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Verfahren zur Herstellung von elektrischen Stromdurchführungen Es
ist bereits eine elektrische Stromdurchführung vorgeschlagen worden., die nach dem
Schrumpfglasverfahren hergestellt ist und bei der die freie Glasoberfläche durch
Isolatoren abgedeckt ist, die aus einer porösen Keramik besteht. Bei der Herstellung
derartiger Durchführungen in einem Ofen., in, dem die zusammengesteckten Teile bis
zum Schmelzen des Glases erhitzt und langsam wieder abgekühlt werden, ergeben sich
jedoch gewisse Schwierigkeiten, besonders dann, wenn der vom Glas erfüllte Zwischenraum
zwischen äußerem und innerem Metallkörper verhältnismäßig eng ist. Es ist nicht
möglich, den. Glaskörper, der zum Schmelzen eingebracht wird, so genau zu bemessen,
daß keine Lufträume zwischen Glas, Metall und Isolatoren verbleiben.
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Beim Schmelzen wird die Luft teilweise vom Glas eingeschmolzen., so
daß sich in diesem Blasen bilden. Infolge der Enge des Raumes können diese Blasen
nur schwer in dem zähflüssigen Glas aufsteigen. Falls man also nicht sehr lange
Schmelzzeiten bei hoher Temperatur anwendet, bleiben Blasen im Glas zurück. Nach
dessen Erstarrung besitzt die Luft in ihnen einen niedrigeren Druck als Atmosphärendruck.
Es entstehen so Stellen verringerter dielektrischer Festigkeit in der Durchführung.
Es kann sogar der Fall eintreten, daß solche Blasen zu einer Stelle eine Brücke
zwischen innerer Durchführung und äußerem Metallmantel bilden.
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Die Beseitigung dieses Übelstandes gelingt meist auch nicht durch
stärkere und längere Erhitzung, weil die Blasen hartnäckig an den Wänden haften..
Dagegen wird hierdurch häufig der Austritt von Gasen aus dem angrenzenden Metall
hervorgerufen., wodurch weitere Blasen entstehen. Durch das Anwachsen
der
Blasen tritt auch eine Vergrößerung des Glasvolumens ein, durch die der obere Isolator
mehr oder weniger angehoben wird. Seine Lage wird dadurch unbestimmbar, und die
äußeren Abmessungen der Durchführung sind nicht genau festzulegen.
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Die sich über dem Glas ansammelnde Luft bzw. Gase aus dem Metall können
ferner den oberen Isolator daran hindern, mit dem Glas in Berührung zu kommen und
zu verschmelzen. Dies tritt vor allem dann ein, wenn derselbe gut passend gearbeitet
ist und durch die Emaillierung innen und außen gegenüber den angrenzenden Metallteilen
abgedichtet wird. Bei geringer Porosität ist es dann nicht möglich, daß die Gase
während der kurzen Schmelzzeit durch die Poren nach außen treten können.
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Die beschriebenen Mängel werden bei einem Verfahren, zur Herstellung
einer elektrischen Stromdurchführung, bei der in dem Zwischenraum zwischen einem
stabförmigen Stromleiter und einem ihn konzentrisch umgebenden mantelförmigen Metallkörper
eine Glasmasse mit niedrigerem Ausdehnungskoeffizienten als dem des Metallkörpers
niedergeschmolzen wird, die nach dem Erstarren den Stromleiter trägt, ihn von dem
Metallgefäß elektrisch isoliert und dieses vakuumdicht verschließt, und bei dem
die freie Glasoberfläche auf beiden Seiten mit je einem aus einer porösen Keramik
bestehenden. Isolierkörper verschmolzen wird, nach der Erfindung dadurch vermieden,
daß während des Schmelzens der Glasmasse ein mechanischer Druck auf die beiden keramischen
Isolatoren, die den Glasfluß begrenzen, ausgeübt wird, der erst aufgehoben wird,
wenn die Abkühlung so weit fortgeschritten ist, daß die Glasmasse praktisch formbeständig
ist.
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Hierdurch werden die aus der mangelnden Raumerfüllung des eingebrachten
Glases herrührenden Luftblasen zusammengepreßt, so daß sie im Verhältnis zu den
Abmessungen der ganzen Durchführung sehr klein werden. Ferner kann der Schmelzprozeß
zeitlich abgekürzt und bei niedrigerer Temperatur durchgeführt werden, weil die
Zähigkeit des Glases durch den großen Preßdruck überwunden. und dieses schnell in
den zur Verfügung stehenden Raum hineingepreßt wird. Es wird so vermieden, daß sich
aus den Metallen Gase bilden und in den Glasfluß übertreten. Die geringe, über der
Glasmasse verbleibende Luftmenge wird, da sie unter hohem Druck steht, sehr schnell
durch die Poren des Isolators nach außen gepreßt. Da wegen der nicht sehr hohen
Temperatur keine zusätzliche Gasentwicklung eintritt, ist das Volumen der Glasmasse
konstant und durch die eingebrachte Menge gegeben. Es ist deshalb möglich, die Durchführungen
mit stets gleichmäßigen äußeren Abmessungen herzustellen.
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In den noch verbleibenden kleinem Luftblasen herrscht während des
Schmelzens ein sehr hoher Druck. Durch Wahl eines genügend hohen Preßdruckes ist
es leicht zu erreichen, daß auch nach der Abkühlung ein höherer Druck als der atmo=
sphärische Druck in den Blasen verbleibt. Diese stellen daher keine Stellen niedrigerer
elektrisches Durchschlagsfestigkeit dar und sind außerdem wegen ihrer Kleinheit
nicht gefährlich.
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Das Verfahren wird an Hand zweier Ausführungsbeispiele beschrieben.
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In Fig. z ist i der zur Einführung des Stromes dienende Metallstab,
2 der äußere mantelförmige Metallkörper. Die niederzuschmelzende Glasmasse 3 wird
von den beiden porösen Keramikkörpern q. und 5 begrenzt. Der untere Keramikkörper
5 wird während der Erhitzung von einem Metallkörper 6 unterstützt, der auch den
Durchführungsstab i trägt. Auf dem oberen Iso-lator4 ist eine Metallkappe 7 aufgesetzt.
Während des Schmelzprozesses wird die ganze Anordnung auf das Widerlager ß einer
Presse gestellt, deren Stempel auf die Kappe 7 drückt. Die Erhitzung wird beispielsweise
durch Flammen vorgenommen, die auf den Metallmantel 2 gerichtet werden, wobei die
Anordnung um ihre Längsachse rotieren kann.
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Unter Umständen kann es zweckmäßig sein, den Druck nicht von vornherein
auf die Isolatoren auszuüben, wenn, mit dem Schmelzen der Glasmasse begonnen wird.
Es empfiehlt sich vielmehr, die Erhitzung erst ohne Druck so weit zu betreiben,
bis die Glasmasse bereits zusammengesunken ist. Hierdurch wird erreicht, daß an
den meisten Berührungsstellen. zwischen Glas und Metalloberfläche ein allmähliches
Verschmelzen stattfindet, wobei die Luft größtenteils nach oben und unten verdrängt
wird. Erst dann wird mit dem Druck auf die Isolatoren begonnen und die hauptsächlich
über der Glasmasse, teilweise auch darunter angesammelte Luft durch die Poren der
Keramik hindurchgepreßt. Durch dieses Verfahren kann die Menge der verbleibenden
Blasen noch reduziert werden.
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Zur Erläuterung des Vorganges dient Fig. 2. Es ist wieder i der zur
Einführung dienende Metallstab, 2 der mantelförmige Metallkörper, 4. und 5 die beiden
Keramikkörper. 3 zeigt den Glaskörper in der Form, die er angenommen hat, nachdem
er einige Zeit der Erhitzung unterworfen worden ist, ohne daß von der Kappe 7 her
ein Druck auf die Isolatoren ausgeübt wurde. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die
auf den Metallteilen angebrachte und von E bis E reichende Emailschicht in einem
zähflüssigen Zustand. Sie ist auf der Länge des Glaskörpers bereits mit diesem verschmolzen.
Die zwischen den Teilen vorhandene Luft hat sich bei 9 und io angesammelt. Sie kann
nicht zwischen Isolator und Metallteilen nach außen treten, weil die Emailschicht
auch mit der Keramik bereits zu verschmelzen beginnt und den Zwischenraum abdichtet.
Nachdem der Prozeß so weit fortgeschritten ist, schaltet man. den über die Kappe
7 auf den Keramikkörper q. wirkenden Druck ein, wodurch die Luftvolumina g und io
komprimiert werden und erreicht wird, daß die Luft durch die engen Poren nach außen
durchtritt. So gelingt es schließlieh, daß auch die Endflächen der Isolatoren bei
9 und io mit der Glasmasse verschmelzen, ohne daß größere Blasen zurückbleiben.
Es
empfiehlt sich, den auf den Isolatoren lastenden Druck so, lange anhalten zu lassen,
bis die Glasmasse eine solche- Zähigkeit erreicht hat, daß sie praktisch formbeständig
ist. Anderenfalls würde durch die Elastizität der in den Blasen zusammengepreßten
Luft nach der Entlastung wieder ein Anwachsen des Volumens und damit eine schwer
kontrollierbare Änderung der Abmessungen der Durchführung eintreten. Ferner ist
es, besonders bei sehr feinporöser Keramik, erforderlich, den. Druck so. lange bestehen
zu lassen und gleichzeitig die Erhitzung fortzusetzen, bis die angesammelte Luft
nach außen getreten ist.