DE749568C

DE749568C - Rohrfoermige, vakummdichte Durchfuehrung durch keramische Koerper, insbesondere duchWandungsteile von elektrischen Vakuumapparaten

Info

Publication number: DE749568C
Application number: DE1937749568D
Authority: DE
Inventors: Dr Hans Pulfrich
Priority date: 1937-02-18
Filing date: 1937-02-18
Publication date: 1944-11-25

Description

Rohrförmige, vakuumdichte Durchführung durch keramische Körper, insbesondere durch Wandungsteile von elektrischen Vakuumapparaten Die Erfindung betrifft eine rohrförmige, vakuumdichte Durchführung durch keramische Körper, insbesondere durch Wandungsteile von elektrischen Vakuumapparaten. Die Herstellung von vakuumdichten, metallischen Durchführungen durch keramische Körper hereitet große Schwierigkeiten, wenn die Wärmedelinungs7ahlen der Metallteile und des keramischen Körpers stark voneinander abweichen. In dies:ni Lall treten an den Verbindungsstellen erhebliche Spannungen auf, die häufig Undichtwerden zur Folge haben. Diese SchwierigI:eit ist besonders groß, wenn der metallische Körper einen großen Durchmesser besitzt oder wenn es sich um rohrförmige Durchführungen handelt. Bei den bekannten Durchführungen werden die Metallteile unmittelbar mit dem keramischen Körper verlötet oder finit Hilfe eines Glasiluss!es verschmolzen. Wenn die Stärke bzw. Wandstärke der Metallteile groß ist, treten dabei große mechanische Spannungen auf. Wenn es sich zudem um Metallteile mit großen Abmessungen handelt, ist es im allgemeinen auch- notwendig, einen entsprechenden großen Ofen zur gleichzeitigen Erwärmung des keramischen Teils und der Metallteile bei der Herstellung der vakuumdichten Verbindung zu verwenden.

Es sind ferner vakuumdichte, rohrförin:ige Stromdurchführungen bekannt, die so dünnwandig sind, daß. sie sowohl auf ihrer Innen; als auch auf ihrer Außenseite mittels eines Glasflusses mit keramischen Körpern verbunden werden können. Die Anwendung dieses Verfahrens ist jedoch, falls Spannungen vermieden werden sollen, auf sehr dünnwandige, rohrförmige DurchRihrungen beschränkt, da dichivandige Rohre durch den angrenzenden Glasfluß nur unter Auftreten großer Zug- oder Druelzkräfte den anderen Wärmedehnungszahlen des keramischen Werkstoffes entsprechend deformiert. werden können.

Diese Schwierigkeiten werden nach der Er-

findung dadurch vermieden, daß die rohrför-

mige Durchführung durch keramische Körper

aus zwei vorzugsweise nachgiebigen, gleich-

achsigen, ineinanderliegenden Rohren besteht,

von denen das innere nur mit einem im Inne_Lp

dieses Rohres liegenden keramischen Körp

das äußere nur mit dem von ihm durchdrit6@,

genen keramischen Körper verbunden ist. Die

beiden Rohre sind mittelbar oder tniin:itteibäl?

vakuumdicht miteinander verbunden. Bei die=

ser Anordnung kann durch passende Wahl

der Werkstoffe und der Abmessungen erreicht

werden, daß sowohl die Verbindungsstelle zwi-

schen dem inneren Rohr und dem nneren

keramischen Körper als auch die Verbindungs-

stelle zwischen dem äußeren Rohr und dem

äußeren keramischen Körper nach der Abküh-

lung unter Druck steht, so daß keine Gefahr

besteht, daß die Verbindungsstellen infolge

von Zugbeanspruchungen undicht werden. Be-

sonders zweckmäßig ist es, die beiden rohrför-

inigen Metallteile nicht unmittelbar mitein-

ander, sondern beide mit einem metallischen

Hauptdurchführungsrohr zu verbinden, dessen

innerer Durchmesser gerade so groß oder grö-

ßer ist als der äußere Durchmesser des inne-

ren Rohres und dessen äußerer Durchmesser

kleiner oder gerade so groß ist wie der innere

Durchmesser des äußeren Rohres. Da die

Wandstärke dieses Hauptdurchführungsrohres

sehr stark gewählt werden kann, ist es mög-

lich, eine solche rohrförmige Durchführung

mit großen Strömen zti belasten.

Es ist im allgemeinen vorteilhaft, die bei-

den Durchführungsrohre nur einseitig mitein-

ander bztv, mit dem zusätzlichen Hau ptdurch-

führungsrohr zu verbinden. In diesem Fall ist

nämlich die Nachgiebigkeit der Durchfüh-

rungsrohre größer, als wenn diese beidseitig

starr miteinander bzw. mit dem Hauptdurch-

führungsrohr verbunden sind.

Unter Umständen ist es zweckmäßig, die

rohrförmigen Durchführungen erst, nachdem

sie mit den keramischen Körpern verbunden

sind, miteinander bzw. mit dem Hauptdurch-

führungsrohr zu verbinden. Diese Verbindung

kann nämlich bei niedrigerer Temperatur bzw.

derart erfolgen, däß sich die Verbindungsstelle

zwischen den rohrförmigen Durchführungen

und den keramischen Körpern dabei nur wenig

erhitzt.

Zur Erzielung einer größeren Festigkeit

können die beiden Durchführungsrohre nach

der Abkühlung der Verbindung zwischen dein

Durchführungsrohr und den keramischen Kör-

gern miteinander bzw. mit dem Hauptdurch-

fülirtuigsrolir auch beidseitig verbunden wer-

den, falls diese Teile im Betrieb nur so wenig

erhitzt werden, daß keine schädliche Bean-

spruchung der Verbindungsstellen zwischen

den Durchführungen und den Teilen aus kera-

migehem Stoff auftritt. Es ist in manchen Fäl-

len z;vedcn?äl:@ig, den Hohlraum zwischen den

rohrförmigen Durchführungen nachträglich

finit einem bei niedrigerer Temperatur schniel-

zenden Werkstoff, beispielsweise mit Lötzinn,

,'k-)de- mit einem auch bei niedriger Temperatur

z .ächst flüssigen, nach kurzer Zeit erstar-

fftdeu Werkstoff, beispielsweise mit Gips

:#kFSzufüfen.

Die Abbildungen zeigen in zum "feil sche-

niatischer Darstellung Ausführungsbeispiele

der Erfindung. Gemäß, Abb. i sind der Kreis-

ring i und die kreisförmige Platte 2 aus kera-

mischem Werkstoff bei 3 mit den Metallroh-

ren 4 und 5 väkuumdicht verschmolzen oder

verlötet. Die Wandstärke dieser Metallrohre

ist s ) gewählt, daß: sie so stark nachgeben,

da1.') bei 3 trotz der etwaigen Unterschiede in

den Wärmedehnungszahlen keine unzulässig

hohen mechanischen Spannungen auftreten.

Die beiden Rohrdurchführungen 4 und 5 sind

mit rlem Hauptdurchführungsrohr 6 vakuum-

dicht verbunden. Diese Verbindung wird

zweckrnä 1;@igertveise erst nach der Herstellung

der Verbindung bei 3 ausgeführt. Wenn die

@'erbiiidung zwischen demHauptdttrclifülirtings-

rohr 6 und den Teilen i und 2 aus kerami-

schem Stofft nachgiebig bleiben soll, empfiehlt

es sich, die Rohre 4. und 5 nur an einer Seite

vakuumclicht mit dem Hauptdurchführungs-

rohr 6 zti verbinden. Eine größere Festigkeit

der Durchführung wird jedoch erreicht, weine

die Robi-e.l und 5 beidseitig mit dem Haupt-

durchführungsrohr 6 verbunden sind. Dür

Zwischenraum zwischen den Rohren 4, 5

und Ü kann, wie bereits erwähnt, naclitrig-

lich durch eine bei der Betriebstemperatur

starre blasse ausgefüllt werden. Das Metall-

rohr 6 wird auf der einen Seite mit der in dem

Vakuumgefäß befindlichen Elektrode, auf der

anderen Seite mit dem Stromzufiilirtnigskon-

takt verbunden. Die metallische GefälS-

lvand 7 wird mittels des bei c) mit dem kerami-

schen Ring i verbundenen Rohres 5 ebenfalls

in der beschriebenen Weise vakuumdicht ver-

banden. Bei dem in Abb. i dargestellten Aus-

fiiiirtiiig-beispicl sind die Metallrohre 4, 5

und S gekröpft ausgebildet.

In manchen Fällen ist es jedoch zweck-

niältiger, die Durchführungsrohre selbst zy-

lindrisch auszubilden und das Hauptdurch-

führungsrohr an der Durchführungsstelle so

zu verjüngen, daß die Durchfiilirungsrolire

sich erforderlichenfalls etwas durchbiegen

können. Eine solche Ausführungsform zeigt

Abb. 2, deren Teile i i bis 19 den in gleicher

Reihenfolge bezifferten Teilen i bis 9 der

Abb. i entsprechen. Die Durchfiihrtmgsrohre

14, 15 und 18 sind zylindrisch ausgebildet;

das Hauptdurchführungsrohr 16 und die Rohr-

wandeng 17 sind an der Durchführungsstelle

so geformt, daß die Durchführungsrohre sich

in radialer Richtung verformen können. Die

Rohre 16 und 17 können durch Ziehen oder

durch spanabhebende Bearbeitung an der

Durchführungsstelle geschwächt werden.

In manchen Fällen ist es zweckmäfg, an

der Stelle, an der die Durchführungsrohre mit

dem Hauptdurchführungsrohr verbunden sind.

an diesem oder den nachgiebigen -Durchfüh-

rungsrohren Metallflansche anzubringen, die

die beiden Zwischenräume zwischen den drei

Rohren überdecken.

Es ist nicht unbedingt erforderlich, das

Hauptdurchführungsrohr 6 bzw. 16 gerade so

lang oder länger als die Durchführungsrohre q.

und 5 bzw. 1 ¢ und 15 zu wählen. In manchen

Fällen genügt es, an der Stelle, an der die

Durchführungsrohre mit dem - Hauptdurch-

führungsrohr verbunden werden, ein kurzes

Rohrstück vorzusehen. Auf diese Weise wird

die Herstellung der Verschweißung oder Ver-

l.ötung erheblich erleichtert. An. Stelle des

Hauptdurchführungsrohres können auch Ringe

aus nichtmetallischen Werkstoffen benutzt

werden.

Wenn die Durchführung für nur verhältnis-

mäßig schwache Ströme bestimmt ist, kön-

nen die Hauptdurchführungsrohre 6 bzw. 16

ganz fortgelassen und die Durchführungs-

rohre 5 und 4 bzw. 14 und 15 unmittelbar va-

kuumdicht miteinander verbunden werden. In

manchen Fällen bietet @es Vorteile, sie beid-

seitig miteinander unmittelbar oder mit Hilfe

eines Dichtungsringes zu verbinden, da auf

diese Weise eine höhere Festigkeit der Durch-

führung erzielt wird. Der zwischen den Rin-

gen in diesem Fall entstehende Hohlraum

kann durch eine Öffnung mit der Innen- oder

mit der Außenseite des Gefäßes verbunden

werden.

Die Verbindung zwischen den Durchfüh-

rungsrohren bzw. zwischen ihnen und dem

Hauptdurchführungsrohr wird zweckmäßig

durch Schweißen mit Hilfe von umlaufenden

Radelektroden oder durch Hartlöten herge-

stellt. Für gewisse Anwendungszwecke ge-

nügt sogar die Verwendung von Weichlot.

Die beiden Durchführungsrohre und das

Hauptdurchführungsrohr können aus ver-

schiedenen Werkstoffen hergestellt werden.

Für die Durchführungsrohre wird man im

allgemeinen einen Werkstoff wählen, der sich

leicht durch Löten oder Verschmelzen mit den

Teilen aus keramischem Stoff verbinden -läßt.

Werden die Durchführungsrohre mit diesen

Teilen verlötet, so empfiehlt es sich, Metalle

zu verwenden, die mit dem Lötmetall bei der

in Frage kommenden Temperatur keine Le-

gierung bilden. Die Wärmedehnungszahl der

Durchführungsrohre wird vorteilhaft- derart

gewählt, daß die Verbindungsstellen zwischen

den keramischen Teilen und den Durchfüh-

rungsrohren nach der Abkühlung unter Druck

stehen. Für das Hauptdurchführungsrohr be-

vorzugt man zudem nach Bedarf besonders

hitzebeständige, besonders harte, nichtmagne-

tische oder gut leitende Werkstoffe.

In der beschriebenen Weise kann auch eine

größere Anzahl von einander umschließenden

oder nebeneinandergelegenen rohrförmigen

Durchführungen hergestellt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Rohrförmige, vakuumdichte Durch- führung durch keramische Körper, insbe- sondere durch Wandungsteile von elektri- schen Vakuumapparaten, dadurch gekenn- zeichnet, daß sie aus zwei vorzughw eise nachgiebigen gleichachsigen, ineinander- liegenden Rohren (4, 5 1)z-. 14, 15) besteht, von denen das innere (5 bzw. 15) nur mit einem im Innern dieses Rohres liegenden keramischen Körper (2 bzw. 12) und das äußere (4 bzw. 14) nur mit dem von ihm durchdrungenen keramischen Körper (i bzw. i i) verbunden ist, und daß- beide Rohre mittelbar oder unmittelbar vakuum- dicht miteinander verbunden sind. 2. Durchführung nach Anspruch i, da- durch gekennzeichnet, daß die Durchfüh- rungsrohre vorzugsweise nur an einel- Seite mit einem Hauptdurchführungsrohr (6, 16) vakuumdicht bzw. starr verbunden sind. 3. Durchführung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den keramischen Körpern verbundenen Durch- führungsrohre mit Hilfe eines starkwandi- gen, vorzugsweise aus Metall bestehenden Ringes miteinander verbunden sind. 4. Durchführung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durch- messer der einander benachbarten Zylin- derflächen der Durchführungsrohreeiner- seits und der Innen- und Außendurchmes- ser des Hauptdurchführungsrohres ande- rerseits an der Durchführungsstelle von- einander verschieden sind, so daß zwischen ihnen an dieser Stelle ein bzw. zwei ring- förmige Zwischenräume entstehen. 5. Durchführung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den keramischen Körpern verbundenen Durch- führungsrohre wenigstens an einer Seite gekröpft sind und an der gekröpften Stelle mit dem starkwandigen Ring oder dem Hauptdurchführungsrohr vakuumdicht ver- bunden sind (Abb. i)- 6. Durchführung nach Anspruch 2, da- dur ch gekennzeichnet, daß die mit den

keramischen Körpern verbundenen Durch- führungsrohre (i.1, 15) -zylindrisch sind und das Hauptdurchführungsrohr (16.) an der Durchführungsstelle .einen verringerten c)uerschnitt aufweist ( Abb. 2). . Durchführung nach Anspruch i oder einem folgenden. dadurch gekennzeichnet, daC@ der Zwischenraum zwischen den Durchführungsrohren nach der Herstel- lung der Verbindung mit den keramischen. Körpern mit einem leicht schmelzenden

Werkstoff oder mit einem auch hei nied- rigerer Temperatur zunächst flüssigen, nach kurzer Zeit erstarrenden Werkstofft ausgefüllt ist.

Zur @bgr°nz@.mg des @nme@dung@äege»- stanrIes vom Stand der Technik sind im Er- teilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: französische Patentschrift ... Nr. 783 353; schweizerische 125886.