JP6548731B2 - 改善された熱荷重耐久性を示すフィードスルーエレメントまたは接続エレメント - Google Patents
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Description
SiO2 25〜55
B2O3 0.1〜15
Al2O3 0〜15
MO 20〜50
M2O 0〜<2
を含み、MOは、単独でまたは全ての任意の組合せで、MgOおよび/またはCaOおよび/またはSrOおよび/またはBaOからなる群から選択され、かつM2Oは、単独でまたは全ての任意の組合せで、Li2Oおよび/またはNa2Oおよび/またはK2Oからなる群から選択される。
− 少なくとも部分的に結晶化可能な出発材料、特に少なくとも部分的に結晶化可能なまたは部分的に結晶化したガラスを準備する方法ステップと、
− 内部容積を定義する支持体を準備し、この内部容積内に、フィードスルーエレメントまたは接続エレメントの他の構成要素を収容するための空間が準備されている、方法ステップと、
− 少なくとも部分的に結晶化可能な出発材料を、支持体の少なくとも一部分の中に配置する方法ステップであって、この支持体の少なくとも一部分は、支持体の内部容積の中に配置されている、方法ステップと、
− 好ましくは、機能エレメントを準備する方法ステップと、
− 好ましくは、機能エレメントを配置することにより、機能エレメントの少なくとも一部分が少なくとも部分的に結晶化可能な出発材料により取り囲まれていて、少なくとも部分的に結晶化可能な出発材料と好ましくは機能エレメントとからなる装置は、少なくとも一部分が、支持体の内部容積の中に配置されている、方法ステップと、または
− 少なくとも部分的に結晶化可能な出発材料からなる装置は、少なくとも一部分が、支持体の内部容積の中に配置されて、方法ステップと、
− 支持体、少なくとも部分的に結晶化可能な出発材料、および好ましくは機能エレメントからなる装置を加熱する方法ステップとであって、この加熱は、少なくとも部分的に結晶化可能な出発材料が、支持体の少なくとも一部分に形状結合するように当接し、かつこの支持体に融着し、かつ、好ましくは少なくとも部分的に結晶化可能な出発材料が、機能エレメントの少なくとも一部分に形状結合するように当接し、かつ好ましくは機能エレメントに融着する、方法ステップと、
− 好ましくは、支持体、少なくとも部分的に結晶化可能な出発材料、および好ましくは機能エレメントからなる装置の温度を調節する方法ステップであって、少なくとも部分的に結晶化可能な出発材料を少なくとも部分的に結晶化させる、方法ステップと、
− 支持体、少なくとも部分的に結晶化可能な出発材料、および機能エレメントからなる装置を冷却する方法ステップと、
を含むことができる。
SiO2 25〜55
B2O3 0.1〜15
Al2O3 0〜15
MO 20〜50
M2O 0〜<2
を含み、MOは、単独でまたは全ての任意の組合せで、MgOおよび/またはCaOおよび/またはSrOおよび/またはBaOからなる群から選択され、かつM2Oは、単独でまたは全ての任意の組合せで、Li2Oおよび/またはNa2Oおよび/またはK2Oからなる群から選択される。
SiO2 25〜55
B2O3 0.1〜15
Al2O3 0〜15
MO 20〜50
M2O 0〜<2
を含み、MOは、単独でまたは全ての任意の組合せで、MgOおよび/またはCaOおよび/またはSrOおよび/またはBaOからなる群から選択され、かつM2Oは、単独でまたは全ての任意の組合せで、Li2Oおよび/またはNa2Oおよび/またはK2Oからなる群から選択される。
− 少なくとも部分的に結晶化可能な出発材料、特に結晶化可能なガラスを準備する方法ステップと、
− フィードスルーエレメントまたは接続エレメントの他の構成要素を収容するための空間が提供されている内部容積を定義する支持体を準備する方法ステップであって、この内部容積は、円筒状の支持体2、2′の少なくとも一部、または次に記載する実施形態の支持体の内部空間の一部である、方法ステップと
− 少なくとも部分的に結晶化可能な出発材料を、支持体の少なくとも一部分の中に配置する方法ステップであって、この支持体の少なくとも一部分は、支持体の内部容積の中に配置されており、少なくとも部分的に結晶化可能なガラスは、物体の形で提供され、この物体は、ほぼ形状結合して支持体2、2′および次に記載される実施形態の支持体中に導入可能であり、かつほぼ形状結合して機能エレメント4または機能エレメント4a、4b、4a′、4b′を取り囲む、方法ステップと、
− 好ましくは、機能エレメントを準備する方法ステップと、
− 好ましくは、機能エレメントを配置することにより、機能エレメントの少なくとも一部分が、少なくとも部分的に結晶化可能な出発材料により取り囲まれていて、少なくとも部分的に結晶化可能な出発材料と好ましくは機能エレメントとからなる装置は、少なくとも一部分が、前記支持体の内部容積の中に配置されている、方法ステップと、
− 支持体、少なくとも部分的に結晶化可能な出発材料、および好ましくは機能エレメントからなる装置を加熱する方法ステップであって、この加熱は、少なくとも部分的に結晶化可能な出発材料が支持体の少なくとも一部分に形状結合するように当接し、かつ支持体に融着し、かつ少なくとも部分的に結晶化可能な出発材料が、好ましくは機能エレメントの少なくとも一部分に形状結合するように当接し、かつ好ましくは機能エレメントに融着する、方法ステップと、
− 好ましくは、支持体、少なくとも部分的に結晶化可能な出発材料、および機能エレメントからなる装置の温度を調節する方法ステップであって、少なくとも部分的に結晶化可能な出発材料を少なくとも部分的に結晶化させる、方法ステップと、
− 支持体、少なくとも部分的に結晶化可能な出発材料、および機能エレメントからなる装置を冷却する方法ステップと、
が実施される。
SiO2 25〜55
B2O3 0.1〜15
Al2O3 0〜15
MO 20〜50
M2O 0〜<2
を含み、MOは、個々にまたはそれぞれ任意の組合せで、MgOおよび/またはCaOおよび/またはSrOおよび/またはBaOからなる群から選択され、かつM2Oは、個々にまたはそれぞれ任意の組合せで、Li2Oおよび/またはNa2Oおよび/またはK2Oからなる群から選択され、かつ支持体は、10℃から少なくとも温度TKの範囲で、少なくとも部分的に結晶化したガラスの熱膨張係数CTEGよりも大きな熱膨張係数CTEHを示す金属高温合金を含む。
SiO2 25〜55
B2O3 0.1〜15
Al2O3 0〜15
MO 20〜50
M2O 0〜<2
を含み、MOは、単独でまたは全ての任意の組合せで、MgOおよび/またはCaOおよび/またはSrOおよび/またはBaOからなる群から選択され、かつM2Oは、単独でまたは全ての任意の組合せで、Li2Oおよび/またはNa2Oおよび/またはK2Oからなる群から選択される。
1′ フィードスルーエレメントまたは接続エレメント
2 支持体
2′ 支持体
3 少なくとも部分的に結晶化可能なまたは結晶化したガラス
3′ 少なくとも部分的に結晶化可能なまたは結晶化したガラス
3″′ 結晶化可能なガラス
4a 機能エレメント
4b 機能エレメント
4a′ 機能エレメント
4b′ 機能エレメント
5 コンタクトブッシュ
6 コンタクトブッシュ
7 ほぼ円筒状のホルダ
8 環状ショルダ
9 フランジ面
10 金属高温ガスケット
11 環状溝
12 端面
13 ユニオンナット
14 ユニオンナットの雌ねじ
15 支持体2′の半径拡大部の雄ねじ
16 通路開口部
17 MIケーブル18のケーブルシース
18 鉱物絶縁ケーブル
19 溶接接続部または硬ろう接続部
20 通路開口部
21 MIケーブル22のケーブルシース
22 鉱物絶縁ケーブル
23 溶接接続部または硬ろう接続部
24 鉱物絶縁ケーブル18の銅導体
25 鉱物絶縁ケーブル18の銅導体
26 鉱物絶縁ケーブル22の銅導体
27 鉱物絶縁ケーブル22の銅導体
28 圧着接続部または硬ろう接続部
29 圧着接続部または硬ろう接続部
30 圧着接続部または硬ろう接続部
31 圧着接続部または硬ろう接続部
32 支持体
33 ガラス
34 機能エレメント、流体通路接続としての円筒状の管
35 ガラス33の相対的熱膨張
36 支持体の鋼の相対的熱膨張
37 相対的熱膨張から生じる圧縮応力または引張応力
38 金属高温合金Inconel 690の熱膨張係数CTEHの曲線
39 少なくとも部分的に結晶化可能な、または少なくとも部分的に結晶化したガラスG018-385の熱膨張係数CTEGの曲線
40 絶対値CTEKだけずらされた値を示す金属高温合金Inconel 690の熱膨張係数CTEHの曲線
41 ブッシュ状の差込式接続部
42 機能エレメント4の部分
43 支持体2の部分
44 硬ろう接続部
45 鉱物絶縁ケーブル46の銅導体
46 鉱物絶縁ケーブル
47 他の機能ユニット用の固定装置としての雌ねじ
48 ケーブルシース50のスリーブ末端部49の雄ねじ
49 ケーブルシース50のスリーブ末端部
50 ケーブルシース
51 耐熱性絶縁材料としての酸化マグネシウム
52 雌ねじ
53 金属高温ガスケット
54 支持体2の環状ショルダ
55 他の構成ユニットの固定のための雌ねじ
56 機能ユニット
57 機能ユニット56のハウジング
58 ハウジング57のシール面
59 金属高温ガスケット
60 支持体2の環状ショルダ
61 コネクタ−ブッシュ装置
62 センサおよび/またはアクチュエータ
63 格納部
64 支持体2の環状ショルダ
65 格納部63の放射対称状の切欠
66 硬ろう接続部
67 金属高温ガスケット
68 流体接続部または導波管
69 中空円筒
70 ナット
71 硬ろう接続部
72 測定エレクトロニクス
73 エネルギー発生装置
74 ハウジング
75 封入部
Claims (19)
- 高温合金を含む支持体(2)、機能エレメント(4)、および少なくとも部分的に結晶化したガラス(3)の複合体を備えたフィードスルーエレメントまたは接続エレメントにおいて、前記少なくとも部分的に結晶化したガラス(3)は、前記機能エレメント(4)の一部分と前記支持体(2)の一部分との間に、または前記支持体の少なくとも一部分の中に配置されていて、前記高温合金を含む支持体(2)は、少なくとも20℃から450℃を超えるまでの温度で、ゼロより大きいかまたはほぼゼロに等しい圧縮応力を、前記少なくとも部分的に結晶化したガラス(3)に及ぼし、最大運転温度は、±20%の変動でフィードスルーエレメントまたは接続エレメントの反転温度にほぼ一致し、前記反転温度は、前記支持体が前記少なくとも部分的に結晶化したガラス材料に及ぼす圧縮応力が値0を採る温度であり、かつ前記最大運転温度は、450℃を超えて、特に950℃まで、好ましくは1000℃までまたはそれ以上まで、好ましくは1100℃まで、特に好ましくは1200℃までの範囲にあり、10℃から少なくとも結晶化温度T K までの範囲で、少なくとも部分的に結晶化したガラス(3)の熱膨張係数CTE G は、前記支持体(2)の高温合金の熱膨張係数CTE H よりも小さい、フィードスルーエレメントまたは接続エレメント。
- 前記高温合金を含む支持体(2)は、好ましくは少なくとも20℃から550℃を超えるまでの温度で、より好ましくは少なくとも20℃から650℃を超えるまでの温度で、さらにより好ましくは少なくとも10℃から750℃を超えるまでの温度で、最も好ましくは少なくとも10℃から900℃を超えるまでの温度で、ゼロより大きいかまたはほぼゼロに等しい圧縮応力を、前記少なくとも部分的に結晶化可能なガラス(3)に及ぼす、請求項1記載のフィードスルーエレメントまたは接続エレメント。
- 前記少なくとも部分的に結晶化したガラス(3)の熱膨張係数CTEG に対する前記高温合金の熱膨張係数CTE H の比は、少なくとも20℃から450℃を超えるまでの温度で、好ましくは少なくとも20℃から550℃を超えるまでの温度で、より好ましくは少なくとも20℃から650℃を超えるまでの温度で、少なくとも10℃から750℃を超えるまでの温度で、より好ましくは900℃を超える温度で、好ましくは950℃を超える温度で、約5%の変動を除いて、1.06より大きい、請求項1または2記載のフィードスルーエレメントまたは接続エレメント。
- 前記少なくとも部分的に結晶化したガラス(3)は、少なくとも1つの結晶相と、ガラス転移温度Tgを示す少なくとも1つの非晶質の残留ガラス相とを含む部分的に結晶化したガラスであり、前記フィードスルーエレメントまたは接続エレメントは、運転状態でかつ/または故障時に、Tgより高い温度に曝されていて、前記少なくとも1つの結晶相は、前記部分的に結晶化したガラス(3)が圧縮応力および/または周囲条件により支持体から押し出されないように、前記部分的に結晶化したガラス(3)を支持する、請求項1から3までのいずれか1項記載のフィードスルーエレメントまたは接続エレメント。
- 前記少なくとも部分的に結晶化したガラス(3)は、350℃の温度で1.0×1010Ωcmを超える体積抵抗率を示すガラスまたはガラスセラミックまたはガラスを基礎とする結晶化した材料を含み、かつ前記ガラスまたは前記ガラスセラミックまたは前記ガラスを基礎とする結晶化した材料は、酸化物を基準とするモル%で示して:
SiO2 25〜55
B2O3 0.1〜15
Al2O3 0〜15
MO 20〜50
M2O 0〜<2
を含み、MOは、単独でまたは全ての任意の組合せで、MgOおよび/またはCaOおよび/またはSrOおよび/またはBaOからなる群から選択され、かつM2Oは、単独でまたは全ての任意の組合せで、Li2Oおよび/またはNa2Oおよび/またはK2Oからなる群から選択される、請求項1から4までのいずれか1項記載のフィードスルーエレメントまたは接続エレメント。 - 高温合金を含む支持体(2)、好ましくは機能エレメント(4)、および少なくとも部分的に結晶化したガラス(3)の複合体を備えたフィードスルーエレメントまたは接続エレメントにおいて、前記少なくとも部分的に結晶化したガラス(3)は、好ましくは前記機能エレメント(4)の一部分と前記支持体(2)の一部分との間に、または前記支持体の少なくとも一部分の中に配置されていて、前記支持体(2)に、別の機能ユニット用の固定装置が割り当てられている、請求項1から5までのいずれか1項記載のフィードスルーエレメントまたは接続エレメント。
- 前記支持体(2)に別の機能ユニットが配置されていて、前記別の機能ユニットは固定装置を備え、前記固定装置は、前記支持体(2)に配置された固定装置に割り当てられている、請求項6記載のフィードスルーエレメントまたは接続エレメント。
- 前記支持体(2)に配置された前記別の機能ユニットの前記固定装置は、前記固定装置と材料結合および/または形状結合により結合されている、請求項6または7記載のフィードスルーエレメントまたは接続エレメント。
- 前記支持体(2)に配置された前記別の機能ユニットは、鉱物絶縁(MI)ケーブル(18)を含む、請求項7または8記載のフィードスルーエレメントまたは接続エレメント。
- 前記圧縮応力を前記結晶化したガラスに及ぼす、前記高温合金を含む前記支持体は、支持体と結晶化したガラスとの間の界面を気密に封止し、かつ前記固定装置は、機能ユニットに対する接続部を気密に封止する、請求項6から9までの少なくとも1項記載のフィードスルーエレメントまたは接続エレメント。
- 少なくとも1つの固定部分を備え、前記固定部分は、前記フィードスルーエレメントまたは接続エレメント1の固定部分に割り当てられている、請求項1から10までのいずれか1項記載のフィードスルーエレメントまたは接続エレメント用の機能ユニット。
- シース、導体シース、センサハウジング、およびアクチュエータハウジングを含む群からなる少なくとも1つのエレメントを含む、請求項11記載の機能ユニット。
- 水素フィードスルー、特にエネルギー発生装置、特に内燃機関での水素フィードスルーを備えた、請求項12記載の機能ユニット。
- 請求項1から10までのいずれか1項記載の、少なくとも1つのフィードスルーエレメントまたは接続エレメント、および請求項11から13までのいずれか1項記載の、少なくとも1つの機能ユニットを備えた組合せ。
- 請求項14記載の組合せを含む測定機器。
- 石油掘削装置および/もしくは天然ガス掘削装置もしくは探索装置において、またはハウジングを備えたエネルギー発生装置もしくはエネルギー貯蔵装置において、またはエネルギー発生装置もしくはエネルギー貯蔵装置もしくは反応器もしくは毒性材料および/もしくは有害材料の貯蔵装置の封入において、特に反応器の格納部内のフィードスルー装置として、または反応器、特に原子炉の格納部を貫通するフィードスルー装置として、または宇宙船もしくは宇宙探査船において、またはセンサおよび/もしくはアクチュエータのハウジングにおける、請求項1から10までのいずれか1項記載のフィードスルーエレメントまたは接続エレメント(1)、請求項11から13までのいずれか1項記載の機能ユニット、または請求項14記載の組合せ、または請求項15記載の測定機器の使用。
- 請求項1から10までのいずれか1項記載のフィードスルーエレメントまたは接続エレメントの製造方法において、
− 少なくとも部分的に結晶化可能な出発材料、特に少なくとも部分的に結晶化可能なまたは部分的に結晶化したガラスを準備する方法ステップと、
− 内部容積を定義する支持体を準備する方法ステップであって、前記内部容積内に、前記フィードスルーエレメントまたは接続エレメントの他の構成要素を収容するための空間が準備されている、方法ステップと、
− 前記少なくとも部分的に結晶化可能な出発材料を、前記支持体の少なくとも一部分の中に配置する方法ステップであって、前記支持体の少なくとも一部分は、前記支持体の内部容積の中に配置されている、方法ステップと、
− 好ましくは、機能エレメントを準備する方法ステップと、
− 好ましくは、前記機能エレメントを配置することにより、前記機能エレメントの少なくとも一部分が前記少なくとも部分的に結晶化可能な出発材料により取り囲まれていて、少なくとも部分的に結晶化可能な出発材料と機能エレメントとからなる装置は、少なくとも一部分が、前記支持体の内部容積の中に配置されている、方法ステップと、または
− 少なくとも部分的に結晶化可能な出発材料からなる前記装置は、少なくとも一部分が、前記支持体の内部容積の中に配置されている、方法ステップと、
− 支持体、少なくとも部分的に結晶化可能な出発材料、および好ましくは機能エレメントからなる前記装置を加熱する方法ステップであって、前記加熱は、前記少なくとも部分的に結晶化可能な出発材料が、前記支持体の少なくとも一部分に形状結合するように当接し、かつ前記支持体に融着し、かつ、好ましくは前記少なくとも部分的に結晶化可能な出発材料が、前記機能エレメントの少なくとも一部分に形状結合するように当接し、かつ好ましくは前記機能エレメントに融着する温度まで実施される、方法ステップと、
− 好ましくは、支持体、少なくとも部分的に結晶化可能な出発材料、および好ましくは機能エレメントからなる前記装置の温度を調節する方法ステップであって、前記温度で前記少なくとも部分的に結晶化可能な出発材料を少なくとも部分的に結晶化させる、方法ステップと、
− 支持体、少なくとも部分的に結晶化可能な出発材料、および機能エレメントからなる前記装置を冷却する方法ステップと、
を含むフィードスルーエレメントまたは接続エレメントの製造方法。 - 支持体、ガラス質の、少なくとも部分的に結晶化可能なまたは少なくとも部分的に結晶化した出発材料、および好ましくは機能エレメントからなる前記装置の冷却の間に、前記支持体は、少なくとも20℃から450℃を超えるまでの温度で、好ましくは少なくとも20℃から550℃を超えるまでの温度で、より好ましくは少なくとも20℃から650℃を超えるまでの温度で、さらにより好ましくは少なくとも10℃から750℃を超えるまでの温度で、最も好ましくは少なくとも10℃から900℃を超えるまでの温度で、ゼロより大きいかまたはほぼゼロに等しい圧縮応力を、前記少なくとも部分的に結晶化したガラス3に及ぼす、請求項17記載のフィードスルーエレメントまたは接続エレメントの製造方法。
- 請求項17および/または18のいずれか1項記載のフィードスルーエレメントまたは接続エレメントの製造方法により製造されたまたは製造可能なフィードスルーエレメントまたは接続エレメント。
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