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Vakuumdichte Verbindung mit Glas als Dichtungsmittel.
Die überaus günstigen Eigenschaften des Glases zur Herstellung vakuumdiehter Verbindungen sind bekannt. Es müssen dabei bekannte Vorbedingungen hinsichtlich der Bindefähigkeit und der Wärmeausdehnung der zu verbindenden Stoffe erfüllt sein. Soweit hiebei Metalle in Betracht kommen, sind besondere, meist kostspielige EinschmelzÌegierungel1 entwickelt worden, deren Ausdehnungkoeffizient im Bereiche des Ausdehnungskoeffizienten der üblichen Glassorten liegt.
Es ist bekannt, ein mit Glas direkt nicht verschmelzbares Material unter Einschaltung eines verschmelzbaren Zwischenkörpers mit Glas zu verbinden. Bei einer derartigen Verschmelzung muss jedoch der Zwischenkörper mindestens die Stärke der mit ihm verbundenen Teile erhalten, was bei der Notwendigkeit, wertvolle Legierungen zur Herstellung dieser Zwischenkörper zu verwenden, unerwünscht ist.
Die Erfindung schlägt demgegenüber vor, den nicht verschmelzbaren Teil an seinem Rande so zwischen Körpern aus verschmelzbarem oder an-oder überschmelzbarem Stoff einzubetten, dass die dem Glas zur Auflage dienende Oberfläche überwiegend aus verschmelzbarem Stoff besteht und der Luftweg zwischen den voneinander zu trennenden Druckräumen durch das Glas unterbrochen wird.
Bettet man nämlich einen Teil aus an sich nicht versehmelzbarem Stoff so zwischen Teile aus verschmelzbarem Stoff ein, dass die dem Glas zur Auflage dienenden Oberfläche überwiegend ans verschmelzbarem Stoff besteht, so zeigt sich, dass auch die verhältnismässig kleine Auflagefläche auf dem Teil aus nicht verschmelzbarem Stoff vakuumdicht wird. Dies ist wahrscheinlich darauf zurückzuführen, dass die im Glas auftretenden Spannungen von den verschmelzbaren Teilen aufgenommen werden, so dass die Oberfläche zwischen Glas und nicht verschmelzbarem Material spannungsarm ist und auch bei Temperaturänderungen vakuumdicht bleibt.
Sind aus technischen oder wirtschaftlichen Gründen Teile aus gangbaren, billigen Stoffen zu verbinden, darunter z. B. Metalle, so ist das erfindungsgemässe Verfahren vorteilhaft, welches ein rasch und billig zu vollziehendes vakuumdichtes Verbinden von Glas mit Stoffen, insbesondere auch Metallen, ermöglicht, die sonst nicht mit Glas verschmelzbar sind.
Fig. 1 bis 8 der Zeichnung sind Sehnittansichten je eines Ausführungsbeispieles der Erfindung.
Die Anordnung nach Fig. 1 enthält ein Eisenrohr 1, einen keramischen Ring 2, der in einer ringförmigen Aussparung des Rohres 1 liegt und eine Art Flansch bildet, einen zylindrischen Körper 3, der in dem Rohr 1 auf einer Schulter desselben sitzt, und einen Glasüberzug 4, welcher die Trennfuge der Teile 1, 2, 3 verdeckt. Das Rohr 1 ist nicht mit Glas verschmelzbar. Die Teile 2,. 3 jedoch sind mit diesem verschmelzbar, so dass der Überzug 4, auf die Teile 1, 2, 3 aufgegossen oder in anderer Weise aufgebracht, einen vakuumdichten Abschluss bildet. Diese Anordnung ist mit Eisen von dem hohen Ausdehnungskoeffizienten 117x107 und mit verschiedenen Glasarten hergestellt worden, deren niedrigster Ausdehnungskoeffizient 55x10 und deren höchster Ausdehnungskoeffizient 95 x 10--7 war.
In der Anordnung nach Fig. 2 sind ein Eisenrohr 1, welches mit Glas nicht verschmelzbar ist, und ein Glasrohr 4a durch Ringe 2,- miteinander verbunden, die mit Glas verschmelzbar sind. Auch hier bildet der Glaskörper, d. h. Rohr 4a, einen vakuumdichten Abschluss, weil er jede Trennfuge abdeckt.
Die Anordnung nach Fig. 3 gleicht im wesentlichen der in Fig. 2 dargestellten. Der Glaskörper ist hier ein rohrförmiger Ansatz 4b, an den eine Pumpe angeschlossen wird, um z. B. ein elektrisches
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Diese ist mittels der Glassehicht 4 befestigt.
In Fig. 7 bezeichnet 1 ein eisernes Vakuumgefäss, welches gleichfalls mit Glas nicht verschmelzbar ist. Der verschmelzbare Ring : 3 besteht aus einem Metall, die verschmelzbare Scheibe 3 aus keramischem
Stoff. Die Scheibe 3 hat Bohrungen, in welche Metallglieder. 10 eingefügt sind, um als Stromzuführung zu dienen. Die Ietallglieder 10 werden von Glasverschmelzungen 4' gehalten, die auf der Glasschicht 4 angeordnet sind.
Die Anordnung nach Fig. 8 gleicht im wesentlichen der in Fig. 7 gezeigten, nur dass die Glas- schicht 4 auch die Metallglieder 10 abdichtet und so die in Fig. 7 dargestellten Verschmelzungen 4' vermeidet. Ferner hat der Körper 3 zum Unterschiede von dem in Fig. 7 gezeigten eine Aussparung H, die dazu dient, mechanische Spannungen auszugleichen.
Das Rohr 1 kann, statt aus Eisen oder Stahl zn bestehen, aus) Iessing oder einem andern Material sein, welches mit den handelsüblichen Glasarten, denen Ausdehnungskoeffizienten von 55 bis 95 x 10-7 eigen sind, nicht verschmelzbar ist. Es ist auch möglich, einen der Körper 2, 3, die mit Glas verschmelz- bar sein sollen, aus keramischem Material, den andern aus einer Metallegierung herzustellen, z. B. aus einer Kupfer-Nickel-Legierung, aus der auch beide Körper 2,'3 bestehen können.
Versuche haben gezeigt, dass Form und Dimensionen der verschiedenen Körper so zu wählen sind, dass einerseits alle Spannuugskräfte überwiegend in derselben Ebene liegen und dass anderseits die Produkte aus Volumen und Ausdehnungskoeffizienten der Körper einander möglichst gleich sind.
Diese Produkte dürfen sich jedenfalls nicht so voneinander unterscheiden, dass innerhalb eines be- stimmten Temperaturbereiches Änderungen der Temperatur Spannungskräfte in der Glasschicht 4 entstehen lassen, welche die Festigkeit des glasquerschnittes überwinden. Die mit Glas zu überziehenden
Teile brauchen jedoch dort, wo das Glas aufgebracht wird, nicht genau bündig miteinander zu sein.
Ferner ist kein besonderes Glas erforderlich, d. h. kein Glas eines bestimmten Ausdehnungskoeffizienten.
Statt die Körper 3, wie sie z. B. in Fig. 5 und 8 gezeigt sind, mit Ausnehmungen 7 oder 11 zu versehen, können sie durch Ändern ihrer Dicke oder Gestalt auf den geeigneten Masseinhalt gebracht werden.
Das keramische Material, aus dem die in Fig. 5 bis 8 gezeigten Körper 3 hergestellt sind, ist vorzugsweise porösen Gefüges und kann mit Gliedern vereinigt werden, die aus einem dichten ke- ramischenBaustoffvorzugsweisegeringerelektrischerVerlustebestehen.
Der GlasÜberzug 4 kann in der Weise hergestellt werden, dass Glasschichten aufeinander ange- ordnet und dann miteinander verschmolzen werden. Dies erlaubt, den Überzug 4 aus verschiedenen
Glasarten zusammenzusetzen.
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Beispiele beschränkt, sondern kann in vielen andern Fällen, in denen vakuumdichte Verbindungen zu schaffen sind, gute Dienste leisten.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vakuumdichte Verbindung zwischen mit Glas nicht verschmelzbaren Metall-oder Keramik- teilen und Glas, insbesondere bei kleinen Elektronenröhrenhüllen, dadurch gekennzeichnet, dass der nicht verschmelzbare Teil an seinem Rande so zwischen Körpern aus verschmelzbarem oder an-oder überschmelzbarem Stoff eingebattet ist, dass die dem Glas zur Auflage dienende Oberfläche überwiegend aus verschmelzbarem Stoff besteht und der Luftweg zwischen den voneinander zu trennenden Druck- räumen durch das Glas unterbrochen wird.