DE848537C - Vakuumdichte Stromeinfuehrung fuer hohe Stroeme und Gefaesse mit metallischer Wandung - Google Patents

Description

• Vakuumdichte Stromeinf ührung für hohe Ströme Bund Gefäße

  mit metallischer Wandung

  Für die Herstellung von vakutundicliten Strom-

  durchfülirungen in Metall-, insbesondere Eisen-

  oefäßen wird iiii -roßen Unifan- dieVerschinelztin-

  mittels Glas 1)ciiiit7t. '\lan katin bierl)ei folgende

  \-erscliie(Iciic Verfaliren unterscheiden. i. Zwei-

  st(>ffsN'St(2111: Der -anze Isolator ist aus Glas -e-

  die Armaturen des Isolators sind init de r

  Glasstrecke iiiiiiiittcll)ar verscbmolzen, die auch als

  trageitdes Element und Teil der Gefäffivandung

  Z'

  dient; 2. Dreistoffsvstein: Der Isolator besteht ans

  1,#vi-aiiill" dessen Arinaturen mittels eines Glas-

  lltiss(-s init (lern Isolator verbunden sind. Hierbei

  dient (las Glas gewissermaßen als Kitt.

  In allen Fällen sl)icicti die

  ziütlteli der verwendeten Baustofie eine ausschla-

  gehende Rolle. Normalerweise wird man #'er-

  g

  suchen, diese Ausdehnungskoeffizienten so #-,-cit

  aneinander anzugleichen, daß die verblei])enden

  Spannungen gering sind und eine genügende tber-

  nilsclie Festigkeit des Gesarntbildes #-c#x-;ilii-leistet

  ist. Im ersten Fall bedeutet das eine Anpassung-

  des Ausdelin,ungskoeffizienten desArmatureinnetalls

  Z-,

  an den des verwendeten Glases, im zweiten Fall

  die Lösung des Dreistoffproblems, wobei man

  zunäclist (las zu verschmelzen& Metall und die Ke-

  rarnik aufeinander abstimmen und eine passende

  Metallegicrung entwickeln wird. Wegen der ge-

  riii,-eii zur Verwendung kommenden Glasinen-Cn

  hat nian (latin die Möglichkeit, ein passendes Spe-

  7iall-las zum Verschmelzen ausz,uwililen. Es wcr-

  den also ganz spezielle Ansprüche an die Materialien gestellt. Obgleich man es bei der unter i erwähnten reinen Glaslösung nur mit zwei Komponenten zu tunhat, hat man versucht, die spezielle Auswahl der Materialien zu umgehen und auf die einfachsten Rohmaterialien vurückzugehen, nämlich normales Eisen und handelsübliches Weichglas. Die verhältnismäßig großen Differenzen der A#usdchnungsko-effizienten (Eisen zu Glas etwa 13,5:9) machen nun Konzessionen im Hinblick auf die Formgebun,-und das Verschmelzungsverfahren notwendig. Die Verwendung der obenerwähnten einfachsten Baustoffe ist gelungen für den Fall, daß das Glas nur benutzt wird, um als Schmelzfluß den Zwischenraum zwischen zwei konzentrischen Zylindern auszu,füllen. Beim Abkühlcri schrumpft der massive Außen,zylin-der auf den crstarren-den Glasring auf und erzeugt dadurch hohe radiale Drucke, die den Spannungszustand im Glas vollständig bestimmen und die am Innenzylinder auftretenden Zugspannungen kompensieren sollen. Beim Vergrößern der Ab- messungen ergeben sich bald, besonders an der Oberfläche des Innenleiters, derartig hohe taugentiale Druckspannungen, daß die Flie3grenze des Eisens überschritten wird. Man wendet deshalb am Innenleiter eine forcierte Schnellkühlung an, durch die im Endeffekt ein geringer Ausdehnungskoeffizient des Eisens vorgetäuscht, also eine gewisse Anpassung an das Glas angestrebt wird. Trotzdem sind auch hier Grenzen gesetzt, da die Temperaturfestigkeit derartiger Verschmelzungen verlhältiiismäßig gering ist, so daß trotz des verhältnismäßig großen apparativen und verfabrensmäßigen Auf-Nvandes kein befriedigendes Ergebnis erzielt wird.
• Erfindungsgemäß wird für die Herstellung von Verschmel:z-ungen zwischen Teilen aus normalem Ei-sen an Stelle des reinen Glases ein Mischkörper mit erhöhtem Ausdanungskoeffizienten verwendet. Als Grundsul),stanz dient geschmolzen-es Magnesium-Oxyd, dessen Ausdehnungskoeffizient praktisch mit dem des Eisens übereinstimmt. Das Magnesiurnoxyd wird in gekörnter Form verwendet, -und zwar mit möglichst einheitlicher Korngröße. Die Hohlräume einer solchen dichten Packung oder Schüttung von Magnesiumoxyd werden mit einem Glasfluß ausgefüllt, so daß ein fest-er, porenfreier Körper nach Art eines Kerarnikkörpers entsteht. Die Herstellung eines derartigen Körpers kann so erfolgen, daß die Magnesiumoxy-dschüttung mit Glas überdeckt und das Ganze im Ofen so weit erhitzt wird, daß das geschmolzene Glas in die Grundmasse einsickert. Man kann diesen Vorgang unmittelbar mit der Herstellung der Stromeinführung verbinden, indem beispielsweise der Raum zwischen zwei konzentrischen Eisenzylindern mit den Magnesiumkörnern ausgefüllt und eine dosierte Menge Glas, daraufgeschichtet wird, die beim Erhitzen die Hohlräume der Grundmasse restlos ausfüllt, womit die Verschmelzung fertiggestellt ist. Die Dosierung der Glasmenge braucht nicht sehr genau zu sein, weil der Glasfluß nicht beliebig weit einsickert, sondern auf Grund der Oberflächenspannung an der oberen Begrenzung der Schüttung als dünner Fürn erhalten bleibt, an dem das Glas entsprechend dem eingebrachten Volumen mehr oder weniger tief in die Schüttunghereinreiclit. Es bildet sich so im oberen Teil der feste Isolator, während das überschüssige lose Magnesiumoxyd leicht entfernt werden kann. Unter Umständen ist es vorteilhafter, den Mischkörper getrennt herzustellen und zu zerkleinern, diese Masse in geeigneter Korngröße in eine Form zu bringen und bei genügend hoher Temperatur zu verpressen. Beim Pressen wird die Substanz verdichtet -und glasärmer, was hinsichtlich des Ausdehnungskoeffizienten erwünscht ist. Der Ausdehn-ungsko,effizient des Mischkörpers richtet sich nach dem Mischungsverhältnis der beiden Komponenten. In der Praxis läßt sich der Glasanteil auf 4o% des Volumens beschränken. Geht man von normalem Bleiglas mit einem Ausdehn,un#gskoeffizienten von 9,o-io-11 und Magnesiumoxyd mit 13,5 - io---6 aus, so erhält man für den Mischkörper einen Ausdehnungskoeffizienten 12-io-6, also nur ii bis 12'/o weniger als Eisen gegenüber 33'/ü beim reinen Bleiglas. Die Druckspannungen ilinerhalb der Verschmelzung verringern sich also auf ein Drittel, so (laß aucli Stromeinführungen sehr großer radialer Abmessungen ohne forcierte Küblun,g od. dgl. herstellibar sind, sondern nur einfach ausgetempert zu werden brauchen. Die Eiseriteile können dünner gehalten werden, ohne daß die Taugentialspannungen die gefährliche Nä1le der Fließgrenze erreichen.
• Die bei der Verschmelzung des Mischkörpers gegenüber reinem Glas erzielte Verringerung der Beanspruchung in den Haupt,sparmungsricht-ungen ist in Form von Mikrospannungen gleichmäßig und regellos über das Volumen verteilt. Um jedes Einzelkorn bildet sich im umgebenden Glasfilm ein Bereich von Druckspannungen, wobei die zugehörigen Zugspannungen von denhoclifesten Magnesiumkönnern aufgenommen werden. In den Berübrungsbereichen zwischen den einzelnen Körnern entstehen regellose Zugspannungen iiii Glas, deren Größe der Korngröße direkt proportional ist. Man wird die Korngröße also so klein wie möglich wählen, so daß gerade noch ein exaktes Ausfü'Ilen der Hohlräume möglich ist. Man wird hier um so weiter gehen können, je geringer die Viskosität des verwendeten Glases ist.
• Die untere Grenzeder Korngröße, die noch einen viskosen Einstrom der Glasma sse in die das Gerüst bildende Grundmasse zuläßt, liegt bei einigen zehntel Millimetern. Unter Umständenkann es vorteilhaft sein, das Hereinfließen der Glasschmelze in die Grundmasse durch Anwendung eines gewissen überdruckes zu beschleunigen.
• Gegenüber dem Bekannten ist folgendes festzustellen: Bei dem mit Micalex bezeichneten bzw. ähnlichen Körpern aus Glasund Glimmerpulver hat man es mit einer normalen Mischung eines Pulvers mit einem erstarren-den Bindcmittel zu tun, die nicht dicht ist, während gemäß der Erfindung die Grundmasse als Gürüst und die die Grundmasse völlig betietzende Glasmasse als Bindesubstanz dienen und 2in keramikartiger, dichter Körper entsteht. Man könnte den beschriebenen Miscbkörp-er deshalb treffend mit dem Ausdruck Glaskeramik bezeichnen, der die Struktur der Keramik und die niedrige ErweIchungstemperatur des Glases besitzt.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE; i. Vakuumdichte Stromeinführung für hohe Stromstärken bzw. große radiale Abmessun ' gen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verschmelzung von vorwiegend zylindriscben Met,allteilen, vorzugsweise aus normalem Eisen, ein Misch-körper verwendet wird, der aus einer in körniger Struktur verwendeten Grundmasse, z. B. einem (Y SC "e limolzeneii und gemahlenen Metalloxyd, besteht, "vol#ei der Zwischenraum zwischen den einzelnen Parti#k-eln der Grundmasse durch ein vorzugsweise aus Glas bestehendes Bindemittel vollständig ausgefüllt wird.
2. 2. Vakurumdichte Stromeinführung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die GrUndmasse in sich dicht und vorzugsweise kristallin ist. 3. Vakuunidichte Strorneinführung Nasch Anspruch i und 2, dadurch daß der A:t1.#;(lehii,tiii",sk-o-effizietit der Grundmasse möglichst gut mit dem des Metalls übereinstimmt und (las als Bindemittel verwendete Glas einen etwas geringeren Ausdehn,ungs'ko-effizienten besitzt. 4. Vakuurndichte Stromeinführung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von normalem Eisen als Grundmasse geschmolzenes Magnesiumoxyd und als Bi,ndemittel Bleiglas benutzt wird. 5. Vakuumdichte Strom-einführung nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischkörper derart hergestellt wird, daß eine normale Schüttung der körnigen Grundmasse mit einer Glasschicht überdeckt wird, die beim Schmelzen in die Hohlräume der Schüttung einsickert und so ein völlig diclites Gefüge schafft. 6. Vaku-umdichte Stromeinführung nach Anspr#uch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Vorgang der Mischkörperherstellung bei der Herstellung der Stromeinführung selbst abläuft. 7. Vakuumdichte Stromeinführung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischkörper zunächst allein hergestellt, d:iiin zerkleinert und in geeignet großen Brocken zusammen mit den Metallteilen der Stromeinführung nach entsprechender Erwärmung in einer Form verpreßt wird.