DE865491C - Elektrische Stromdurchfuehrung - Google Patents

Elektrische Stromdurchfuehrung

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DE865491C
DE865491C DEP2989A DEP0002989A DE865491C DE 865491 C DE865491 C DE 865491C DE P2989 A DEP2989 A DE P2989A DE P0002989 A DEP0002989 A DE P0002989A DE 865491 C DE865491 C DE 865491C
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DEP2989A
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Kurt Dr Lenz
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B17/00Insulators or insulating bodies characterised by their form
    • H01B17/26Lead-in insulators; Lead-through insulators
    • H01B17/30Sealing
    • H01B17/303Sealing of leads to lead-through insulators
    • H01B17/306Sealing of leads to lead-through insulators by embedding in material other than glass or ceramics
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C29/00Joining metals with the aid of glass
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J5/00Details relating to vessels or to leading-in conductors common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J5/32Seals for leading-in conductors
    • H01J5/40End-disc seals, e.g. flat header
    • H01J5/42End-disc seals, e.g. flat header using intermediate part
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2893/00Discharge tubes and lamps
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    • H01J2893/0034Lamp bases

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Description

  • Elektrische Stromdurchführung Es ist bereits ein Verfahren zur Herstellung großflächiger Verschmelzungen zwischen Glas und Metall bei der Einführung von als Stromleiter dienenden Stäben in Hohlkörper, die aus Metall bestehen, bekannt. Dabei wird zwischen dem Stromleiter und dem Metallkörper durch Niederschmelzen einer Glasmenge eine Isolationsschicht eingebracht, wobei der Zwischenraum zwischen dem Stromleiter und dem Metallkörper während des Niederschmelzens am unteren Ende mittels eines gegebenenfalls zurHalterung des Stromleiters dienendenTfropfens verschlossen ist. Der mit dem Glas zu verschmelzende Metallteil kann auch mit einer Emailleschicht überzogen werden. Ferner kann der Metallteil in einem sich. zeitlich mit dem Niederschmelzen des Glaskörpers wenigstens teilweise überdeckenden Arbeitsgang an, der Einschmelzs.telle mit einem emaillearteigen Überzug versehen werden. Schließlich ist auch noch ein Verfahren zur Herstellung von Verschmelzungen zwischen Glas und Metall, insbesondere für elektrische Entladungsgefäße bekannt, bei dem vor dem eigentlichen Einschmelzvorgang der Metallteil wenigstens an der Einschmelzstelle mit einem dünnen Überzug eines mit Haftoxyden versetzten Glases versehen wird, dessen Ausdehnungskoeffizient etwa gleich dem des eigentlichen Einschmelzglases ist.
  • Im wesentlichen beruhen diese Herstellungsverfahren also darin, d!aß im Zwischenraum zwischen einem mantelförmigen Metallkörper und einem stabförmigen Stromleiter eine Glasmasse niedergeschmolzen wird, die nach dem Erstarren den Stromleiter trägt, ihn von dem-Metallgefäß elektrisch isoliert und- dieses vakuumdicht verschließt. Als Unterlage für das schmelzende Glas wird dabei ein wärmebeständiger Körper, z. B. Graphit oder Keramik, verwendet. Im allgemeinen; pflegt man diese Unterlage nach der Erstarrung zu beseitigen, so da.ß der erstarrte Glaskörper zwei - freie Oberflächen erhält.
  • Diesem Verfahren haften insbesondere zwei Mängel an: Das Entfernen der Unterlage ist ein oft nur mühsam auszuführender Arbeitsgang, der leicht zu Beschädigungen des Glaskörpers führen kann und meist noch eine besondere Reinigung der Oberflächen erforderlich macht. Die freie Glasoberfläche stellt die kürzeste Verbindung zwischen Metallmantel und Durchführungsstab dar und ist somit besonders ungünstig für die elektrische Isolation geformt. Wenn die Abmessungen der ganzen Durchführung klein, gehalten werden sollen und zugleich eine hohe elektrische Spannung durchgeführt werden soll, treten infolge der Oberflächenleitfähigkeit des. Glases auf der atmosphärischen Seite Isolationsfehler auf, bei höherer Beanspruchung auch elektrische Überschläge. Auch auf der Vakuumseite entstehen Isolationsstörungen durch aufgedampfte Metalle und andere Einflüsse.
  • Um die geschilderten Mängel zu beseitigen, hat man versucht, einen als. Unterlage für den Glasfluß dienenden Keramikkörper so mit dem Glas zu verschmelzen, daß er nach der Abkühlung nicht entfernt zu werden braucht, sondern die Glasoberfläche abdeckt und z. B. gegen atmosphärische Einflüsse schützt. Man könnte dann diesem Keramikkörper eine geeignete Form geben, so daß er Isolationsverschlechterungen und Überschläge wenigstens auf der nicht im Gefäß liegenden Seite der Durchführung verhindert. Es hat sich aber gezeigt, daß es praktisch nicht möglich ist, einen Körper aus einem der üblichen keramischen Stoffe in der geschilderten! Weise mit dem @Gläskörper zu verschmelzen, ohne daß sich bei oder nach dem Erstarren Glassprünge bilden. Dies hat seine Ursache darin, daß bei der Abkühlung der Glasmasse die Zusammenziehung nicht in derselben Weise erfolgt wie bei einem frei im Raum befindlichen Körper aus demselben Material. Infolge des Schrumpfdruckes des außen anliegenden Metallmantels erfolgt vielmehr eine stärkere Zusammenziehung, die außerdem in. radialer Richtung außen größer ist als in der Nähe des inneren Durchführungsstabes,. Die an den; verschiedenen. Stellen der Glasmasse verschiedene Kontraktion ist dabei von dem zeitlichen Verlauf der Abkühlung (Temperung) abhängig. Es ist somit verständlich, daß beim Zusammenschmelzen mit einem einheitlichen keramischen Körper zumindest stellenweise Spannungen auftreten, die Sprünge im Glas oder in der Keramik hervorrufen können. Selbst bei sorgfältiger Anpassung des Ausdehnungskoeffizienten der verwendeten Kerainik an das verwendete Glas und unter Berücksichtigung des Temperaturverlaufs bei der Abkühlung läßt es sich somit nicht vermeiden, daß bei der Fertigung ein großer Ausschuß entsteht. Nach der vorliegenden. Erfindung werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß als Unterlage für das geschmolzene Glas eine poröse Keramik verwendet wird. Wegen, des lockeren Gefügeaufbaues, besitzt ein solches Material die Fähigkeit, gewisse Formänderungen, die ihm aufgezwungen wenden, zu ertragen, ohne daß sich Spannungen von einer solchen Höhe ausbilden, daß sie Sprünge in der Keramik selbst bzw. in dem angeschmolzenen Glas verursachen. Es ist deshalb nicht erforderlich, daß der Ausdehnungskoeffizient der verwendeten porösen Keramik mit dem Ausdehnungskoeffizienten des angeschmalzenen Glases genau übereinzustimmen braucht. Es ist somit möglich, einen Stopfen, der gerade in den Mantel der Durchführung hineinpaßt und eine Bohrung für den durchgehenden Stromleiter besitzt, als Unterlage für das schmelzende Glas zu verwenden und mit diesem zu verschmelzen. Der poröse keramische Körper paßt sich sowohl der Kontraktion des Metallmantels wie auch der nach innen abnehmenden Kontraktion des Glaskörpers an, ohne daß gefährliche Spannungen entstehen. Die Größe des Porenvolumens ist dabei an sich ohne Bedeutung. Es kommt nur darauf an, daß der Elastizitätsmodul der Keramik so niedrig ist, daß die Verformung, die durch die Schrumpf-und Abkühlvorgänge erzwungen wird, keine zu großen Gegenkräfte hervorruft. Bei einer vollkomrnen dicht gesinterten Keramik ist der Elastizitätsmodul, jedenfalls bei dien heute .bekannten und für die Verschmelzung in Frage kommenden Materialien zu groß.
  • In vielen Fällen erscheinü es zweckmäßig, beide freien Glasoberflächen durch Isolatoren abzudecken. Dies ist ohne weiteres möglich, indem nicht nur als Unterlage für den Glasfluß, sondern auch als Abdeckung desselben auf der Oberseite ein geeignet geformter Körper aus poröser Keramik benutzt wird, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient-zweckmäßig etwas höher ist als derjenige des verwende-@en Glases bei Erwärmung im iu ,belastetentZustand.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt Fig. i.
  • In die einen Teil. eines elektrischen Entladungsgefäßes bildende Metallwand i: ist eine Buchse 2 eingesetzt, deren Innenfläche bei 3 emailliert und mit einem Glaspfropfen 4 verschmolzen ist. Zentral durch die Glasmasse 4 geht. die elektrische Einführung 5. hindurch, die- ebenfalls emailliert und mit dem Glas verschmolzen ist. Während des Schmelzprozesses, der in der in Fig.i angegebenen Lage durchgeführt wird, kann der untere Isolator 6, der aus poröser Keramik besteht, durch ein hier nicht gezeichnetes Rohr, z. B. aus Metall, unterstützt werden. Der Glaskörper 4 wird beispielsweise in Form eines Stückes Glasrohr, das den für das. Glas zur Verfügung stehenden Raum ungefähr ausfüllte, von oben über die Durchführung 5 geschoben. Als letztes wird der obere Isolator 7, ebenfalls aus poröser Keramik bestehend, übergeschoben und dann die ganze Anordnung in einem Ofen so lange erhitzt, bis das Glas, sich schmelzflüssig mit den angrenzenden Teilen der Buchse 2, des Durchführungsstabes 5, und der beiden Isolatoren 6 und 7 verbindet.
  • Nach Entfernung der den Isolator 6 stützenden Unterlage ist die Stromeinführung ohne weitere Nacharbeit fertig. Die Grenzflächen ß' des Glasteiles, die eine kurze Verbindung zwischen, dem elektrischen Durchführungsstab 5. und dem Metallkörper der Röhre 2-1 bilden, sind durch ihre Verschmelzung mit der Keramik 6-7 sowohl gegen den Einfluß der äußeren Atmosphäre als auch gegen Bedampfung oder andere Einwirkungen aus dem Innenraum der Röhre i geschützt. Da die Länge der Isolatoren in der Richtung der Achse ausreichend groß gewählt werden kann, um einen elektrischen t'Iberschlag zu vermeiden, ist die Höhe der zulässigen elektrischen Spannung, die mittels des Stabes eingeführt werden kann, nur durch die Durchschlagsfestigkeit im Inneren des Glases und der Keramik begrenzt. Ebenso ist für die Isolierfähigkeit nicht die- verhältnismäßig große Oberflächenleitfähigkeit maßgebendi, sondern allein der hohe innere Widerstand in der keramischen bzw. Glasmasse.
  • Man kann auch die Form der Isolatoren so wählen, daß Man eine hohe Isolierfähigkeit und Überschlagssicherheit erhält. Ein Beispiel hierfür zeigt Fig. 2. Hier ist der obere Isolator 7, der der äußeren Atmosphäre ausgesetzt ist, als Rillen= körper ausgebildet, während der untere Isolator 6 als einfaches Rohr ausgeführt ist, da im Vakuum die Isolation ausreicht. Es ist so ohne weiteres möglich, durch enge Metallrohre von etwa 15 bis 20 mm 0 mehrere tausend Volt betriebssicher hindurchzuführen.
  • Die elektrische Durchschlagsfestigkeit einer porösen Keramik ist geringer als die der üblichen dicht gesinterten Keramiken, aber im allgemeinen ausreichend, um den in elektrische Entladungsgefäße einzuführenden Spannungen zu widerstehen. Die Isolierfähigkeit des porösen: Materials ist meist sogar höher als, die: von dicht gebranntem Material. Jedoch kann die Isolierfähigkeit außerordentlich verschlechtert werden durch die Einwirkung von Feuchtigkeit oder durch andere Einwirkungen aus der umgebenden Luft. DieseVerschlech@terung kann infolge Vollsaugens; der Poren mit Wasser dazu führen, daß der Körper seine Eigenschaft als Isolator praktisch verliert. Soweit dies nicht durch die Betriebsweise ausgeschlossen ist, z. B. durch eine ständige Übertemperatur der betreffenden Durchführung gegenüber der Außenluft, ist es zweckmäßig, die Poren der Keramik durch einen isolierenden Lack, Silikonlack oder andere organische Stoffe auszufüllen oder wenigstens an der Oberfläche zu verschließen. Wenn, diese Imprägnierung nach der Herstellung der Verschmelzung in kaltem Zustand vorgenommen. wird, so wird: damit die Haltbarkeit der Verbindung zwischen Glas und Keramik nicht beeinflußt: Auch wenn die Durchführung imBetrieb erheblichenTemperaturschwankungen ausgesetzt ist, sind keine Schwierigkeiten zu befürchten, wenn das Imprägniermittel eine gewisse Plastizität behält.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Elektrische Stromdurchführung durch die metallische Wand eines Entladungsgefäßes, bei der in dem Zwischenraum zwischen einem stabförmigen Stromleiter und einem ihn konzentrisch umgebenden mantelförmigen Metallkörper eine Glasmasse mit niedrigerem Ausdehn:ungskoeffizienten als dem des Metallkörpers niedergeschmolzen ist, die nach dem Erstarren den Stromleiter trägt, ihn von dem Metallgefäß elektrisch isoliert und dieses vakuumdicht verschließt, dadurch gekennzeichnet, daß die freie Glasoberfläche auf beiden Seiten mit je einem Isolierkörper verschmolzen ist, der aus einer porösen Keramik besteht.
  2. 2. Elektrische Stromdurchführung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, d-aß die keramischen Abschlußkörper so ausgebildet sind, daß dieDurchführung infolge des größeren Oberflächenweges eine höhere elektrische Isolation und Durchschlagsfestigkeit aufweist, als beim Vorhandensein freier Glasoberflächen zu erreichen wäre.
  3. 3. Elektrische Stromdurchführung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der keramische Absch,lußkörper, der der Atmosphäre ausgesetzt ist, mit einem überzug versehen ist, der die Poren oberflächlich abdichtet und eine Verschlechterung der Isolation durch äußere Einflüsse verhindert. Angezogene Druckschriften: Britische Patentschriften Nr. q;5;9 469, SCK4 177.
DEP2989A 1949-05-20 1949-05-20 Elektrische Stromdurchfuehrung Expired DE865491C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022207399A1 (de) 2022-07-20 2024-01-25 Gfe Fremat Gmbh Elektrisch isolierende Durchführung

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GB459469A (en) * 1935-04-24 1937-01-08 Westinghouse Electric & Mfg Co Improvements in or relating to vacuum tight seals for electron discharge devices
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