DE1197993B

DE1197993B - Verfahren zur Herstellung von vakuumdichten Verbindungen zwischen Keramikrohren und Huelsen oder Deckeln aus Metall

Info

Publication number: DE1197993B
Application number: DEL22658A
Authority: DE
Inventors: Dr E H Guenther Dobke Dipl-Ing; Rudolf Heller
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1955-08-08
Filing date: 1955-08-08
Publication date: 1965-08-05

Description

Verfahren zur Herstellung von vakuumdichten Verbindungen zwischen Keramikrohren und Hülsen oder Deckeln aus Metall Für Quecksilberdampf-Stromrichtergefäße werden Stromeinführungen verlangt, die den folgenden Bedingungen entsprechen sollen: 1. große mechanische Festigkeit, 2. Temperaturfestigkeit bis 600° C, 3. Verwendung einfacher und billiger Ausgangsstoffe, 4. Eignung für Massenanfertigung.
Diese Bedingungen werden erfüllt durch Stromeinführungen aus keramischen Rohren, die mit metallischen ringförmigen Körpern mittels eines Hartlotes, beispielsweise Silber, verbunden werden. Zuverlässige Verbindungen dieser Art können durch gleichzeitige Erhitzung des Keramikteils und der mit ihm zu verbindenden Metallteile hergestellt werden, da in diesem Fall weniger die Gefahr besteht, daß infolge ungleichmäßiger Erwärmung im Keramikteil gefährliche Spannungen entstehen. Die Herstellung der vakuumdichten Verbindung wird zweckmäßig in einem elektrisch beheizten Ofen vorgenommen. Für die Aufnahme des Lötmittels, das in Form von Blechstreifen eingeführt wird, ist zwischen dem Metall- und dem Keramikteil ein Spalt vorgesehen. Während der Erwärmung auf Löttemperatur wird ein Teil des Spaltes von dem zerfließenden Lot lückenlos ausgefüllt. Diese Methode, bei der das Lötmittel vor der Lötung in fester Form in den Verbindungsspalt gebracht wird, eignet sich aber nur für Stromeinführungen mit kleineren Durchmessern, sie kann z. B. schon bei einer Stromeinführung mit einem Durchmesser von 100 mm, nicht mehr zuverlässig angewendet werden.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Herstellung von vakuumdichten Verbindungen zwischen Keramikrohren und Hülsen oder Deckeln aus Metall durch Löten, bei der die Metallhülse und der Keramikkörper sich nicht berühren, innerhalb eines sauerstofffreien Ofens, z. B. eines Vakuumofens, und besteht darin, daß im Inneren des Keramikrohres für jede Lötnaht je ein von einem Schmelz-Ofen umgebenes Lötvorratsgefäß vorgesehen ist, das am unteren Ende über ein Gießrohr mit dem entsprechenden Lötspalt lösbar verbunden ist, und die Abflußöffnungen der Lötvorratsgefäße derart angeordnet sind, daß die Niveauoberflächen des flüssigen Lotes höher liegen als die Lötspalte, und daß zur Verhinderung des Auslaufens des Lotes aus dem Lötspalt ein Graphitring derart ausgebildet ist, daß er am Ende der Lötspalte fest an dem Keramikrohr anliegt und in einer Aussparung das zu verbindende Ende der Metallhülse trägt.
Die Figur zeigt in zum Teil schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung.
Das Keramikrohr 1 soll mit dem Deckel 2 und der Hülse 3 durch das Lot verbunden werden. Da bei Stromeinführungen mit größerem Durchmesser, z. B. 100 mm, die Konzentrierung der Teile während der Lötung nicht mehr gesichert ist, wird sie durch mechanische Mittel herbeigeführt. Zu diesem Zweck ist ein zweiteiliger Graphitring 4 vorgesehen, der bei Löttemperatur zugleich das Keramikrohr und das Ende des Metallzylinders eng umschließt. Der am Keramikrohr anliegende Rand des Graphitringes bildet gleichzeitig den äußeren Abschluß des Verbindungsspaltes 5. Mittels eines weiteren Graphitringes 6 wird der halbierte Graphitring 4 zusammengehalten und somit der Metallzylinder zu dem Keramikrohr 1 konzentriert bzw. die koaxiale Lage der Teile erzwungen. Der genaue Abstand zwischen den beiden Graphitringen 4 wird beispielsweise durch vier auf den Umfang verteilte Exzenterzapfen 7 abgestimmt.
Innerhalb des Keramikrohres 1 werden zwei Lotvorratsgefäße 8 und 9 übereinander eingesetzt und von einem Ofen 10 umgeben. Die Lotvorratsgefäße sind über je ein Kupplungsrohr 11 und 12 und über je eine in den Einsatzringen 13 und 14 vorgesehene Nut 15 mit dem Raum des Verbindungsspaltes verbunden. Wird durch den Ofen 10 das Lot in den Vorratsgefäßen 8 und 9 geschmolzen, dann fließt es über das Kupplungsrohr und die Nut in den Verbindungsspalt und füllt diesen vollkommen aus.
Der das Keramikrohr umschließende Teil der Metallzylinder besteht oft aus einheitlichem Material, z. B. Eisen, unter Umständen wird aber die Verwendung von Schrumpfringen 16 und 17 mit besonderen thermischen Eigenschaften vorgezogen. Vorteilhafterweise wird das ganze Verfahren in einem elektrisch beheizten sauerstofffreien Ofen, z. B. einem Vakuumofen, vorgenommen. Es werden so die zu verbindenden Teile gleichmäßig erwärmt, und es wird verhindert, daß das Lot an weniger erwärmten Teilen zu früh erstarrt und den Spalt nicht mehr voll ausfüllen kann. Gleichzeitig wird eine Oxydierung der Metall- und Graphitteile vermieden.

Claims

Patentansprüche: 1. Anordnung zur Herstellung von vakuumdichten Verbindungen zwischen Keramikrohren und Hülsen oder Deckeln aus Metall durch Löten, bei der die Metallhülse und der Keramikkörper sich nicht berühren, innerhalb eines sauerstofffreien Ofens, z. B. eines Vakuumofens, d a -durch gekennzeichnet, daß im Inneren des Keramikrohres für jede Lötnaht je ein von einem Schmelzofen umgebenes Lötvorratsgefäß vorgesehen ist, das am unteren Ende über ein Gießrohr mit dem entsprechenden Lötspalt lösbar verbunden ist, und die Abflußöffnungen der Lötvorratsgefäße derart angeordnet sind, daß die Niveauoberflächen des flüssigen Lotes höher liegen als die Lötspalte, und daß zur Verhinderung des Auslaufens des Lotes aus dem Lötspalt ein Graphitring derart ausgebildet ist, daß er am Ende der Lötspalte fest an dem Keramikrohr anliegt und in einer Aussparung das zu verbindende Ende der Metallhülse trägt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb bzw. unterhalb des Keramikrohres ein dicht an der Stirnfläche des Keramikrohres anliegender Einsatzring angeordnet ist, der den Lötspalt an der Innenseite begrenzt, und der mit einer Nut versehen ist, durch die das flüssige Lot aus dem Lotvorratsgefäß in den Lötspalt fließt.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren Lötverbindungen die Graphitringe durch einen gemeinsamen Graphitring verbunden sind und an ihm ein Exzenterzapfen vorgesehen ist, durch den der erste Graphitring justierbar ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 681728, 739 972, 762 675; schweizerische Patentschrift Nr. 265 322; französische Patentschrift Nr. 843 524.