DE733094C - Rohrfoermige Durchfuehrung durch aus Quarz usw. bestehende Wandteile und Verfahren zum Herstellen derartiger Durchfuehrungen - Google Patents

Description

• Rohrförmige Durchführung durch aus Quarz usw. bestehende Wandteile und Verfahren .zum Herstellen derartiger Durchführungen Bei Entladungsröhren, beispielsweiseHochdruckgas- oder Dampfentladungsröhren, für große Leistungen ist die Verwendung von Siromeinführungen großen Querschnitts erforderlich. Die Aufteilung der Stromleiter in eine größere Anzahl parallel geschalteter Leiter bietet mit zunehmender Zahl der Teilleiter immer größere Schwierigkeiten. Die unmittelbareEinscbmelzung von Leitern gro-Ben Querschnitts in Quarz, schwer schmelzende Gläser oder keratnische Werkstoffe ist besonders wegen der verschiedenen Wärmeausidehnungskoeffizienten der miteinander zu verbindenden Werkstoffe ebenfalls schwierig. Es wird deshalb vielfach die Einschmelzung mittels dünner Bänder bzw. dünnwandiger Rohre vorgenommen. Diese lassen sich wegen ihrer geringen Wandstärke auch mit Werkstoffen mit stark abweichendemAusdehnungskoeffizienten dicht verschmelzen, weil sie sich beim Abkühlen durch Streckung oder Pressung in ihren Abmessungen dem mit ihnen verbundenen starkwandigen Körper anpassen. Dieses Verfahren setzt allerdings voraus, daß die Hiaftfestigkeit der dünnwandigen Teile an den dickwandig#n sehr gut ist. Die Belastbarkeit solcher Stromeinführungen ist wegen ihres geringen Querschnittes nur gering. Bei Rohreinführungen kann sie durch nachträgliches Ausfüllendes freien Rohrquerschnittes mit einem den Strom gut leitenden Werkstoff erheblich erhöht werden. Es zeigt sich jedoch, daß diese rohrförmigenDurchführungen mechanisch nicht sehr widerstandsfähig sind und daß sie insbesondere einem hohen inneren Überdruck nicht standhalten. Das Gas dringt nämlich unter -,Ulösen des mit der Gefäßwandting verschniolzenen dünn-wandigen Rohres nach mehrfachem Erwärmen und Ab- kühlen des Rofires längs der ursprüngl.Ich guten Haftfläche aus dem Gefäß heraus.
• Dieser Nachteil wird bei der rährförinigeii Durchführung nach der Erfin#dung dadurch vermieden, daß das dünnwandige Rohr nach dem Abkühlen auf Raumt#emperatur mit einem Körper ausgefüllt wird, der entspannt Iwi Raumteniperatur einen größeren Querschnitt aufweist als der lichte Querschnitt des dfinnwandi-Pii Rohres. Zur i-#inführung dieses Körpers iii das dünnwandige Rohr wird er auf eine weit unter Raumtemperatur liegende Temperatur abgekühlt. Bei Raumtemperatur und höheren Temperaturen übt s-)mit der eingeführte Körper auf das dünnwandigge Rohr und damit auf die Haftfläche ,tändig einen Druck aus, der dem Ablösen des dünnwandigen Rohres von der Haftfläche durch den inneren Überdruck entgegenwirkt.
• Blei dieser Anordnung ist es zweckmäßig, dafür Sorge zu tragen, daß das dünnwandige Rohr beim Einschmelzen seine Form mölr_ liclist beibehält, da andernfalls das Einführen des verhältnismäßig '-ut passenden, tief -e- , c# II kühlten Preßkörpers erschwert wird. Die Verforrnung des dünnwandigen Röhrchens kann beispielsweise dadurch vermieden werden, daß es während des Einsclimelzens über einen gut passenden Stab oder ein Rohr geschoben -wird, dessen Wäri-nea-usdehnniig.,-koeffizient größer ist als der des Werkstoffes, dem sich das dü;nnwand#ige Rohr bei der Ab- kühlung in seinen Abmessungen anzupassen hat. Wird ein Mc>Iyb#dän,röhrclien für eine ,3uarzeinschmelzun:- verwendet, so kann beispiels-weise ein i#lolyb#dä#ti- oder Wolfrainstab für diesen Zweck verwendet werden. Es kommen jedoch auch andere Werkstofie in Frage, sofern sie nur einen über der Einschmelzteinperatur liegenden Schmelzpunkt haben. Erleichtert wird das Herausnehmen des gut passenden Körpers und das Einführen des tiefgekühlten Preßkörpers durch schwach konische Ausbildung des dünnwandigen Rohres und auch des Preßkörpers:.
• Die Figuren zeigen in zum Teil scheinatischer Darstellung zweiAusführungsbeispiele 21 der Erfindung.
• Das dünnwandige Rohr i, beispielsweise ails Molybdän, ist in die aus Quarz oder einem hochschmelzenden Glas bestehende Gefäßwand.ung, vorzugsweise unter Benutzung des soeben beschriebenen Paßkörpers, einggeschmolzen. Zur Vergrößerung des zur Stromleitung ausnutzbaren Otierschnittes dient der rachträglich mit dem dünn-,v.a.n.digen Rohr i urch Hartlötun- oder Verschweißun- verbundene Stal) 3. Es empfiehlt sich, rlem

  Durchmesser diescs Stabes fin liiiivrn der

  Durchführung einen geringeren Querschnitt

  ."zu geben, damit nicht bei der Herstellung der

  7'

  zwischen den Teilen 3 Und I flie

  ge der Sprengwirkung

  -##itischmelzung infol 21

  des sich stark ausdehnenden Teiles 4 zerz-üört

  wird. Der Zwischenraum zwischen den

  Teilen 4 und i wird erfindungsgein-,ii') iii;t

  r!em tiefgekühlten Rohr 5 derart ausgefüllt,

  daß auf die Haftfläche zwischen den Teilen i

  und 2 durch das Rohr 5 nach seinem H.r-

  wärinen auf die Raum- oder Betriebsteililw-

  ratur ein ständiger Druck ausgeübt -wird.

  Das Rohr g, das bei der dargestellten Anord-

  nung zur Stroinleitung nicht beiträgt. ])raucht

  nur so starkwanclig gewählt zu werden. laß

  es im nicht tiefgekühlten Zustand die er-

  forderliche Pressung auf die Haftfläche aus-

  zuüben imstande ist. Es ist jedoch auch

  mö#glich, das Rohr 5 dici##vaii#di"er züi wählen

  viid es nachträglich init dein Durchführungi;-

  ,eiter4 durcIli Einfüllen eines leicht schinel-

  zenden Lotes mindestens an seinen En,len züi

  verhinden, so daß es zur Strninleitting ',)ei-

  tragen kann.

  Fi-. 2 zei-t als weiteres Ausfüliruii"si)(#-'-

  spiel eine Durchführung nach der Erfinrhing

  mit konisch ausgebildetem, clünnwaiidi,-ejll

  kohr6. das ziinäzhstinitderGefäßwaiiItiiig2,

  beispielsweise aus Quarz oder einem hoch-

  schmelzenden Glas oder einem kerainisClien

  #Verkstoff, gegebenenfalls unter Verwendung

  eines leichter schmelzenden Glases, verbunden

  ;st. Zur Stromleitung dient der nachtr!.glieh

  init dem Rohr6 bis 8 verlötete oder ver-

  sch,weißte Stroinleit2r 7. Der Druck auf die

  Haftfläche wird bei dieser Anordnung durch

  den Konus io ausgeübt, der in tiefgekühltem

  Zustand in das dünnwandige Rohr6 einge- i

  führt und mittels der Schraube ii auf dein

  Ende 9 des Stroinleiters 7 festgeklenmit wird.

  Die dargestellten Anordnungen ei.,Inen sieh

  für Stromdurchführungen durch Quarzgefäße,

  -selbst fÜr Stromleiter mit einem Durch- 1

  messer von -2 cin und mehr. Sie sind für

  i-'berdrucke von über ioo Atin. geeignet. Es

  empfiehlt sich, durch entsprechende Ausbil-

  dung der Stroi-aleiter, wie die beiden Figuren

  zeigen, dafür Sorge zu tragen. daß die in

  axi,- - aler Richtung vom Überdruck auf den

  Stroinleiter ausgeübte Kraft nicht von der

  Haftfläche selbst, sondern unmittelbar von

  der Gefäßw,andung aufgenommen wird. Bei

  den dargestellten Anordnungen würde dies

  der Fall sein, wenn der hohe Druck- auf der

  Seite der Tei:12 3 bzw. 7 herrschen würde.

  Bei der konischen Ausbildung des dünnwan-

  di-en g Rohres ist es jedoch unter Umständen

  vorteilhafter, die weite Seitz- des Korius

  der Hochdruckseite zuzukehren, da der Über-

  druck in diesem Fall die Wirkung des einge-

  Z,

  führten Preßkörpers unterstützt. In diesem Fall ist jedoch, wie in Fig. 2 bei 12 dar-e-: stellt, dafür Sorge zu tragen, daß das dünnwandige Rohr selbst auf der Niederdruckseite durch entsprechende Formgebung der es umgebenden starkwandilgen Teile gegen Ausbeutung geschützt wird. Wird die Durchführung so verwendet, daß sich der Teil 7 auf der Hochdruckseite befindet, so kann durch entsprechende Ausbildung des Teiles io dafür Sorge getragen -werden, daß das Uünnwandige.Rohr bei 12 nicht durch den Überdruckeingebeultwird. Stehtdiezuerwartenele Druckrichtung von vornherein fest, und findet keine Druckrichtungsänderung im Betrieb oder inden Ruhepausen statt, so braucht diese Schutzmaßnahme bei 1:2 nur entweder an dem Teil io oder an dein Teil 7, je nach der Druckrichtung, angebracht zu werden. In derselben Weise kann auch bei der in Fig. i dar 'gestellten zvlindrischen Ausbildung der Durchführung durch entsprechende Verlängerung des Preßkörpers 5 und des Teiles 3 ein Ein-bzw. Ausbeulen des dünnwandigen Rohres verhindert werden. Zur Abstützung des dÜnnivandigen Rohres. gegen Einbeulen kann auch der Durchführungsleiter selbst verwendet werden an Stelle des Preßkörpers. In diesemFall ist jedoch bei derHerstellung der Verbindung zwischen dem Durchführungsleiter und dem dünnwandigen Rohr besonders sorgfältig vorzugehen, »damit nicht durch die Wärmeausdehnung des Durchführungsleiters die Verschmelzung gesprengt wird.
• Wird die rohrförinige Durchführung im Betriebe oder während der Ruhepausen, beispielsweise während des Transportes, sehr tief abgekühlt, so ist durch entsprechende Wahl der -Abmessungen des Preßkörpers und seiner Temperatur bei der Einführung in das dünnwandige Rohr dafür Sorge zu tragen, daß er, auch bei dieser niedrigen Temperatur den erforderlichen Druck auf die Innenseite des dünnwandigen Rohres bzw. die Haftflächen ausübt. Es empfiehlt sich, diese Maßnahme auch dann anzuwenden, wenn bei der niedrigen Temperatur des Apparates, an dem die rohrförmige Durchführung verwendet wird, in diesem nur ein sehr niedriger Druck herrscht, der die Haftfestigkeit des dünnwandigen Rohres an- der Verschmelzungsstelle ohnehin nicht gefährden kann. Auch in diesem Fall bietet nämlich die erwähnte Maßnahme den Vorteil, daß der Preßkörper sich in seiner Lage auch bei der niedrigen Temperatur nicht verschieben kann. Besonders bei der konischen Ausführung des dünnwandigen Rohres und des Preßkörpers würde eine axiale Verschiebung der beiden Teile gegeneinander eine z# ZD Änderung des Anpreßdruckes zur Folge haben, die unter Umständen die Betriebssicherheit gefährden kann.
• Die Steigung des Konus wird nvecl,---# --niif iig etwa i : io oder geringer gewählt, damit er nicht unterdem Einfluß des auf seine Flanken ausgeübten Druckes aus der Öff- nung herattsgedrückt wird. Zur Verminderung dieser Gefahr ist es unter Umständen vorteilhaft, seine Oberfläche sowie gegebenenfalls auch die der Innenseite des dünnwandigen Rohres aufzurauhen. Damit in jedem Fall ein genau voraus, bestimnibarer Druck auf die Innenseite des dünnwandigen Rohres ausgeü,bt wird, ist es zweckmäßig, bei der konischen Ausbildung des Preßkörpers, wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 dargestellt ist, einen Anschlag vorzusehen, der seine Stellung gegenüber dem dünnwandigen Rohr eindeutig festlegt. Bei einer solchen Ausbildung der erfindungsigemäßen DuAführung ist der auf die Innenseite des dünnwandigen Rohres ausgeübte Druck unabhängig von der Temperaturdifferenz, die beim Einführen des Preßkörpers zwischen diesem und dem dünnwandigen Rohr bzw. dem umgebenden #,Vandtingsteil besteht. Man kann daher zur Erleichterung des Einführens ohne Gefahr einer späteren Überbeanspruchung,den Preßkörper so tief kühlen, daß er mit sehr großem Spiel in das dünnwandige Rohr eingeführt werden kann. Wäre kein Anschlag vorgesehen, der die Tiefe des Einführens des konischen Preßkörpers begrenzt, so würde der Druck nicht nur von der erwähntenTemperaturdifferenz, sondern außerdem noch von der relativen Lage des dünnwandigen Rohres zum',Preßkörper abhängen. Man müßte also beides beim Einführen des Preßkörpers genau beachten.
• Damit der auf die Innenwandung des dünnwandigen Rohres ausgeübte Druck auch bei den höheren, im Betrieb vorkommenden Teinperaturen innerhalb des für die Haltbarkeit der Verbindung geeigneten Druckbereiches liegt -. muß der Ausdehnungskoeffizient des Preßkörpers dem des dünnwandigen Rohres bzw. des Wandungsteiles, das es unigibt, angepaßt werden. Haben die genannten Teile im Betrieb die gleiche Temperatur, so ändert sich der Druck beim Erwärmen nicht, wenn alle drei Teile den gleichen Ausdehnungskoeffizienten besitzen. Hat beispielsweise der Preßkörper einen kleineren Ausdehnungskoeffizienten als die anderen beiden Teile, so nimmt der Druck mit Temperatursteigerung ab, hat er j edoch einen größeren Ausdehnungskoffizie'nten, so nimmt der Druck mit Temperatursteigerung zu. Es hängt von dem jeweiligen Bedürfnis ab, ob es zweckmäßig ist, die Ausdehnungskoeffizienten so zu wählen, daß der Druck von der Temperatur unabhängig ist oder so, daß er mit ihr zu- oder abnimmt. Im allgemeinen wird es vorteilhaft sein, denDruck mit zunehinenderTemperatur wegen des in der Regel gleichzeitig steigendenInnendruckes desApparates ein wenig ansteigen zu lassen. Falls im Betrieb der Preßkörper beispielsweise durch die Stromwärme, die in dein axialen Leiter frei wird, eine höhere Temperatur annimmt als der umgebende Wandungsteil-, ist es jedoch unter Umständen zweckmäßig, den Wärmeausdelinungskoeffizienten. des Preßkörpers so zu wählen, daß trotz der Temperaturdifferenz -.zwischen dem Preßkörper und dem Wandungsteil keine unzulässige Drucksteigerung eintritt. In diesem Fall kann es sogar notwendig sein, den Wärmeausdehnungskoeffizienten des Preßkörpers merklich kleiner als den des dünnwandigen Rohres bzw. des umuebenden Wandungsteiles zu wählen.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. RohrförmigeDurchführung durch aus Quarz, Glas oder keramischen Werkstoffen bestehende Wandungsteile, insbesondere für Apparate mit hohem inneren1 Überdruck, bei der ein dünnwandiges Rohr mit dem Wandungsteil unmittelbar oder mittelbar, insbesondere unter Benutzung eines Zwischen-lases, verschmölzen ist, gekennzeichnet durch einen Preßkörper in dein Rohr, der, bei Raum- und Betriebstemperatur entspannt, einen Außendurchniesser besitzt, der größer ist als der Innendurchmesser des dünnwandigen Rohres, so daß er nach Einführung in das dünnwandige Rohr zur Erhöhung dessen Haftfestigkeit ständig einen Druck auf dessen Innenseite und durch diese hindurch auf die Haftflächen der Verschmelzung ausübt.
2. 2. Durchführung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßkörper selbst rohrförmig ausgebildet ist. 3. Durchführung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das dünnwandige Rohr mit einem durch seine Üffnung hindurchgehenden stab- oder rohrförinigenStroinleiter-, vorzugsweise außerhalb der Verschmelzunc1,sstelle, vaktiumdicht verbunden ist, der selbst als Preßkörper ausgebildet oder von einem rohrförmigen Preßkörper umgeben ist. 4. Durchführung nach Anspruch 3, dadurch gelzeiinzeicbnet, daß der Stronileiter init einer vorzugsweise ringförtnigen Vert' 23 dickung auf die Hochdruckseite des Waiidungsteiles in axialer Richtung abgestützt ist. 5. Durchführung nach Anspruch i und folgenden, dadurch -ekennzeichnet. daß das dünn-,vandige Rohr und der Preßkörper schwach konisch, vorzugsweise mit einer Steigung von i : io oder weniger ausgebildet sind. (i. Durchführung nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß das (lünnwaiidige Rohr auf seiner Innenseite undioder der Preßkörper auf seiner Außenseite init einer rauhen Oberfläche versehen sind. ' -* Durchführung nach Anspruch .5 und 6, dadurch gelenli7eichnet, daß ein die relative Lage des Preßkörpers gegenüber dein dünnwandigen Rohr festlegenderAnschlag an einem oder beiden Teilen vorgeseben ist. 8. Durchführung nach Anspruch i und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßkörper und/oderTeile des Durchführungsleiters an der Wandung des eingeschmolzenen dünnwandigen Rohres auf der Niederdruckseite so dicht anliegen, daß keine unzulässige Ausbetilung oder Einbeulung des dünnwandigen Rohres durch den überdruck eintreten kann. g. Verfahren zum Herstellen einer Durchführung nach Anspruch i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das dünnwandige Rohr während des Einschmelzens auf ein-en rohr- oder stabförmigen Körper geschoben wird, dessen Marmeausdehnungskoeffizient größer ist als der des Werkstoffes, dein sich das dünnwandige Rolir 21 nach dem Verschmelzen bei der Abkühhing in seinen Abinessungen anzupassen hat.