DE974113C - Verfahren zur Herstellung einer vakuumdichten Verbindung zwischen den Teilen eines Vakuumbehaelters, insbesondere eines elektrischen Entladungsgefaesses, mittels einer Glaseinschmelzung - Google Patents

Description

Für die Einführung eines metallenen Leiters in ein vakuumdicht abgeschlossenes Gefäß sind bereits Glas-Metall-Verbindungen bekannt, bei denen ein Innenleiter aus legiertem oder unlegiertem Stahl mit einem Außenleiter durch einen dazwischenliegenden Glasring oder Glaspfropfen verschmolzen wird. Beide Leiter sind meistens an der dem Glase zugewandten Stelle vorher mit einer Emailschicht versehen, damit eine gut haftende Verbindung zwischen Glas und Stahl zustande kommt. Der Ausdehnungskoeffizient des Innenleiters ist entweder demjenigen des verwendeten Glases möglichst angepaßt oder, wenn ein Innenleiter aus unlegiertem Stahl verwendet wird, größer als der des Glases. Im letzteren Falle sind Wandverstärkungen am Außenleiter notwendig, oder es müssen Maßnahmen getroffen werden, um beim Einschmelzvorgang eine schnellere Abkühlung des Innenleiters zu erzwingen. Der Außenleiter hat bei solchen Anordnungen einen größeren Ausdehnungskoeffizienten als das Glas, so daß er beim Erkalten auf den Glasring aufschrumpft und diesen mit starken Kräften umklammert. Zur Erhöhung der Spannungsfestigkeit wird der Innenleiter in der Nähe des Glasringes mit einer Glas- oder Emailauflage oder mit beiden Auflagen versehen. Für die Herstellung derartiger Verbindungen sind Formen aus Eisen, Graphit und Untersätze aus Eisen oder Keramik notwendig. Für jede unterschiedliche Abmessung ist naturgemäß ein zugeordneter besonderer Satz solcher Schmelzwerkzeuge erforderlich. Bei größeren Durchmessern wirkt es störend, daß die Schmelzformen dem Ausdehnungskoeffizienten des Außen- bzw. des Innenleiters angepaßt sein müssen, damit kein Durchlaufen des Glases beim Schmelz Vorgang durch etwaige infolge ungleicher

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Ausdehnung entstandene Spalte eintritt. Außerdem verteuert der Verbrauch an Schmelzformen die Herstellung. . ■ . .-

Diese Nachteile werden vermieden bei einem Verfahren zur Herstellung einer vakuumdichten. Verbindung zwischen den Teilen eines Vakuumbehälters, insbesondere eines elektrischen Entladungsgefäßes, mittels einer Glaseinschmelzung, bei dem nach der Erfindung einer von den beiden durch ίο die Glaseinschmelzung zu verbindenden Gefäßteilen an der Verbindungsstelle rinnen- oder napfförmig ausgebildet wird, und bei dem ein Ablösen der Innenmantelfläche des die Rinne bildenden Gefäßteiles beim Schrumpfen durch partielles" Abschrecken des Innenmantels beim Einschmelzvorgang verhütet wird. Auf diese Weise ergibt sich gegenüber den bekannten Methoden der besondere Vorteil, daß die sonst üblichen Schmelzwerkzeuge völlig vermieden werden können. Der andere dieser Verbindungsstelle zugeordnete Gefäßteil kann vorzugsweise mit glatter zylindrischer Form ausgeführt werden, die in die Rinne des ersten Teiles unter Anwendung einer ausreichenden, die Dichtung übernehmenden Zwischenschicht aus Glas paßt. Die dem Glas zugewendeten Seiten der beiden zu verbindenden Gefäßteile wird man in vielen Fällen, um ein gutes Haften des Glases am Metall zu erzwingen, mit einer Emailschicht überziehen. Wenn es sich um solche Anwendungsformen der Erfindung handelt, bei denen ein metallischer Leiter mit höherer Betriebsspannung in den Vakuumbehälter eingefügt werden soll, kann man zur Erhöhung der Isolationskriechstrecke an der Innenseite des inneren Glasringes einen keramischen Körper, zweckmäßig von annähernd gleichem Ausdehnungskoeffizienten wie der innere Glasring, anordnen. In diesem Falle ist die Anwendung eines niedrigen Ausdehnungskoeffizienten für den inneren Glasring besonders günstig und gestattet es, Keramik und anderes Hartporzellan zu verwenden. An der Außenseite kann die Isolationskriechstrecke durch Auftragen von Email, Lack, Silikon-, Asphalt- oder Gummibelägen vergrößert werden.

Um eine einseitige Beanspruchung des angrenzenden Glasringes beim Schrumpfen zu vermeiden, wird man den Rand der Rinne, der den größeren Durchmesser hat, durch eine Wulst od. dgl. verstärken. Der rinnenförmige Gefäßteil kann aus einem Stück oder als zweiteilige Ausführung hergestellt werden. Dabei wird man die Teilung so durchführen, daß der eine Teil die äußere und der andere Teil die innere Rinnenwand bildet. Der die innere Rinnenwand bildende Teil der Rinne kann beispielsweise ein keramischer Körper sein, der zu dem Zweck angewendet wird, die Überschlagsstrecke und den Kriechweg zu verlängern. In diesem Fall wird man diesen keramischen Körper vorzugsweise so gestalten und anordnen, daß er völlig innerhalb des Vakuumgefäßes liegt, also keinen Vakuumwandteil bildet.

Weitere für die Erfindung wesentliche Merkmale ergeben sich aus den im folgenden behandelten Ausführungsbeispielen. In Fig. 1 ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung die Kathodeneinführung eines Quecksilberdampfgleichrichters darge-. stellt. - Mit Hilfe der aus den beiden Glasringen 1 und 3 bestehenden Glaseinschmelzung ist der zylindrische Teil 2 mit dem Teil 4 vakuumdicht verbunden. Diese Verbindungsstelle ist so gestaltet, daß die Form des Teiles 4, wenn das ganze Gefäß auf den Kopf gestellt wird, gleich die für das Einschmelzen notwendige Schmelzform bildet.

Zu diesem Zweck ist der Teil 4 in der aus der Figur ersichtlichen Weise rinnenförmig ausgebildet, und der damit vakuumdicht zu verbindende Wandteil 2 hat eine glatte Zylinderform, die in diese Rinne hineinpaßt. Der Zylinder 2 kann aus gewöhnlichem Siemens-Martin-Stahl bestehen. In diesem Fall ist es vorteilhaft, die beiden an diesen 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. Der die Rinne bildende Körper 4 kann ebenfalls aus unlegiertem Siemens-Martin-Stahl bestehen.

Zumindest die dem Glas zugewendete Seite des Teiles 4 wird auch hier meistens in bekannter Weise mit einer Emailschicht überzogen. Der kegelige Teller 17 des rinnenförmigen Teiles 4 ist am Vakuumkessel 6 des Gleichrichters angeschweißt. Da er an der oberen Seite starke Schrumpfkräfte auf den oberen Teil des den Glasring umklammernden Außenmantels ausübt, ist zum Ausgleich am unteren Ende des Außenmantels eine Wulst 7 vorgesehen, welche die Schrumpfkräfte am unteren Teil des Außenmantels verstärkt. Hierdurch wird eine einseitige Beanspruchung des Glasringes 3 vermieden. Ferner wird der obere Teil des Innenmantels 5 durch den an der Schrumpfung behinderten kegeligen Teller 17 ebenfalls an der Schrumpfung behindert, während sich das untere fast ungehindert zusammenziehen kann. Das könnte dahin führen, daß sich zumindest das untere Ende 5 des Innenmantels vom Glasring 1 loslöst. An sich wäre die Dichtigkeit der Einschmelzung dadurch noch nicht gefährdet, wenn gewährleistet ist, daß der Riß sich nicht am Umfang der rinnenförmigen Vertiefung herum weiterbildet. Es ist aber zu erwarten, daß dieses nicht eintritt, weil der Außenmantel des Teiles 4 einen starken Druck auf den Glasring 3 ausübt. Man kann aber klare Verhältnisse dadurch schaffen, daß man entweder am Innenmantel 5 und an der horizontalen Seite der rinnenförmigen Vertiefung kein Email vorsieht oder aber die horizontale Berührungsfläche mit dem Glas durch eine die Verbindung an dieser Stelle verhindernde Zwischenschicht, z. B. durch Quarzsand, Porzellanmehl, Graphitbelag, Glasmehl von hohem Schmelzpunkt od. dgl. abdeckt.

Die Ablösung des Innenmantels kann aber auch vermieden werden, wenn man beim Einschmelzvorgang den Innenmantel, von der freien Ecke aus-

gehend, in bekannter Weise abschreckt. Man kann die Abschreckung in der Weise dosieren, daß man im gegebenen Augenblick einen kalten Metallring von errechneter und erprobter Größe auf das äußerste Ende der zylindrischen Wand 5 auflegt. In Fig. 2 sind die Einzelteile in der Lage dargestellt, in der sie sich beim Einschmelzvorgang befinden. Der kalte Metallring 8 wird im Schmelzofen zu Beginn der Abschreckung an der Stange 9 herabgelassen und auf den Teil 5 aufgelegt. Der Ring 8 und die Stangen 9 können auch hohl sein und mit Wasser oder Preßluft gekühlt werden. Beim Schmelzen wird der zylindrische Teil 2 durch die zweiteilige Schelle 10 mit Stützrippen 12 und den Halte- und Zentrierring 11 an der Sicke 13 unterstützt und in der vorgeschriebenen Lage festgehalten. Weitere Werkzeuge und Schmelzformen sind für den Einschmelzvorgang beim Erfindungsgegenstand nicht erforderlich.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ist der rinnenförmige Behälterteil 5 aus einem gepreßten Blechkörper gefertigt. Die Wulst 7 a wird hier durch den Stahlring 14, der eventuell hart eingelötet ist, verstärkt.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Verfahren zur Herstellung einer vakuumdichten Verbindung zwischen den Teilen eines Vakuumbehälters, insbesondere eines elektrischen Entladungsgefäßes, mittels einer Glaseinschmelzung, dadurch gekennzeichnet, daß einer von den beiden durch die Glaseinschmelzung zu verbindenden Gefäßteilen an der Verbindungsstelle rinnen- oder napfförmig ausgebildet wird und daß ein Ablösen der Innenmantelfläche des ^5 die Rinne bildenden Gefäßteiles beim Schrumpfen durch partielles Abschrecken des Innenmantels beim Einschmelzvorgang verhütet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand der Rinne, welcher den größeren Durchmesser hat, durch eine Wulst od. dgl. verstärkt wird.
3. 3. \ferfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Glaseinschmelzung zwei Glasringe, ein innerer und ein äußerer, verwendet werden, von denen der innere einen kleineren und der äußere einen größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten hat.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die horizontale Berührungsfläche der Rinne mit dem Glas durch eine die Verbindung von Glas und Metall an dieser Stelle verhindernde Zwischenschicht aus Quarzsand, Porzellanmehl, Graphitbelag, Glasmehl von hohem Schmelzpunkt od. dgl. abgedeckt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 009 595/15 9. SO