DE973105C

DE973105C - Vakuumdichte Verbindung zwischen Bauteilen eines Entladungsgefaesses aus Metall, z. B. eines Stromrichters

Info

Publication number: DE973105C
Application number: DES22479A
Authority: DE
Inventors: Walter Nehls
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1951-03-23
Filing date: 1951-03-23
Publication date: 1959-12-03

Description

Die Erfindung betrifft die vakuumdichte Verbindung zwischen Bauteilen eines Entladungsgefäßes aus Metall, z. B. eines Stromrichters, bei der der zylindrische Rand eines Bauteiles mit Hilfe eines in einer Rinne eingebetteten Glasschmelzflusses vakuumdicht eingeschmolzen ist.

Es sind vakuumdichte Verbindungen zwischen dem metallischen Kathodengefäß und dem metallischen Gehäuse eines pumpenlosen Stromrichters unter Verwendung eines Glasflusses in einer Rinne vorgeschlagen worden, bei der die beiden Metallteile über einen metallischen Zwischenzylinder miteinander verbunden sind. Der Zwischenzylinder umgibt das Kathodengefäß konzentrisch. Ein umgebördelter Rand des Zwischenzylinders dient als Rinne zur Aufnahme des Glasflusses, in welchem der freie zylindrische Rand des Kathodengefäßes eingebettet und eingeschmolzen ist. Der Rand des nicht umgebördelten längeren Wandteiles des Zwischenzylinders ist mit einem zylindrischen Ansatz des metallischen Gehäuses bzw. Entladungsgefäßes des Stromrichters verschweißt. Diese Anordnung hat noch den Nachteil, daß das Entladungsgefäß einen zylindrischen Ansatz mit einem großen Durchmesser hat, der den erwähnten Zwischenzylinder und das Kathodenmetallgefäß von außen umfaßt. Infolgedessen ist eine entsprechend sehr lange Schweißnaht vorhanden, die auf der einen Seite am Vakuumraum liegt und auf die auf der anderen Seite der volle Druck der atmospäri-

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sehen Luft lastet. Solche Schweißnähte können die Veranlassung zu einer allmählichen Verschlechterung des Vakuums im Laufe des Betriebes sein.

Diese Nachteile werden bei einer vakuumdichten Verbindung zwischen Bauteilen eines Entladungsgefäßes aus Metall, bei der der zylindrische Rand eines Bauteiles mit Hilfe eines in einer Rinne eingebetteten Glasschmelzflusses vakuumdicht eingeschmolzen ist, nach der Erfindung dadurch vermieden, daß die Rinne von dem anderen Bauteil und von einem an diesem Bauteil befestigten Hilfsteil gebildet ist.

Durch die Verbindung wird der technische Fortschritt erreicht, daß das Entladungsgefäß aus spanlos verformbaren Blechen hergestellt werden kann und daß zwei elektrisch leitende Bauteile miteinander verbunden und gegeneinander isoliert sind, ohne daß eine Vakuumschweißnaht vorhanden ist, die vom atmosphärischen Druck belastet ist. Der Hilfsteil kann als innere Rinnenwand ausgebildet sein und aus einem im Querschnitt Z-förmigen Stahlblechring bestehen. Man kann aber auch einen keramischen Körper als innere Rinnenwand verwenden, der vorzugsweise so gestaltet und angeordnet ist, daß er im Vakuumgefäß liegt, also keinen Vakuumwandteil bildet.

Der die äußere Rinnenwand bildende Teil kann aus dünnem, spanlos verformtem Blech aus Stahl oder legiertem Stahl bestehen, auf welches zur Verstärkung ein Metallring aus Stahl oder legiertem Stahl aufgeschweißt, aufgeschrumpft oder hart aufgelötet ist. Der legierte Stahl kann einen Ausdehnungskoeffizienten haben, der dem des Glases so angepaßt ist, daß eine spannungsfreie bzw. spannungsarme Verschmelzung entsteht. Der zur Verstärkung dienende Metallring kann dabei aus einem warmfesten Stahl bestehen, so daß seine Verformung beim Erkalten ausgeschlossen bzw. weitgehend vermieden ist.

Der die innere Rinnenwand bildende Teil kann ebenfalls ein spanlos verformter Blechring aus Stahl oder legiertem Stahl sein, welcher an dem äußeren spanlos verformten Blechring, vorzugsweise durch Punkt- oder Nahtschweißung, befestigt ist. Auch der die innere Rinnenwand bildende Teil kann aus einem Material bestehen, dessen Ausdehnungskoeffizient dem des Glases angepaßt ist. Weitere, für die Ausbildung des Erfindungsgedankens wesentliche Gesichtspunkte ergeben sich aus den im folgenden behandelten zwei Ausführungsbeispielen, von denen die

Fig. ι eine Verbindung mit einer Rinne aus zwei metallischen Bauteilen und die

Fig. 2 eine Verbindung mit einer Rinne aus einem metallischen und einem keramischen Bauteil darstellt.

In der Fig. 1 ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung die Kathodeneinführung eines Quecksilberdampfgleichrichters dargestellt. Mit Hilfe der Glaseinschmelzung, bei der das Glas vor der Verschmelzung aus den beiden Glasringen 1 und 3 besteht, ist der zylindrische Teil 2 mit dem Teil 20 vakuumdicht verbunden. Die Rinne wird aus den Teilen 19 und 20 gebildet, die an der Stelle 5 miteinander metallurgisch verbunden sind.

Der Zylinder 2 kann aus gewöhnlichem Siemens-Martin-Stahl, vorzugsweise aus legiertem Stahl, bestehen. In diesem Fall ist es vorteilhaft, die beiden an diesem Teil sich innen und außen anschließenden Glasringe aus Material mit verschiedenem Ausdehnungskoeffizienten aufzubauen, und zwar so, daß der Ausdehnungskoeffizient des Ringes 1 kleiner ist als der des Ringes 3. Der zylindrische Teil 2 kann in an sich bekannter Weise zumindest an der in das Glas hineinragenden Seite mit einer Emailschicht überzogen sein. Die die Rinne bildenden Teile können ebenfalls aus unlegiertem Siemens-Martin-Stahl oder vorzugsweise aus legiertem Stahl bestehen. Zumindest die dem Glas zugewendeten Seiten dieser Teile werden mit einer Emailschicht überzogen.

In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem an der Innenseite eines inneren Glasringes ι die Überschlagsstrecke und der Kriechweg durch einen keramischen Körper 15 verlängert ist. Die Rinne ist aus den Wandteilen 4 und 15 zusammengesetzt. Der Glasring 1 hat einen kleineren' Ausdehnungskoeffizienten als der Glasring 3. Je nach Bedarf, ob man zwischen dem Glasring 1 und dem keramischen Körper 15 Druckspannungen zulassen oder vermeiden will, wird man die Ausdehnungskoeffizienten der Teile 1 und 15 aufeinander abstimmen. Wenn der Ausdehnungskoeffizient des keramischen Körpers 15 kleiner als der des Glasringes 1 ist, erhält man Druckspannungen im keramischen Körper. Sind die Koeffizienten gleich, so wird die Verbindung zwischen den Teilen 1 und 15 spannungsfrei.

Die zur Verfügung stehenden Baustoffe gestatten einen großen Spielraum in der Gestaltung solcher Durchführungen, um so mehr, als bei diesem Ausführungsbeispiel der Körper 15 keinen vakuumdichten Abschluß zu übernehmen hat. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist zwischen den Glasringen 1 und 3 und dem gedrückten, aus Stahl bestehenden Außenleiter 4 beispielsweise ein Glasring 16 aus einem Zwischenglas verschmolzen mit einem Ausdehnungskoeffizienten, der zwischen den Ausdehnungskoeffizienten der Teile 1 und 3 liegt. Die Teile 2 und 4 können zur Vergrößerung der Kriechstrecke in der oben beschriebenen Weise mit isolierenden Überzügen versehen sein. Der außen auf den Stahlmantel aufgebrachte Verstärkungsring 18 kann aufgeschweißt, aufgeschrumpft oder hart aufgelötet sein.

Durch die Hintereinanderschaltung solcher Durchführungen kann man Durchführungen für sehr hohe Spannungen aufbauen.

Claims

Patentansprüche:

i. Vakuumdichte Verbindung zwischen Bauteilen eines Entladungsgefäßes aus Metall, z. B. eines Stromrichters, bei der der zylindrische Rand eines Bauteils mit Hilfe eines in einer Rinne eingebetteten Glasschmelzflusses vakuum-

dicht eingeschmolzen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rinne von dem anderen Bauteil und von einem an diesem Bauteil befestigten Hilf steil gebildet ist (Fig. ι und 2).
2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsteil aus einem im Querschnitt Z-förmigen Stahlblechring besteht (Fig. i).

3. Verbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der die äußere Rinnenwand bildende Teil aus dünnem, spanlos verformtem Blech (20) besteht, auf welches zur Verstärkung ein Metallring (18) aus Stahl oder legiertem Stahl aufgeschweißt, aufgeschrumpft oder hart aufgelötet ist (Fig. 1).

4. Verbindung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Verstärkung dienende Metallring (18) aus einem legierten Stahl besteht, dessen Ausdehnungskoeffizient

ao dem des Glases so angepaßt ist, daß eine spannungsfreie bzw. spannungsarme Verschmelzung entsteht (Fig. 1).

5. Verbindung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Verstärkung

as dienende Metallring (18) aus einem warmfesten Stahl besteht, so daß seine Verformung beim Erkalten ausgeschlossen bzw. weitgehend vermieden ist (Fig. 1).

6. Verbindung nach Anspruch 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der die innere Rinnenwand bildende Teil ein spanlos verformter Blechring (19) ist, welcher an dem äußeren spanlos verformten Blechmantel, vorzugsweise durch Punkt- oder Nahtschweißung, befestigt ist (Fig. 1).

7. Verbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der die innere Rinnenwand bildende Teil aus einem Material besteht, dessen Ausdehnungskoeffizient dem des Glases angepaßt ist (Fig. 1).

8. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die innere Rinnenwand bildende Teil ein keramischer Körper (15) und vorzugsweise so gestaltet und angeordnet ist, daß er völlig innerhalb des Vakuumgefäßes liegt, also keinen Vakuumwandteil bildet (Fig. 2).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 737 720; schweizerische Patentschriften Nr. 243 720,
458;

britische Patentschrift Nr. 501 376.

In Betracht gezogene ältere Patente:

Deutsches Patent Nr. 969 192.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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