DE967320C - Verfahren zur Herstellung einer Stromeinfuehrung durch eine Wandung aus Glas, insbesondere aus Quarzglas oder aus keramischem Stoff - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 31. OKTOBER 1957

Q 92 VIIIc/2i f

(Ges. v. 15. 7.1951)

Zur Herstellung von Stromeinführungen durch eine Wandung aus Glas, insbesondere Quarzglas oder keramische Körper, verwendet man häufig dünne Metallfolien, die sich auch mit Werkstoff verschmelzen lassen, dessen Ausdehnungskoeffizient von dem der Folie stark abweicht. Die bei der Abkühlung auftretenden Zugspannungen führen in diesem Fall nicht zu einem Ablösen der mit der Wandung verschmolzenen Folie, sondern zu einer Dehnung der Folie. Diese Folieneinschmelzungen, die sich für kleinere Stromstärken außerordentlich gut bewährt haben, lassen sich nicht gut für sehr große Stromstärken herstellen, weil die Dicke der Folie wegen der von ihr geforderten Nachgiebigkeit nur gering sein darf und infolgedessen zum Einführen großer Stromstärken sehr breite Folien erforderlich wären. Man hat diese Schwierigkeit dadurch zu umgehen versucht, daß man mehrere schmale Folien nebeneinander durch die Wandung hindurchgeführt hat. Die Herstellung solcher Durchführungen bereitet jedoch ebenfalls wegen des verwickelten Aufbaues Schwierigkeiten, die häufig zu Fehlschlägen führen.

Zur Vermeidung dieser Nachteile wird bei dem Verfahren nach der Erfindung ein einseitig geschlossener, rohrförmiger, dünnwandiger Metall-

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körper, aus dem Vollen durch Ausbohren des Stromzuleiters hergestellt und sodann an seinem offenen Ende auf 50 μ, vorzugsweise auf weniger als 50 μ Wandstärke abgeätzt und mit diesem Ende unmittelbar oder unter Zwischenfügung von Übergangsgläsern in die Wandung eingeschmolzen. Durch den einseitigen Verschluß des Rohres fällt die Schwierigkeit, einen vakuumdichten Abschluß des Innenraumes des Rohres herstellen zu müssen, fort. Dieser Abschluß ist nämlich bei der Stromeinführung durch die Art der Herstellung, nämlich durch das Ausbohren aus dem Vollen und nachträgliches Abätzen an den Teilen, die eine geringere Wandstärke aufweisen sollen, von vornherein sichergestellt. Das Einschmelzen des nach dem Verfahren nach der Erfindung hergestellten rohrförmigen Körpers wird zweckmäßig unter Vakuum vorgenommen. Zu diesem Zweck wird der rohrförmige Körper in eine Bohrung der Wandung eingeführt, der Innenraum der Bohrung, der den rohrförmigen Körper umgibt, evakuiert und dann unter Mitwirkung des Druckes in dem die Wandung umgebenden Außenraum die Verschmelzung zwischen der Wandung und dem dünnwandigen Teil des rohrförmigen Körpers vorgenommen.

Die Zeichnung zeigt in zum Teil schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel der nach dem Verfahren nach der Erfindung hergestellten Stromeinführung. Sie dient zugleich der Erläuterung eines zu ihrer Herstellung besonders geeigneten Verfahrens.

Aus einem Vollzylinder wird durch einseitiges Ausbohren ein rohrförmiger Körper, der an einem Ende geschlossen ist, hergestellt. Ein Teil des ausgebohrten Endes des Körpers wird, nachdem erforderlichenfalls vorher etwa an seinen Enden vorzusehende Gewinde eingeschnitten sind, abgeätzt, so daß seine Dicke an dieser für das Einschmelzen bestimmten Stelle vorzugsweise weniger als 50 μ beträgt. Die Länge der Einschmelzstelle kann einige Millimeter bis mehrere Zentimeter betragen. Der so vorbereitete Körper, dessen nicht durchbohrter Teil 1 den Abschluß des dünnwandigen Teiles 2 bildet, dessen offenes Ende 3 ein Gewinde aufweist, wird in die Wandung 4 aus Glas, insbesondere Quarzglas, eingeführt. Diese weist dazu einen so großen Durchmesser auf, daß der rohrförmige Körper mit etwas Spiel eingeführt werden kann. Bei 6 ist der die Wandung bildende Glas- oder Keramikkörper verschlossen. An dem erweiterten Teil 7 ist entweder ein Entladungsgefäß oder eine nur für die Herstellung der Verschmelzung dienende evakuierbare Hilfseinrichtung angeschmolzen. In das Innere des rohrförmigen Körpers wird ein möglichst genau passender zylindrischer Stützkörper 5, beispielsweise aus Quarzglas oder einem anderen Werkstoff, mit dem gleichen Ausdehnungskoeffizienten wie das umgebende Material der Wandung eingeschoben. Nach dem Evakuieren des Innenraumes der Teile 4, 6 und 7 wird die Wandung in der Umgebung des Teiles 2 so stark erhitzt, daß sie sich unter Mitwirkung des diesen Teil der Wandung 4 umgebenden Druckes an die Außenwandung des Rohres 2 anlegt und mit ihr verschmilzt. Die Erhitzung wird zweckmäßig so hoch getrieben, daß gleichzeitig der Stützkörper 5 mit der Innenwandung des Rohres verschmolzen wird. Die in der Figur, die nicht als maßstäblich aufzufassen ist und insbesondere die Dicke des dünnwandigen Teiles des Rohres übertrieben stark wiedergibt, angedeuteten Übergänge 12, 13 zu den dickeren Teilen 14 sollten möglichst allmählich verlaufen, um die Entstehung vermeidbarer Zugspannungen an den Kanten auszuschließen. Unter Umständen ist es zweckmäßig, durch Überzüge, beispielsweise durch aufgetragene Oxyde oder Graphit, dafür Sorge zu tragen, daß an dieser Stelle keine Bindung zwischen dem Material der Wandung und dem eingeschmolzenen rohrförmigen Körper eintritt. Es ist auf der anderen Seite zur Erzielung einer großen mechanischen Festigkeit der Stromeinführung zweckmäßig, die Erhitzung während des Einschmelzvorganges derart zu leiten, daß zwar nur der dünnwandige Teil 2 des rohrförmigen Körpers mit dem Teil 4 der Wandung verschmilzt, während diese an der Oberfläche 14 der dickwandigen Stelle, nur ohne zu binden, anliegt, und gegebenenfalls an den äußeren Enden bei 10 und 11 zwischen den Teilen 1 und 3 einerseits und der Wandung andererseits einen Zwischenraum beläßt, der eine Gewähr dafür bietet, daß die Wandung an diesen Stellen auch dann nicht zerspringt, wenn durch eine starke Wärmezufuhr von allen Seiten der Elektrode, beispielsweise bei 8 oder 9, die Teile 1 bzw. 3 hoch erhitzt werden.

Die nach dem Verfahren nach der Erfindung hergestellte Stromeinführung kann auch als Kappeneinschmelzung Anwendung finden. In diesem Fall ist unter Umständen der dickwandige Teil 3 entbehrlich. Dieser Teil wird auch dann nicht benötigt, wenn die Stromzuführung unmittelbar zur Innenwand des Rohres 2 oder zum Teil 1 erfolgt, wie die Fig. 2 und 3 als weitere Ausführungsbeispiele zeigen.

Dünnwandige, einseitig geschlossene, aus dem i°5 Vollen durch Ausbohren und Abätzen hergestellte rohrförmige Körper 15, 16 weisen an der Einschmelzstelle 15 vorzugsweise eine geringere Dicke als 50 μ auf. An dieser Stelle ist der Körper mit dem umgebenden Rohr 17 in der geschilderten Weise verschmolzen. Die Verschmelzung kann dabei so geleitet werden, daß der starkwandige Teil 16 das umgebende Rohr 17 nicht berührt, wie Fig. 2 zeigt. Der Einschmelzvorgang kann jedoch auch so geleitet werden, daß auch der Teil 16 noch von dem umgebenden Rohr 17, wie in Fig. 3 dargestellt ist, eng umschlossen ist und dem Teil 16 dadurch, selbst wenn das Rohr 17 nicht an ihm bindet, ein gewisser Halt gegen senkrecht zur Achse des Rohres wirkende Kräfte gegeben wird.

Die Stromzuleitungen i8,19 sind mit dem Teil 16 unmittelbar verbunden, so daß an dem freien Ende des dünnwandigen Rohres 15 eine Verstärkung für den Stromanschluß nicht erforderlich ist. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist angenommen, daß der Stromanschluß auf der Innenseite des

Rohres 15 durch eine leitende Flüssigkeit 20, beispielsweise Quecksilber, erfolgt.

Zum Abätzen kann beispielsweise ein Gemisch von verdünnter Salpetersäure bei Stromleitern aus Wolfram benutzt werden.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer Stromeinführung durch eine Wandung aus Glas, insbesondere aus Quarzglas oder aus keramischem Stoff, dadurch gekennzeichnet, daß ein einseitig geschlossener, rohrförmiger, dünnwandiger Metallkörper aus dem Vollen durch Ausbohren des Stromzuleiters hergestellt und sodann an seinem offenen Ende auf 50 μ, vorzugsweise auf weniger als 50 μ Wandstärke abgeätzt und mit diesem Ende unmittelbar oder unter Zwischenfügung von Übergangsgläsern in die Wandung eingeschmolzen wird.

2. Stromeinführung, hergestellt nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum des rohrförmigen Körpers ganz oder teilweise möglichst gut passend mit einem Stützkörper (5) mit gleichem Wärmeausdehnungskoeffizienten wie die Wandung ausgefüllt und vorzugsweise unmittelbar oder unter Zwischenfügung von Übergangsgläsern mit ihm verschmolzen ist.

3. Stromeinführung, hergestellt nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eingeschmolzene rohrförmige Körper an seinem mittleren Teil eine geringere Wandstärke als an seinem offenen Ende aufweist und vorzugsweise an beiden Enden Gewinde für den Anschluß von Stromleitern, beispielsweise der äußeren Stromzuleitung oder der Elektrode, aufweist (Fig. 1).

4. Verfahren zur Herstellung einer Stromeinführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ihre äußere Oberfläche, soweit sie nicht mit der beim Einschmelzen erhitzten Wandung verschmolzen werden soll, mit einem das Binden verhindernden Überzug versehen ist.

5. Verfahren zur Herstellung einer Stromeinfiihrung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch geT kennzeichnet, daß der rohrförmige Körper in eine Bohrung der Wandung eingeführt und nach dem Evakuieren des ihn unmittelbar umgebenden Innenraumes unter Mitwirkung des Druckes des die Wandung umgebenden Außenraumes mit der Wandung und vorzugsweise gleichzeitig mit einem etwa in seinem Innern vorgesehenen Stützkörper (5) verschmolzen ist.

6. Verfahren zur Herstellung einer Stromeinführung nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Wandung zu beiden Seiten des mit ihr zu verschmelzenden Teiles des rohrförmigen Körpers nur so weit gesteigert wird, daß sie sich dort an den rohrförmigen Körper anlegt, jedoch nicht an ihn bindet.

Entgegengehaltene ältere Rechte:
Deutsches Patent Nr. 967 172.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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