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Verbindung zwischen einem Metallteil und einem keramischen Körper,
vorzugsweise einem Steatitkörper,.für elektrische Entladungsgefäße Die Erfindung
betrifft eine Verbindung zwischen einem Metallteil und einem keramischen Körper,
vorzugsweise einem Steatitkörper für elektrische I@iit?adungsgefäße, vermittels
eines Glas- oder Einailschmelzflusses, die während des Betriebes Temperaturen in
der Größenordnung von mehreren I00`" ausgesetzt ist.
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Es sind schon derartige Anordnungen bekannt, bei denen der Metallteil
auf einen zylindrischen Keramikteil aufgeschrumpft ist, dessen Höhe in axialer Richtung
größer ist als der Durchmesser. Bei solchen Verbindungen oder Verschmelzungen kommt
es darauf an, daß eine Umkehr der Drucksl)aniiuiigen an der `Verschmelzungsstelle
in Zugspannungen längs der axialen Erstreckung der Haftfläche verhindert wird. Bei
den bekannten Anordnungen können zwar keine Zugspannungen längs der axialen Erstreckung
der Haftfläche auf-. treten, dafür weisen sie den schweren Nachteil auf, daß eine
Kerbwirkung zustande kommt.
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Diese Nachteile -,werden bei einer Verbindung zwischen einem Metallteil
und einem keramischen Körper, vorzugsweise einem Steatitkörper, für elektrische
Entladungsgefäße vermittels eines Glas- oder Emailscbmelzflus,ses, bei welcher der
keramische Körper einen vorstehenden Bund mit einer zylindrischen :Mantelfläche
aufweist, deren Höbe in Achsrichtung kleiner als ihr Durchmesser
ist,-.und
bei welcher der Metallteil auf die :die Haftfläche zwischen Metallteil und Keramik
bildende Mantelfläche des Bundes aufgeschrumpft ist, erfindungsgemäß dadurch vermieden,
daß der Metallteil über beide Ränder der -Haftfläche hinausragt. Der Metallteil
Dann vorteilhafterweise am Rande in radialer Richtung umgebördelt sein.
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An Hand der Zeichnungen soll die Erfindung näher erläutert werden.
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Fig. i stellt im Längsschnitt einen Teil einer Elektrodeneinführung
dar, an Hand welcher die zu berücksichtigenden Formänderungen des Metallteiles erläutert
werden; Fig. 2, 3 und .4 zeigen verschiedeneAusführungsformen der Erfindung, und
zwar sind Teile- einer Elektrodeneinführung für einen Stromrichter dargestellt.
" In Fig. i ist u ein Teil des Mantels. eines metallenen Vakuumgefäßes, z. B. eines
Quecksilberdampfgleichrichters, in welchen von oben ein keramisches Rohr 2, insbesondere
ein Steatitrohr, eingeführt werden soll, welches zur Aufnahme des Stromzuführungsleiters
einer Elektrode dient. Dieses lzeramis-Ae Rohr 2 wird mit :einem aus Blech geeigneter
Zusammensetzung, z. B. aus Legierungen von Nickel, - Chrom; Vanadium reit Eisen
oder Chrom-Nickel-Legierungen, bestehenden Ringteil 3 vakuumdicht verbunden, indem
man die durch den Bund 5 des Rohres z gebildete Haftfläche q: mit dem Flansch 7
des Ringteiles 3 durch Zwischenfügung eines Glas- oder Emailschmelzflusses 6 verschmilzt.
Der Ringteil 3 wird endlich mit der Gefäßwandung i an der Stelle"i- verschweißt.
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Die ,Wärmeaus.dehnungskoeffizizenten des keramischen Körpers, ödes
Schmelzflusses und des Metallteilies 3 werden hierbei so aufeinander abgestimmt,
daß der keramische Körper und der Sc'hmelzfluß möglichst genau die gleichen Ausdehnungskoeffizienten
haben, während der des Metallteiles etwas größer ist, um eine die Festigkeit der-Verbindung
erhöhende Schrumpfwirkung zu -erzielen.
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Es hat sich nun gezeigt, daß in einem solchen Falle die Gefahr besteht;
daß eine infolge der Schrumpfspannung entstehende Deformation des" Ringflansches
7 zu Zugspannungen in der Haftflache Anlaß gibt. Derartige Zugspannungen in der
Haftfläche sind besonders dann zu befürchten, wenn die Haftfläche in axialer Richtung
im Vergleich zu der Größe des Durchmessers der Vezrhindungsstelle verhältnismäßig
kurz ist, was andererseits wiederum mit Rücksicht auf mögliche Schubspannungen :günstig
ist.
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Durch die auftretende Schrumpfwirkung und die sich möglidherweiGe
hieraus ergebenden Zugspannungen wird nun die Hülse 7 in der in der Fig. i an der
rechten Seite dargestelltem Weise konisch deformiert. Die Erz12ugende der Mantelflache
schließt mit der Rohrachse einen Winkel ip -ein. Dies ist darauf zurückzuführen,
dlaß infolge der Kürze der axialen Länge der Haftfläche es am unteren Ende von 7,
sofern dieses Ende, wie üblich ist, mit dem Bund 5 abschließt, an aus-. reichendem
Werkstoff fehlt, um auch den unteren Teil des Ringes 7 mit genügender Kraft auf
den Bund 5 aufzuschrumpfen. Dieses konische Verformen des Ringes hat nun zur Folge,
daß am unteren Ende des Ringes 7 die Verschmelzungsstelle zwischen Metall und dem
kezramiechen Körper anreißt, und zwar im allgemeinen im Schmelzfluß. Dies gibt leicht
zu einer Undichtigkeit, zumindest aber zu einer :empfindlichen Schwächung der Verschmelzung
Anlaß.
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Wenn man nun, wie es in der Fig. 'i links dargestellt ist, den Metallring
7 gemäß der Erfindung über den Bund hinaus verlängert, so wirkt sich die Verformung,des
Ringes 7 in einer tonnenförmigen Verwölburng ödes Ringes aus, bei welcher die mittlere
Tangente des verformten Ringes 7 zur Achse des Rohres'parallel bleibt, so daß keine
gefährlichen Zugspannungen in der Haftfläche auftreten können. Die Darstellung in
Fig. i ist selbstverständlich übertrieben gezeichnet.
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Die Fig.2 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher der Ringflansch
7 über den Bund 5 hinaus verlängert ist., Es ist aber, nicht erforderlich, die vorteilhafte
tonnenförmige Deformation -des Ringes 7 :durch eine Verlängerung des Ringes zu erzeugen,
sondern man kann auch, wie in Fig. 3 dargestellt ist, den Ring 7 in radialer Richtung
umbörideln. Infolge dieser Umbördelung 8 ist dann trotz bündigen Abschneidens zwischen
Rin' 97 und Bund 5 ge-
nügend Werkstoff vorhanden, um das in Fig. i rechts
dargestellte konische Verformen des Ringes 7 zu verhindern.
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Beider in Fig. q, dargestellten Ausführungsform soll an Stelle des
keramischen Rohres ,c eine in der Ebene des Bundes 5 zu denkende keramische Scheibe
9 mit einem zylindrischen Rohrstutzen io, der sich nach oben z. B. leicht erweitert,
unter Zwischenfügung -eines Schmelzflusses ;6 verschmolzen werden. 4 ist wieder
die Haftfläche. Auch hier ragt :der Rohrstutzen -io an beiden Seiten über den keramischen
Ring hinaus. Statt dessen kann aber auch eine Umbördelung wie in Fig.3 benutzt werden.
Der Rohrstutzen ,io wird dann mit einem weiteren Rohr i i verschweißt.
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Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die hier angegebenen
Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann auch in ähnlich gelagerten Fällen
angewendet werden.