DE947995C - Elektrodeneinfuehrung fuer Vakuumentladungsapparate, insbesondere Quecksilberdampfgleichrichter - Google Patents

Description

• Elektrodeneinführung für Vakuumentladungsapparate, insbesondere Quecksilberdampfgleichrichter Die Erfindung betrifft eine Elektrodeneinführung für Vakuumentladungsapparate und ist von besonderer Bedeutung für solche Elektrodeneinführungen, bei denen die Öffnungen der Entladungsapparate, in die die Elektroden einzuführen sind, sehr großen Durchmesser haben. Die Erfindung ist daher besonders für die Isolation der Kathoden bei Quecksilberdampfentladungsgefäßen anwendbar.
• Für Elektrodeneinführungen größerer Abmessungen wurden bisher meist Porzellanweichlotdurchführungen angewendet. Diese haben den Nachteil, daß bei höherer Erwärmung das Weichlot zu fließen beginnt, so daß die Vakuumhaltung nicht mehr möglich ist. Für höhere Betriebstemperaturen sind Druckglaseinschmelzungen anwendbar, d. h. Einschmelzungen, bei denen sich zwischen zwei Metallringen ein Glasring verhältnismäßig großer Wandstärke befindet und bei denen die Abmessungen der zu der Einschmelzung gehörigen Teile und die dabei verwendeten Werkstoffe so gewählt sind, daß sich der zwischen den Metallringen befindliche Werkstoff betriebsmäßig unter einem bestimmten Druck befindet. Diese Druckglaseinschmelzungen lassen sich für Elektrodeneinführungen mit größeren Abmessungen nur bedingt anwenden und haben außerdem den Nachteil, daß sie für höhere Spannungen nicht ohne weiteres geeignet sind.
• Es sind auch Elektrodeneinführungen aus übereinandergeschichteten glasierten oder emaillierten Metallringen bekannt, welche unter Druck und Wärme miteinander verschmolzen sind. Verwendet man diese Elektrodeneinführungen für höhere elektrische Spannungen, dann haben sie jedoch den Nachteil einer erheblichen axialen Baulänge, weil die Metallscheiben im Verhältnis zu dem Emailüberzug sehr dick, sind und die dünnen Emailüberzüge eine größere Zahl von Metallscheiben erfordern, um eine ausreichende Isolation für höhere Spannungen zu erhalten.
• Gegenstand der Erfindung ist eine Elektrodeneinführung mit Glas- und Metallringen für Vakuumentladungsapparate, insbesondere Quecksilberdampfgleichrichter, welche mit wesentlich höheren Temperaturen als die mit Weichlot hergestellten Einführungen beansprucht werden kann und welche außerdem den Vorteil hat, daß sie sich für hohe Spannungen anwenden läßt. Die Erfindung besteht darin, daß die Glasringe als Glaszylinder mit großem Durchmesser, großer Höhe und solcher Wandstärke ausgebildet sind, daß Metallringe aus verhältnismäßig dünnem Blech in ihnen ganz oder teilweise eingeschmolzen werden können und daß die aus dem Glaszylinder herausragenden Teile der Blechringe zur Befestigung des Glaszylinders am Vakuumentladungsapparat benutzt sind.
• Elektrodeneinführungen mit Glasringen und in diese eingeschmolzenen Metallteilen sind an sich bekannt. Die bekannten Durchführungen sind jedoch reine Stromdurchführungen, bei denen ein Stab- oder rohrförmiger Bolzen durch eine Glasisolation geführt wird, wobei durch scheiten- oder kappenfürmige Blechkörper die Dichtung erzielt werden soll. Die bekannten Durchführungen sind kaum wärmebeansprucht. Sie sind auch in der bisher vorgeschlagenen Form nicht für solche Elektrodendurchführungen anwendbar, auf die sich die Erfindung bezieht, nämlich auf Durchführungen mit verhältnismäßig großen Abmessungen, wie sie beispielsweise bei den Kathoden von Quecksilberdampfgleichrichtern größerer Leistung vorliegen. Die in diesem Falle gegenüber dem Metallkörper des Entladungsgefäßes zu verbindenden metallischen Kathodenbehälter können Innendurchmesser in der Größenordnung von 2o bis 40 cm haben. Für solche Abmessungen sind die bekannten Glaseinführungen nicht verwendbar.
• Für die erfindungsgemäß für die Elektrodeneinführung verwendeten Glasringe wird Werkstoff mit gleichem Ausdehnungskoeffizienten verwendet, wobei das Glas eine solche Dicke besitzt, daß bleibende oder vorübergehend auftretende Spannungen keine schädlichen Folgen haben. Die jeweils gewünschte Gestalt der Glasringe wird durch thermische oder mechanische Verformung erreicht. Vorteilhaft werden mehrere vorgeformte Ringe in einem Arbeitsgang zu einer einheitlichen Verschmelzung zusammengestellt und im halbplastischen Zustand miteinandei verbunden. Die vorgeformten Glasringe haben zweckmäßig mit Bezug auf die thermischen Eigenschaften in geeigneter Reihenfolge abgestufte Werte. Auch die elektrischen Eigenschaften der verschiedenen vorgeformten Ringe können in bestimmter Weise voneinander verschieden bzw. abgestuft sein. Die Abstufung der Eigenschaftswerte der für die Glasringe verwendeten Werkstoffe wird vorteilhaft derart gewählt, daß bestimmte metallische Werkstoffe, wie beispielsweise Eisen, Nickeleisen, Chromeisen, Kovar, Molybdän u. dgl., mit dem Glasring verbunden werden können. Die Abstufung der Eigenschaftswerte der verschiedenen Gläser kann auch so bemessen sein, daß bestimmte Teile der Glasmetallverschmelzung mit Bauelementen aus anderem keramischem Werkstoff verschmolzen werden können.
• Die gemäß der Erfindung mit dem Glas zu verschmelzenden Metallringe werden vor dem Einschmelzprozeß zweckmäßig unmittelbar oder unter Zuhilfenahme geeigneter Zwischenschichten mit einer Emailschicht versehen. Das Glas wird bei dem Schmelzvorgang bis zur Zähflüssigkeit erwärmt, wobei der Abkühlvorgang so zu leiten ist, daß die eigentliche Glasmetallverschmelzung spannungsfrei bleibt. Die Erwärmung der Glasringe wird dabei in Graphitformen oder in graphitierten metallischen oder keramischen Formen vorgenommen; d. h. in Formen, die von dem Glas nicht benetzt werden. Graphitformen, die beim Abkühlen des Glases auf Druck beansprucht werden, beispielsweise solche Formen, die im Innern des Glasringes liegen, werden vorteilhaft federnd ausgebildet.
• Die mit dem Glasring ganz oder zum Teil zu verschmelzenden bzw. in den Ring einzulassenden Metallteile werden vorteilhaft abgebogen, gebörtelt oder gerollt, damit eine genügende mechanische Festigkeit, ausreichende Vakuumhaltung und bei elektrischer Beanspruchung genügende Durchschlagsfestigkeit erreicht werden. Etwa auftretende Spannungen der im Glas befindlichen Teile des Metallringes können dadurch ausgeglichen werden, daß der Metallring geschlitzt, gesickt oder durchlocht wird. Mechanische Kräfte, welche von außen auf die Glasmetallverschmelzungen einwirken, können dadurch ferngehalten werden, daß der außerhalb des Glases befindliche Teil des Metallringes aus leicht verformbarem Werkstoff oder federnd ausgebildet wird: Wenn Glasmetallverschmelzungen nach der Erfindung auf Temperaturwechsel beansprucht werden, so wird der Metallring zweckmäßig an der äußeren Begrenzungsfläche des Glasringes angeordnet, wenn die Erwärmung im wesentlichen von innen nach außen erfolgt. Bei einer Erwärmung von außen nach innen wird der Metallring zweckmäßig an der inneren Begrenzungsfläche angeordnet. Ein schnellerer Wärmeausgleich und eine erhöhte mechanische Festigkeit des Glasringes können durch Metallringe erreicht werden., die vollständig in das Glas eingeschmolzen sind. Die Ebenen dieser eingeschmolzenen Metallringe liegen vorzugsweise in der Richtung des betriebsmäßig zu erwartenden Wärmetransportes.
• In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Fig. i zeigt eine Elektrodendurchführung mit großem Durchmesser, bei der ein Metallring i mit einem Glasring verschmolzen ist. Der Glasring besteht aus Teilringen 2, 3, 4 und 5, die in der oben beschriebenen Form miteinander verbunden sind.
• Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist der Metallring i nur an dem äußeren Umfang in den Glasring eingelassen. In das Innere des Glasringes sind Metallringe 6 eingeschmolzen.
• Im linken Teil der Fig.3 bilden zwei vorgeformte Glasringe 7 und 8 einen Ring, in den die Metallteile 9 und io eingelassen sind. Der rechte Teil der Fig. 3 zeigt einen etwas anderen Aufbau des Glasringes und der in diesen einzulassenden Metallteile i i und 12.

Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Elektrodeneinführung mit Glas- und Metallringen für Vakuumentladungsapparate, insbesondereQuecksilberdampfgleichrichter, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasringe als Glaszylinder mit großem Durchmesser, großer Höhe und solcher Wandstärke ausgebildet sind, daß Metallringe aus verhältnismäßig dünnem Blech in ihnen ganz oder teilweise eingeschmolzen «-erden können und daß die aus dem Glaszylinder herausragenden Teile der Blechringe zur Befestigung des Glaszylinders am Vakuumentladungsapparat benutzt sind.
2. 2. Elektrodeneinführung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Glaszylinder aus vorgeformten Teilzylindern zusammengesetzt sind.
3. 3. Elektrodeneinführung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgeformten Teilzylinder in einem Arbeitsgang zu einer einheitlichen Verschmelzung zusammengestellt und im halbplastischen Zustand miteinander verbunden «-erden.
4. 4. Elektrodenainführung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgeformten Teilzylinder in bezug auf die thermischen Eigenschaften abgestufte Werte haben.
5. 5. Elektrodeneinführung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Eigenschaften der vorgeformten Teilzylinder voneinander verschieden sind.
6. 6. Elektrodeneinführung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Glas zu verschmelzenden Blechringe vor dem Einschmelzprozeß unmittelbar oder unter Zuhilfe-. nahme geeigneter Zwischenschichten mit einer Emailschicht versehen sind.
7. 7. Elektrodeneinführung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Glaszylindern befindlichen Blechteile abgebogen, gebördelt oder gerollt sind. B.
8. Elektrodeneinführung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Glaszylindern befindlichen Teile des Blechringes geschlitzt, gesickt oder durchlocht sind.
9. 9. Elektrodeneinführung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die außerhalb der Glaszylinder befindlichen Teile der Blechringe aus leicht verformbarem Werkstoff hergestellt oder federnd ausgebildet sind. io. Elektrodeneinführung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechringe nur an der äußeren oder inneren Begrenzungsfläche der Glaszylinder in diese eingelassen sind. ii. Elektrodeneinführung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Blechringe (6) vorgesehen sind, die vollständig in das Glas eingeschmolzen sind, wobei die Ebenen dieser eingeschmolzenen Blechringe vorzugsweise in der Richtung des betriebsmäßig zu erwartenden Wärmetransportes liegen (Fig. 2). In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 424 187; französische Patentschrift Nr. 559 864; französische Zusatzpatente Nr. 28 575 zu 559 864, 30 375 zu 559 864; General Electric Rev., i939, S. 525 bis 528, 1933, S. 527 (Vo1.92).