, part of the vessel wall of such a vacuum apparatus is shown schematically in the figures. Let the three layers a, b, c , as can be seen from Fig. 2, be arranged in such a way that a forms the inner and c the outer side of the vessel wall. If the glass is isotropic when cold, it becomes anisotropic because the inner layer a is heated more than the outer layer c; because a compressive stress is then exerted on the layer a and a tensile stress is exerted on the layer c. On the intervening layers, which are shown schematically as a sharply delimited layer b, tensile stresses act on one side and compressive stresses on the other. In fact, there is a gradual transition from one state of tension to the other through the entire vessel wall.

Wenn ein solches, aus zunächst isotropem Glas hergestelltes Gefäß von einer oberhalb des Entspannungspunktes liegenden Temperatur von außen her rasch auf unterhalb des Entspannungspunktes liegende Temperaturen abgekühlt wird, dann ist im kalten Zustand bei Temperaturausgleich die äußere Schicht c einer Druckspannung, die innere Schicht a einer Zugspannung ausgesetzt. Diese Spannungen gleichen sich aus, wenn im Betrieb eine bestimmte Temperaturverteilung herrscht, bei der die innere Schicht a heißer ist als die äußere Schicht c. Bei weiterer Steigerung der Temperaturdifferenz zwischen den Schichten a und c tritt in der Schicht a eine Druck-, in der Schicht c eine Zugspannung auf, die bedeutend kleiner ist als bei der gleichen Temperaturdifferent und einem im kalten Zustand isotropen Glas.If such a vessel, initially made of isotropic glass from a temperature above the relaxation point quickly from the outside is cooled to temperatures below the relaxation point, then in the cold state with temperature equalization, the outer layer c is subject to compressive stress, the inner layer a is subjected to tensile stress. These tensions are alike off when there is a certain temperature distribution during operation, with the internal Layer a is hotter than the outer layer c. If the temperature difference increases further between the layers a and c, a pressure occurs in the layer a, in the layer c has a tensile stress that is significantly smaller than at the same temperature difference and a glass that is isotropic when cold.

Die Glasgefäße gemäß der Erfindung eignen sich besonders für elektrische Entladungsapparate, beispielsweise Quecksilberdampfgleichrichter mit Glühkathode oder mit Quecksilberkathode. Bei den Gleichrichtern mit Quecksilberkathode, die im allgemeinen mit mehreren in besonderen Armen aus Glas untergebrachten Anoden ausgerüstet werden, die einer besonders hohen thermischen Beanspruchung ausgesetzt sind, ist es häufig vorzuziehen, lediglich diese hochbeanspruchten Arme gemäß der Erfindung aus einem anisotropen Glas herzustellen. Dies bedeutet eine wesentliche Vereinfachung des Verfahrens, da der als Kondensationsraum dienende Teil sehr groß ist und thermisch bedeutend weniger beansprucht wird.The glass vessels according to the invention are particularly suitable for electrical Discharge devices, for example mercury vapor rectifiers with hot cathodes or with a mercury cathode. In the rectifiers with mercury cathode, the generally with several anodes housed in special glass arms that are exposed to particularly high thermal loads it is often preferable to use only these highly stressed arms according to FIG Invention to manufacture from an anisotropic glass. This means an essential Simplification of the process, since the part serving as the condensation space is very large and is significantly less thermally stressed.

Claims

PATENT CLAIM: Glass bulbs for vacuum vessels, especially electrical ones Discharge vessels, characterized in that the vessel wall consists of a known Anisotropic glass is made, the outside of which in the cold state with temperature equalization in the wall under compressive stress and the inside under tensile stress.