In ein unter Innendruck stehendes Gefäss eingebauter, als Stromeinführungsorgan dienender Isolator. Es ist bekannt, dass zur Stromeinführung in unter Unterdruck stehende Gefässe, bei spielsweise bei Gleichrichtergefässen, kera mische Durchführungsisolatoren, verwendet werden. Bei einer eventuellen Beschädigung solcher Isolatoren werden infolge des im Innern des Gefässes herrschenden Unter- druches die, Keramiksplitter in das Gefäss geschleudert, ohne Gefahr für die sich ausser halb des Gefässes befindenden Personen oder Gegenstände.
Bei Gefässen bezw. Behältern mit Überdruck würde bei Verwendung der bekannten, Isolatoren das im Gefäss sieh be findende Medium zu einer Explosion ausser halb des Gefässes Anlass geben, wobei eine solche Gefahr bestehen würde, und es ist der Zweck der vorliegenden Erfindung, diese Gefahr zu beseitigen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen in ein unter Innendruck stehendes Gefäss eingebaufen, als Stromeinführungs- organ dienenden Isolator, wobei mindestens zwei gasdichte Abdichtungsstellen vorhanden sind, wovon die eine eine Dichtung zwischen dem Isolator und der Wandung des Gefässes und die andere zwischen dem Isolator und dem stromeinführenden Leiter herstellt.
Dieser Isolator ist dadurch gekennzeich net, dass diese Abdichtungssiellen Metallteile aufweisen, welche mit dem Isolator durch einen Glas- oder Emailfluss verbunden sind, und dass die zwischen den beiden Abdich- tungsstellen liegende Oberfläche des Isola- fors, auf welche der Gefässdruck einwirkt, wenigstens teilweise eine Aussenfläche des Isolators ist, so dass der Gefässdruck auf diesen Teil der Isolatorfläehe von aussen nach innen wirkt.
Diese, unter Druck stehende Oberfläche, des Isolators ist also erfindungsgemäss min destens zum Teil eine äussere Mantelfläche, wodurch die diese Mantelflächenteile be sitzenden Isolatorteile unter Druckbeanspru chung stehen. Dies hat einerseits den grossen Vorteil, dass der Isolator durch den im Gefäss herrschenden Überdruekweniger beansprucht wird, da dieDruckfestigkeit derkeramischen Stoffe etwa<B>10-</B> bis 20mal grösser ist. als deren Zugfestigkeit. Anderseits werden bei einer zufälligen Beschädigung des Isolators vorwiegend dessen äussere, nicht unter Druck stehende Teile verletzt.
Sollte aus nahmsweise der unter Druck stehende innere, gut geschützte Teil defekt werden, so sind die Keramiksplitter sehr stark am Wegfliegen verhindert, so dass eine Gefähr dung von Personen oder Sachen praktisch eliminiert ist. Damit nun z. B. zwischen Ge <B>fäss-</B> oder Kesselflansch und dem ihn in der Mitte durchsetzenden Stromleiter eine elek- trisehe Entladung unterdrückt werden kann, wird man im allgemeinen den Isolator aus dem Kessel herausstehen lassen. In der Ebene des Kesselflansches befindet sich dann zwischen diesem und dem stromeinfüli- renden Leiter ein Keramikrohr, das insbeson dere Glimmentladungen verhindert.
Der Isolator kann z. B. aus Porzellan, Melalit, Steatit oder den damit verwandten Stoffen Calit und Frequenta bestehen. Auch 1-,ann man keramisehe Stoffe mit der gering sten bekannten Wärmeausdelinung, wie Sipa und Ardostan, verwenden. Diese Stoffe haben eine grössere mechanische Festigkeit als Glas und zudem, insbesonderebeihöheren Temperaturen, eine bedeutendgeringere elek- frische Leitfähigkeit als Glas.
Zudem lassen sich gasdielite bezw. hochvakuumdichte Ver bindungen zwischen Metallen und kerami- sehen Stoffen besser reihenmässig herstellen, da deren Erweieliungspunkte sehr 'hoch liegen. Weiter haben keramisclie Stoffe eine grössere Temperaturwechselbeständigkeit als Glas, was insbesondere bei Freiluftisolatoren wichtig ist. Ferner zeigt die, Keramik keine thermisehen und chemischen Alterungs- erselleinungen im Gegensatz zu Glas.
Die Fig. <B>1</B> bis<B>9</B> zeigen beispielsweise Ausführungsformen des erfindungsgemässen, als Stromeinführungsorgan dienenden Isola tors bezw. einzelner Teile desselben.
Fig. <B>1</B> zeigt im Längsschnitt eine erste Ausführungsform eines Durchführung'sisola- to,rs mit einem aus Eisen bestehenden und als strainführender Leiter dienenden Durchführungsbolzen<B>1,</B> welcher von einem aus Keramik bestehenden Isolator 2 umgeben ist. Der Raum<B>3</B> zwischen dem Bolzen<B>1</B> und dem Isolator 2 kann, wie in der Figur angedeutet, beispielsweise mit<B>01</B> gefüllt sein, um ein Glimmen zu verhüten. Zum gleichen Zwecke kann die Oberfläche der Bolirung des Isolators 2 leitend, z.
B. metal lisiert oder graphitiert sein. 4 ist ein An- sohlusskopf, welcher gegen den Keramikteil 2 mittels einer elastischen, organischen oder anorganischen Dichtung<B>5,</B> beispielsweise aus Gummi, Buna, Asbest usw., abgedielitet ist, um den Zutritt von Luftfeuelitigkeit, Dämp fen usw. in den Zwischenraum zwischen dem Durchführungsbolzen<B>1</B> und dem Isolator 2 zu verhindern und um der im Betrieb auf- tretenden Wärmeausdehnung Rechnung zu tragen.
<B>6</B> ist eine Abdiehtungsstelle zwischen der Keramik 2 und dem Metallrohr<B>8,</B> welche mitUls eines Email- oder Glasflusses her gestellt ist, wobei das Mefallrohrstück <B>8</B> bei<B>7</B> mit einem seinerseits mit der Behälterwan dung<B>9</B> versellw-eissten Eisenrohr<B>10</B> durch Sel:Lweissen, verbunden ist. An Stelle des ein fachen Metallrohres<B>8</B> kann, wie die Strom durchführungen nach den Fig. <B>7</B> und<B>8</B> zei gen, auch eine Manschette<B>8'</B> mit U-förmi gem Querschnitt vorgesehen werden.
Bei<B>11</B> ist zum Verhindern des Glimmens eine Aus- gussma-sse vorzusehen.
Mit 12 ist eine zweite, auf ähnliche Weise wie bei<B>6</B> erzielte Abdichtungsstelle bezeich net, welche sich an dem in den Behälter bineinragenden Isolaforende befindet. Der zu dieser Abdielitungsstelle gehörende Metall teil<B>13</B> ist bei 14 mit dem Durchführungs bolzen<B>1</B> venschweisst. Da die Keramik- bo,hruug an ihrem untern Ende gegen den im Behälter herrschenden Druch abgedichtet ist,
kann der sich zwischen den beiden Abdich tungsstellen befindende und im Innern des Behälters liegende Teil des Isolators durch diesen Druck nur durch Einwirken auf seine Aussenmantelfläche beansprucht werden, wie in der Figur durch Pfeile angedeutet ist, was wegen der hohen Druckfestigkeit der Kera mik sieh günstig auswirkt. Sollte ein Bruch auf dieser Druckfläche eintreten, so ver hindert die Abdichtungsstelle,<B>6</B> das Weg fliegen von Keramikteilen.
Es, ist natürlich dafür zu sorgen, dass dann in dem Raum zwischen dem Strombolzen<B>1</B> und dem Isola tor 2 kein Überdruck entsteht, was durch Öffnungen am oberu Teil des Ieolators oder in der Dichtung<B>5</B> verhindert wird. Diese Öffnungen können ihrerseits gegen Eindrin gen von Staub und dergleichen lose, ver- ,schlossen sein. Eine, Gefahr für ausserhalb des Gefässes befindliche Personen oder Ge genstände ist damit- praldisch beseitigt.
Fig. 2 zeigt im Längsschnifteine zweite Ausführungsform des Isolatürs mit einem aus unmagnetissierba.rem Material, z. B. aus Kupfer, bestehenden und als stromeinführen den Leiter wirkenden Durchführungsbolzen<B>1.</B> Ein solcher Kupferbolzen ist vorzugsweise für grosse Stromstärken anzuwenden, da ein aus Eisen bestehender Bolzen infolge des ZD Hauteffekies bei Wechselstrom von<B>50</B> Hz einen zu grossen Querschnitt aufweisen müsste. Dieser Bolzen<B>1</B> ist von einem aus Keramik bestehenden Teil 2 umgeben.
Der Raum zw-i.- scheu diesem Bolzen<B>1</B> und dem Keramikteil 2 ist durch ein Rohr<B>3"</B> aus Material von ho,hem elektrischen Widerstand und von nie derer magnetischer Permeabilität, beispiels weise aus praktisch unmagnetisierbarein Me tall, in zwei konzentrisehe Teilräume<B>3</B> und <B>3'</B> geteilt, und zwar derart, dass der Raum zwischen dem Rohr und dem Bolzen unter dem im Behälter herrschenden Druck steht, hingegen dass der zwischen dem Rohr<B>V</B> und der Keramikteilbohrung sich befindende Raum<B>3</B> gegen diesen Druck abgedichtet ist.
Als praktisch unma,( gnetisierbares Metall wird z. B. die Legierung Fe,<B>+ 13 %</B> Cr verwen det, welche unter dem Namen "l#emanit" bekannt und als schwach rostender Chrom stahl bezeichnet ist, oder die Legierung Fe + <B>18%</B> Cr als, nicht rostender Chrom stahl.
Für dieses wie auch für die fal--enden Ausführungsbeispiele gelten bezügliell der Druckbeanspruchung des in den Behälter hineinragenden Teils des Isolators die, an- lässlich der Beschreibung des Ausführungs beispiels gemäss der Fig. <B>1</B> gemachten Fest stellungen.
Um ein Glimmen zu ve-rhüten, ist der Raum<B>3</B> mit<B>01</B> gefüllt; die Bohrung des Teils 2 kann ebenfalls oberflächlich leitend ,gemaelit sein.
4 ist eine auf den Keramikteil aufgesetzte Schutzkappe, um den Zutritt von Luft- feuelitigkeit, Dämpfen usw. in den Raum<B>3</B> sowie um ein Glimmen zu verhindern. Diese Schutzkappe, ist so leicht gebaut, dass sie beim Ansteigen des Druckes im Raum<B>3</B> bei einer eventuellen Verletzung des Isolators sich verformt und das Gas abströmen lässt. <B>5</B> ist ein mit dem Bolzen<B>1</B> hart oder weich verlöteter und<B>in</B> das Rohr<B>V</B> passender Me- tallteil, wobei bei<B>5'</B> die Schliessschweissnaht ausgeführt ist.
Die Bezugszahlen<B>6, 7, 8, 9,</B> <B>10, 11,</B> 12,<B>13</B> und 14 bezeichnen die gleichen Teile wie, in der Fig. <B>1;</B> die Verbindung des Teils<B>10</B> mit der Gefässwand<B>9</B> kann ent weder, wie in der Figur rechts angedeutet, durch eine Schweissnaht<B>15</B> erfolgen, oder dann, wie in der Figur links angedeutet, falls der Teil<B>10'</B> als Flanseli ausgebildet ist, durch eine vermittels der Bolzen<B>16</B> lösbare. gasdichte Dichtung.
Fig. <B>3</B> zeigt im Ungsschnitt eine, dritte Ausführungsform des Isolators, wobei der Zwischenraum<B>3</B> zwischen der Keramik bohrung und dem aus Kupfer bestehenden stromführenden Leiter mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Die Bezugsziffern dieser Figur entsprechen wiederum denjenigen der Fig. <B>1.</B>
<B>17</B> ist ein Zwischenteil aus Metall, insbe sondere aus Eisen, welcher einerseits mit dem Teil<B>13</B> bei 14 gasdiclit bezw. hochvakuum- dicht verseliweisst und anderseits bei<B>18</B> mit dem Bolzen<B>1</B> durch Hartlöten gasdicht bezw. hochvakuumdiellt verbunden ist.
In Fig. 4 ist im Längsschnitt lediglich, das in den Behälter hineinragende Isolator- ende mit der im Innern des Behälters befind- liehen Abdichtungsstelle dargestellt, wobei die Bezugszahlen<B>1,</B> 2, 3, <B>12), 13</B> und 14 den jenigen der Fig. <B>1</B> entsprechen.
Bei dieser Ausführungsform ist der als stromeinfüli- render Leiter ausgebildete und aus Kupfer bestehende Bolzen zweiteilig ausgeführt, wo bei die Teile<B>1</B> und<B>l'</B> mittels der flansch- artigen, bei<B>18'</B> hart aufgelöteten Teile<B>19</B> und 20 durch Schweissen bei<B>21</B> verbunden sind. Der Mefallzwischenteil <B>13</B> ist bei 14 mit dem Teil<B>19</B> gasdielit verseliweisst und bei 12 mit dem Keramikteil 2 luftdicht ver bunden.
Der Vorteil dieser Anordnung liegt darin, dass die Lötstellen Kup,fer-Metallzwiosshen- teil nicht dicht sein müssen. Anderseits schadet der zwischen den beiden Stirnflächen der Metallteile,<B>19</B> -und 20 befindliche Hohl raum nicht, da der Strom wegen des Haut- effektes nur an deren äusserer Oberfläche durchgeht.
Fig. <B>5</B> zeigt im Längsschnitt einen Frei- luft-Anschlusskopf des Isolators, wobei die im Patenfanspruch genannten Abdichtungs stellen nicht dargestellt sind. Der Teil 21 dieses Kopfes ist mit dem Isolator 2 bei<B>22</B> gasdicht verbunden. Diese gasdichte bezw. hochvakuumdichte Verbindung kann bei spielsweise durch Weichlöten, Hartlöten, Glasverschmelzung oder Sinterung her gestellt werden. Ein anderer Teil<B>23</B> dieses Kopfes ist an den Teil 21 beispielsweise durch Bolzen 9-4 lösbar angeschlossen, wobei de Dichtung z. B. mittels einer Asbest- oder Bleieinlage<B>27</B> erfolgt.
Dieser Teil<B>23</B> trägt einen als Kupferlitze ausgebildeten bieg samen Stromleiter<B>26,</B> welcher mit dem stromeinführenden Leiter<B>1</B> z. B. mittels einer Bronze- oder Messingklemme,<B>28</B> lei tend verbunden ist. Die auf dein Teil<B>23</B> sich befindende Schutzkappe<B>25</B> verhindert das Eindringen von Regen, Waeserdampf, Staub usw. in den Zwischenraum<B>3.</B>
Fig. <B>6</B> zeigt im Längsschnitt eine weitere Ausführungsform des Erfindungsgegenstan des. Bei dieser Ausführungsfürm ist an dem sieh im Innern des Behälters befindenden Teil des Isolaton 2 noch ein weiterer Keramik teil 2' befestigt. Die mit Punkten bezeich neten, an die Abdic <B>'</B> litungsstellen anschliessen den Oberflächenteile der Keramikteile 2 und 2' sind zweckmässigerweise metallisiert und dadurch leitend.
Die weiteren Bezugszahlen entsprechen denjenigen der Fig. <B>1.</B> Der Vor teil dieser Anürdnung liegt darin, dass der Durchmesser der Abdichtungsstelle<B>6</B> relativ klein gehalten werden kann.
Man wird zweck- mässigerweise auch die, Isolatoroberfläche in der Umgeb-ung der Abdiclitungsstelle, <B>6</B> nach aussen hin leitend machen, so dass dort ebenfalls eine Glimmentladung vermieden ist.
Metallisiert man ferner die Bohrung der Keramik 2, so liegt das gesamte elektrische Feld zwischen der Abdichtungsstelle<B>6</B> und dem Bolzen<B>1,</B> also vollkommen innerhalb der Keramik.<B>-</B> Damit das Glimmen in dem Spalt zwi- sehen den Keramikstücken 2 und #2' vermie den wird, können beide längs ihrer gemein samen zylindrischen Fläche geschliffen wer den. Verwendet man hier einen Edelschliff, ,so kann die Entladung restlos unterdrüekt werden. Der Keramikteil 2' ist bedeutend kleiner als der sich ausserhalb des Behälters befindende Keramikteil des Isolators 2, da er vollständig im Druckraum liegt.
Er ist infolgedessen durch den Gasdruck nicht nie- chanisch beansprucht. Hingegen wirkt der Kesseldruck auf dem Isolator 2 zwischen den Stellen<B>6</B> und<B>13</B> von aussen nach innen.
An den äussern Klemmen 4 sowie am Kessel<B>9</B> sind Hörner angebracht, damit im Falle ein-es aussen erfolgenden überschlages der Licht-bogen möglichst von der Isolator- oberfläclie ferngehalten wird.
Der im Behälter herrschende Überdruck kann durch Luft oder durch Gase, wie Stiek- Stoff, Kohlendioxyd, oder durch Wasserstoff usw. erzeugt werden.
Man sieht, wie beim beschriebenen Isola tor die Druckbeanspruchung durch das Press- gas sehr gering ist. Der Zwischenraum<B>3</B> in Fig. <B>6</B> wird zweckmässigerweise durch eine lose verschlossene Öffnung im obern Teil des Isolatars mit der Atmosphäre verbunden, damit bei einer Beschädigung darin kein Überdruck entstehen kann. Man kann das Abströmen des Gases im Zwischenraum<B>3</B> noch günstiger gestalten, indem man diesen zwischen den Abdichtungsstellen<B>6</B> und 12 verkleinert oder vollstopft.
In Fig. <B>7</B> isst eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dargestellt, bei wel- eher die mit dem strümeinführenden Leiter in Verbindung stellende A.bdielltungsstelle sich im Innern des Isolators, und zwar ge rade in dem durch den Kesselflansch gebil deten scheibenfärmigen Raum, befindet. Das elektrische<B>Feld</B> ist alsdann vollkommen zwischen den Dichtungsstellen<B>6</B> und<B>12</B> in die Keramik verlegt. Diese beiden Dich tungsstellen werden zweckmässigerweise in einem einzigen Arbeitsgang hergestellt, z. B.
gleichzeitig im Elektroofen mit Glas ver- schmolzen. Die Bezugszeielien <B>1</B> bis 4,<B>6</B> bis <B>10</B> und 12 entsprechen wieder denjenigen nach Fig. <B>1.</B> Gleich wie bei der Anordnung nach Fig. <B>6</B> ist auch hier noch ein Keramik teil 2' im Innern des Behälters angeordnet. Die mit Punkten bezeichneten Flächen der Keramikteile 2 und 2' sind zweckmässiger- weise metallisiert. Es ist auch möglich, nach dieser Ausfüh rungsform Mehrleiterdurchführungen herzu stellen.
Dabei legt man zweckmässigerweise alle Abdichtungsstellen in den durch den Kesselflansch<B>8'</B> gebildeten scheibenfürmigen Raum. Fig. <B>8</B> zeigt ein Ausführungsbeispiel dieser Art für zwei Stromdurehführungen. Die beiden Zuführungen, die durch das Ke ramikrohr<B>30</B> gegeneinander isoliert sind. sind mit<B>1</B> und<B>29</B> bezeichnet.
Im übrigen entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem Beispiel nach Fig. <B>7.</B> Die Wnrmeausdehnun,-sz & Iilen der ver schiedenen Stoffe können so gewählt werden, dass in der Keramik nur Druckbeanspruellun- gen entstehen.
Solche Mehrleiterdurchfüh- iungen finden Anwendung bei Stromwand lern oder Stromeinführungen für Wieldungs- teile mit Anzapfungen, wobei die Leiter nur eine geringe Spannungsdifferenz gegen-einan- der aufweisen.
Werden die Abdichtungsstel len<B>6</B> und 12 unter Verwendung eines Glas- oder Emailselimelzflusses hergestellt, dann ist es jedoch zweckmässig, dass die Wärme- dehnungszahlen der an den abzudichtenden Stellen beteiligten Stoffe um so kleiner sind, <B>je</B> näher diese Stoffe an der Achse des Iso- lators liegen. Letzteres ist gegebenenfalls auch für die Ausführungsbeispiele nach den Fig. <B>1</B> bis<B>6</B> zu beachten.
Beim Abkühlen, nachdem der Glas- oder Emailfluss erstarrt iet, ziehen sich dann die innen gelegenen Körper weniger zusammen als die äussern, wodurch die äussern auf die innern aufge schrumpft we.rden. Man vermeidet dadurch Zugspannungen in den zylindrischen Haft- s tellen, dort wo eine Metallröhre innerhalb ,eines Keramikrohres mit diesem verschmol zen ist.
Fig. <B>9</B> zeigt eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes, bei welcher der Isolator das Entladungsgefäss eines ein- anodigen Quecksilberdampfgleichrichters <B>31</B> zur Erzeugung von Gleichspannung bildet. Bei diesem Gleichrichter befinden sieh die Quecksilberkathode<B>33,</B> das Steuergitter 34 und der zwischen beiden liegende rohrför- mige keramische Isolator<B>35</B> ausserhalb des Druckbeliälters 32, wodurch die vom Licht bogen insbesondere an der Kathode ent stehende Wärme bequem abgeführt werden kann.
Das zur Aufteilung der Sperrspan nung vorgesehene Gitter<B>36,</B> die Anode <B>37,</B> die keramischen rohrförmigen Isolatoren <B>38</B> und<B>39</B> und drei damit verschmolzene Metallringe 42 sowie die Absehlusskappe 41 .sind in dem Druckbehä 32 eingebaut.
40 bezeichnet die gasdichte Abdiehtungs- stelle zwischen dem Isolator<B>39</B> und dem Ring 41a und dadurch der Abschlusskappe 41, die zum stromeinführenden Leiter gehört. Die Verbindungen Metall-Keramik müssen hier besonders dicht sein, damit das Pressgas nicht in die abgeschmolzenen Vakuumgefässe übertreten kann. Ein weiterer an dem rohr- förmigen keramisehen Isolator<B>38</B> hoch- vakuumdicht angebrachter Metallkragen 49. ist mit dem Boden 43 des Druel-,behälte-rs verschweisst.
Ein solcher rohrfürmiger Isolator könnte auch das Entladungsgefäss von Röntgen röhren oder Korpuskularstrahlröhren bilden. Er könnte einteilig oder aus mehreren an einander gereihten rohrförmigen Teilen be stehen.
Der 'beschriebene Isolator kann insbeson dere bei Hochspannungsgeräten, Leistungs- und Messtransformatoren, wie, Strom- und Spannungswandlern, ferner bei Prüftransfor matoren, Kondensatoren, Elektrodendampf- kesseln, ferner bei in Druckbellältern einge bauten Vakuumentladungsapparaten Verwen dung finden.
Man könnte auch einen Isolator verwen den, welclier aus einer Zusammensetzung metallischer, ringfärmiger, mit Email be deckter Stücke besteht. Das Email wird dann geschmolzen, damit das Ganze einen einzigen Block bildet.