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Isolierte Stromdurchführung Die Erfindung bezieht sich auf eine insbesondere
für Vakuumentladungsgefäße geeignete Stromdurchführung mit Glasisolierung, bei welcher
der Stromdurchführungsbolzen, der gegebenenfalls auch ein Rohr sein kann, @in einem
ihn umgebenden mantelförmigen Metallteil mittels eines ringförmigen Glaspfropfens
befestigt ist, welcher sowohl mit dem Durchführungsbolzen als auch mit dem mantelförmigen
Metallteil verschmolzen ist. Es ist bekannt, bei der Herstellung solcher Glaspfropfeneinschmelzungen
die Ausdehnungsbeiwerte der Metallteile und des den Pfropfen bildenden Glases sowie
die Wandstärke des äußeren Metallmantels so aufeinander abzustimmen, daß nach dem
Niederschmelzen des Glaspfropfens im erkalteten Zustand der Durchführung der Glaspfropfen
unter einer radialen Druckspannung steht. Diese Druckspannung wird so groß gewählt,
daß bei den im Betrieb, insbesondere auch bei Erwärmung der Durchführung auftretenden
Beanspruchungen keine oder nur so geringe Zugspannungen in dem Glaspfropfen auftreten
können, daß die an sich geringe Zugfestigkeit ödes Glases nirgends erreicht wird.
Man verwendet für die Herstellung des Glaspfropfens meist Weichgläser mit einem
Ausdehnungsbeiwert, der wesentlich unterhalb des entsprechenden Beiwertes von Eisen
liegt. Solche Weichgläser zeichnen sich durch eine hohe elektrische Durchschlagsfestigkeit
und
durch Beständigkeit gegen chemische Einflüsse aus. Sehr geeignet und deshalb für
diesen Zweck meist verwendet ist eine im Handel unter der Bezeichnung Osram-M-Glas
erhältliche Glassorte, deren Ausdehnungsbeiwert etwa 85. zo-? bis 95. 1o-7 beträgt.
Der Durchführungsbolzen wird meist aus einer z. B. mit Chrom bzw. Nickel legierten
Stahlsorte hergestellt, welche einen wesentlich niedrigerenAusdehnungsbeiwert besitzt
als das handelsübliche gewöhnliche Flußeisen oder als sonstige im wesentlichen reine
Metalle, die für den vorliegenden Zweck in Frage kommen könnten. Es ist aber auch
schon vorgeschlagen worden, den Durchführungsbolzen aus gewöhnlichem, d. h. lm wesentlichen
reinem Fluße@isen herzustellen, da letzteres eine bessere elektrische Leitfähigkeit
besitzt als legierter Stahl und im übrigen auch billiger, leichter zu beschaffen
und besser bearbeitbar ist. Allerdings muß bei der Verwendung reinen Eisens für
den Durchführungsbolzen darauf Rücksicht genommen werden, daß der Bolzen dann beim
Erkalten stärker schrumpft, d. h. dem sich zusammenziehenden Glasring stärker ausweicht,
als wenn er aus legiertem Stahl bestände. Man kann trotzdem das Auftreten von Zugspannungen
in dem Glaspfropfen verhindern, wenn man dafür sorgt, daß die von dem umgebenden
mantelförmigen Metallteil infolge der Verschiedenheit der Ausdehnungsbeiwerte auf
den Glaspfropfen ausgeübten Druckkräfte letzteren hinreichend stark zusammenpressen.
Das erfordert im allgemeinen eine größere Wandstärke des äußeren Metallmantels,
als sie bei Herstellung des Bolzens aus legiertem Stahl nötig wäre. Liegt die Wandstärke
des Metallmantels aus anderen Gründen auf einem zu kleinen Wert fest, so kann man
das angestrebte Ziel durch Aufschrumpfen eines Verstärkungsringes trotzdem erreichen.
Es ist weiterhin bekannt, die mit dem Glaspfropfen zu verschmelzenden Metalloberflächen
vorher mit einem Emailleüberzug zu versehen, wodurch eine bessere Haftung des Glases
an den Metallteilen sowie eine günstigere Form des Überganges der Glasränder auf
das Metall erzielt wird.
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Vielfach ist es nun notwendig, die Oberfläche des Durchführungsbolzens,
anschließend an den Glaspfropfen, noch auf eine gewisse Strecke seiner Länge mit
einem isolierenden Überzug zu versehen. Dadurch wird der Kriechweg vergrößert und
bei Anodendurchführungen für Vakuumentladungsgefäße verhindert, daß an dem Anodenbolzen
unerwünschte Entladungen ansetzen. Es ist bereits vorgeschlagen worden, zu diesem
Zweck den Durchführungsbolzen mit einem Glasüberzug zu versehen, der mit dem Glaspfropfen
verschmolzen ist. Man stellt diesen Glasüberzug meist so her, daß man den Bolzen
vor Herstellung der Verschmelzung mit Glas umwickelt. Nach einem neueren Vorschlag
kann der Glasüberzug auch so hergestellt werden, daß über den senkrecht stehenden
Bolzen ein Glasrohr gehängt wird, welches oben mit einer vorzugsweise konischen
Verengung über einen entsprechenden Absatz des Bolzens greift und so in seiner Lage
sehalten wird. Dieses Glasrohr wird sodann niedergeschmolzen, wobei dieses Niederschmelzen
mit dem Niederschmelzen des Glaspfropfens in einem und demselben Arbeitsgang erfolgen
kann.
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Als Material für den Glasüberzug verwendet man dieselbe Glassorte
wie für den Glaspfropfen, also vorzugsweise das schon erwähnte Osram-M-Glas. Einen
solchen Glasüberzug konnte man bisher aber nur dann verwenden, wenn der Durchführungsbolzen
aus legiertem Eisen bestand, weil sich sonst infolge des großen Unterschiedes der
Ausdehnungsbeiwerte zwischen dem Bolzenmaterial und dem Glas des Überzuges in dem
letzteren beim Erkalten Risse zeigten bzw. weil der Überzug von dem Bolzen abriß.
Man war jedenfalls überzeugt, daß sich der Glasüberzug bei Durchführungsbolzen aus
gewöhnlichem, im wesentlichen reinem Eisen nicht anwenden ließe. Das Bestreben muß
aber dahingehen, auch bei Anwendung des Glasüberzuges den Durchführungsbolzen aus
reinem, unlegiertem Eisen bzw. einem sonstigen reinen Metall, z. B. aus Kupfer,
herstellen zu können, um einerseits Chrom zu sparen und andererseits den Vorteil
der größeren Leitfähigkeit reiner Metalle im Interesse einer geringeren Stromwärmeentwicklung
ausnutzen: zu können.
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Überraschenderweise hat sich nun bei eingehenden praktischen Versuchen
gezeigt; daß es entgegen der Annahme der Fachleute auch möglich ist, auf einem Bolzen
aus gewöhnlichem Flußeisen einen haltbaren Glasüberzug aus derselben Glassorte,
aus der der Glaspfropfen besteht, herzustellen. Dies kann dadurch erreicht werden,
daß bei Anwendung einer Grundschicht aus Emaille auf dem Bolzen der Glasüberzug
wesentlich dünner gemacht wird, als es bisher üblich war. Die Erfindung besteht
demgemäß darin, daß trotz Verwendung der gleichen Glassorte für den Überzug wie
für den Glaspfropfen bei Benutzung einer Emaillezwischenschicht der Durchführungsbolzen
aus im wesentlichen reinem Eisen besteht, wobei ein Zerspringen bzw. Abspringen
des Glasüberzuges durch eine sehr geringe Dicke des letzteren verhindert wird.
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Es hat sich gezeigt, daß ein Glasüberzug von der Stärke, wie sie bei
den sogenannten Glasemaillen üblich ist, den gestelltenAnforderungen hinsichtlich
der Haltbarkeit entspricht. Eine Überzugsdicke von z mm hat noch brauchbare Resultate
ergeben. Man wird den Überzug zweckmäßig nicht in Form einer Glasbewicklung herstellen,
weil sich so dünne Glasbewicklungen schlecht herstellen lassen. Besser erscheint
deshalb das obenerwähnte Herstellungsverfahren, bei dem ein über den Bolzen gehängtes
Glasrohr niedergeschmolzen wird. Das Glasrohr wird dabei zweckmäßig kürzer gehalten,
als es der unten durch eine Form festgelegten Länge des fertigen Glasüberzuges entspricht,
so daß sich das Glasrohr beim Niederschmelzen längen muß.
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In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Längsschnitt durch
eine Stromdurchführung gemäß der Erfindung dargestellt. z ist der Durchführungsbolzen,
der aus reinem Eisen besteht: Dieser Bolzen ist auf einem Stück seiner Länge, das
mindestens der Länge des Glasüberzuges entspricht,
mit einer Emaillierung
q. versehen. 5 ist der dünne Glasüberzug und 3 der ringförmige Glaspfropfen, der
einerseits mit dem Glasüberzug 5 und andererseits mit dem mantelförmigen Metallteil
e verschmolzen ist. Mit 6 ist ein Schrumpfring zur Verstärkung des Metallmantels
2 bezeichnet.