DE1150155B - Vacuum-tight power feedthrough, especially for power converters - Google Patents

Description

Vakuumdichte Stromdurchführung, insbesondere für Stromrichter Bei vakuumdichten Stromdurchführungen, insbesondere für Stromrichter aller Art, werden Stromeinführungsbolzen oder auch z. B. zylindrische metallische Stromeinführungen benutzt. Diese Metallteile der Stromdurchführungen haben gelegentlich Risse, z. B. Längsrisse, Riefen oder auch ähnliche Fehler an der Oberfläche und; oder im Innern, also Hohlräume, oder bekommen derartige Fehlerstellen im Laufe der Herstellung des Vakuumgefäßes oder auch während des Betriebes. Diese Fehlerstellen bilden einen Anlaß dafür, daß das Vakuum in den Gefäßen nachläßt, indem die Luft durch diese Fehlerstellen in das Innere des Vakuumgefäßes gelangt.Vacuum-tight power feedthrough, especially for power converters Bei vacuum-tight electrical feedthroughs, especially for converters of all types Current lead-in bolt or z. B. cylindrical metallic power inlets used. These metal parts of the power feedthroughs occasionally have cracks, e.g. B. longitudinal cracks, grooves or similar defects on the surface and; or inside, So cavities, or get such defects in the course of the production of the Vacuum vessel or during operation. These flaws form one The reason for the fact that the vacuum in the vessels is released is that the air flows through them Defects got into the interior of the vacuum vessel.

Zur Beseitigung solcher Mängel auf der Oberfläche ist es bekannt, die Oberfläche der Stromeinführungsbolzen von Narben, Zieh- und/oder Kapillarrissen dadurch frei zu machen, daß man die Oberfläche in dem Gebiet, in dem die Glaseinschmelzung angebracht werden soll, spanabhebend bearbeitet.To eliminate such defects on the surface, it is known the surface of the current insertion bolts from scars, pulling and / or capillary cracks by making it clear that the surface in the area in which the glass is melted down is to be attached, machined.

Die spanabhebende Bearbeitung bringt aber nicht immer den gewünschten Erfolg, weil gerade beim Spanabheben neue Risse, Riefen oder Rillen entstehen, die zu Undichtigkeiten Anlaß geben. Außerdem erfaßt man mit diesem Verfahren nicht den Kern des einzuschmelzenden Stromdurchführungsbolzens.However, machining does not always bring the desired result Success because new cracks, grooves or grooves are created especially when the chip is being removed give rise to leaks. In addition, this method does not detect the Core of the current feed-through bolt to be melted down.

Die Erfindung bezieht sich auf eine vakuumdichte Stromdurchführung, insbesondere für Stromrichter, mit einer Metall-Glas-Metall-Verschmelzung mit in einem Glasfluß eingebetteten bzw. diesen von außen umschließenden Metallteilen. Sie besteht darin, daß der (die) Metallteil(e) vor der Herstellung der Metall-Glas-Metall-Verschmelzung an einer oder mehr Stellen seiner (ihrer) in der Einschmelzung liegenden Zone mit einer Urdichtigkeit im Metall unterbrechenden bzw. beseitigenden Gefügeveränderung versehen worden ist (sind).The invention relates to a vacuum-tight electrical feedthrough, especially for power converters, with a metal-glass-metal fusion with in metal parts embedded in a glass flux or surrounding it from the outside. It consists in that the metal part (s) before the production of the metal-glass-metal fusion at one or more points of his (her) zone lying in the meltdown a structural change that interrupts or eliminates the original tightness in the metal has been provided.

Die Gefügeveränderung kann durch sparlose mechanische Verformung, insbesondere Verdichtung, herbeigeführt werden, z. B. dadurch, daß die metallischen Teile durch Stauchen, Schmieden od. dgl. verdichtet werden. Auch kann die Gefügeveränderung durch eine metallurgische Veränderung, z. B. Schweißung oder Lötung, geschaffen werden; mit Vorteil wird Stumpfschweißung verwendet, bei der der angewendete Stauchdruck regelbar ist. Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann man den Metallteil aber auch in zwei oder mehrere Teile trennen, diese Teile dann gegeneinander axial verdrehen oder versetzten und dann wieder miteinander stumpf verschweißen oder verlöten. Ferner kann man den Metallteil aus zwei oder mehreren verschiedenen Teilen zusammensetzen und diese Teile dann miteinander verschweißen oder verlöten.The structural change can be achieved through economical mechanical deformation, in particular compaction, are brought about, e.g. B. in that the metallic Parts by upsetting, forging or the like. Are compacted. The structural change can also by a metallurgical change, e.g. B. welding or soldering created will; Butt welding is used to advantage, in which the applied upsetting pressure is adjustable. According to a further development of the invention, however, the metal part can also separate into two or more parts, then turn these parts axially against each other or offset and then butt weld or solder to one another again. Further you can assemble the metal part from two or more different parts and then weld or solder these parts together.

Die Unterbrechung kann aber auch dadurch herbeigeführt werden, daß die metallischen Teile eine oder mehrere durch sparlose Verformung hergestellte Aussparungen erhalten, welche mit Dichtungsmitteln ausgefüllt sind. Dadurch werden beispielsweise an der Oberfläche befindliche Fehlerstellen unterbrochen und abgedichtet. Man kann diese Aussparungen ringförmig und vorzugsweise mit kantenfreien, also abgerundeten Querschnitten ausführen, um Rißbildungen zu vermeiden. Die Aussparungen können aber auch schraubenförmig mit vorteilhafterweise abgerundeten Gewinden ausgeführt sein. Als Dichtungsmittel können Glas-oder Emailflüsse bzw. Lot verwendet werden.The interruption can also be brought about that the metallic parts one or more produced by economical deformation Obtain recesses, which are filled with sealants. This will be For example, defects located on the surface are interrupted and sealed. You can make these recesses ring-shaped and preferably with edge-free, so rounded Carry out cross-sections to avoid cracking. The recesses can, however also be designed helically with advantageously rounded threads. Glass or enamel fluxes or solder can be used as sealing means.

Bei der Herstellung der Aussparungen oder Gewinde durch sparlose Verformung, d. h. zum Beispiel durch Einrollen und Einpressen werden durch die dabei auftretenden Tiefenwirkungen beim Zusammendrücken des Werkstoffes auch im Innern des Stromdurchführungsbolzens vorhandene Fehlerstellen beseitigt.When producing the recesses or threads through economical deformation, d. H. for example by rolling in and pressing in are caused by the Depth effects when compressing the material also inside the current feed-through bolt existing faults eliminated.

Die Unterbrechung der Fehlerstellen kann auch weiter dadurch herbeigeführt werden, daß die metallischen Durchführungen aus mehreren Teilen zusammengesetzt sind, welche voneinander mit Hilfe von Dichtungsmaterial getrennt sind, wobei das Dichtungsmaterial die an den Oberflächen eventuell endenden Fehlerstellen verschließt. Man kann die verschiedenen Teile der Durchführung durch Schraub-, Zylinder- oder Kegelverbindungen miteinander verbinden, wobei nicht nur diese einzelnen Schrauben-, Zylinder-oder Kegelflächen sondern auch eventuell vorhandene Stirnflächen der miteinander zu verbindenden Teile durch Dichtungsmaterial gegeneinander abgedichtet sind.The interruption of the fault locations can also be brought about further as a result that the metallic bushings are composed of several parts which are separated from each other by means of sealing material, the Sealing material closes any defects that may end on the surfaces. You can carry out the various parts by screw, cylinder or Connect conical connections with each other, whereby not only these individual screw, Cylindrical or conical surfaces but also any end surfaces that may be present with one another parts to be connected sealed against each other by sealing material are.

Einige Ausführungsbeispiele von vakuumdichten Stromdurchführungen nach der Erfindung sind in den Fig.1 bis 3 schematisch im Querschnitt dargestellt. Von diesen zeigt die Fig. 1 eine Unterbrechung der Fehlerstellen durch Gefügeveränderung, insbesondere durch Stumpfschweißung, die Fig.2 und 3 Stromdurchführungen, bei welchen auf der Oberfläche vorhandene Fehlerstellen durch auf dem Wege der sparlosen Verformung hergestellte Aussparungen oder auch ebenso hergestellte Gewinde unterbrochen sind.Some embodiments of vacuum-tight electrical feedthroughs according to the invention are shown in Figures 1 to 3 schematically in cross section. Of these, FIG. 1 shows an interruption of the fault locations due to a change in the structure, in particular by butt welding, FIGS. 2 and 3 current feedthroughs, in which Defects on the surface due to economical deformation produced recesses or threads produced in the same way are interrupted.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vakuumdichten metallischen Durchführung für einen Anodenbolzen und für eine aus einem Metallrohr bestehende Durchführung für eine Hilfselektrode. Der die Anode enthaltende Ansatz des Gefäßes ist mit 1 und der Bolzen mit 2 bezeichnet. Dieser besteht aus den Teilen 3 und 4, die bei 5 miteinander stumpf verschweißt sind. Mit 6 ist der Glas- bzw. Emailfluß bezeichnet, in dem der Bolzen vakuumdicht und isolierend gehalten wird.Fig. 1 shows an embodiment of a vacuum tight metallic Implementation for an anode bolt and for one consisting of a metal tube Bushing for an auxiliary electrode. The approach of the vessel containing the anode is designated with 1 and the bolt with 2. This consists of parts 3 and 4, which are butt welded together at 5. With 6 is the glass or enamel flow in which the bolt is kept vacuum-tight and insulating.

In dem gezeichneten Ausführungsbeispiel ist noch eine elekrische Durchführung durch den Glasfluß dargestellt, an welche beispielsweise eine Hilfselektrode angeschlossen ist. Diese Durchführung besteht aus einem Zylinder, der in zwei Teile 7 und 8 geteilt ist. Diese Teile wurden vor dem Einbau gegeneinander verdreht und dann mit einer Stumpfschweißmaschine aneinandergeschweißt, so daß eine Ringstumpfschweißnaht 9 entstanden ist. Auch diese Zuführung für die Hilfselektrode ist so eingebaut, daß die Stumpfschweißnaht 9 in dem Glasfluß 6 liegt, der durch den Zylinder gewissermaßen in zwei Ringe 6a und 6b geteilt ist. In Fig. 1 sind durch die gestrichelten Linien 10 und 11 Fehlerstellen, z. B. Risse, angedeutet, um darzustellen, daß diese durch die dichte Schweißzone 5 des stumpf geschweißten Bolzens unterbrochen sind und keinen Durchgang für die Luft bilden können. Auch der äußere metallene Ansatz 1 ist mit einer Gefügeverdichtung 12 versehen. Die Zuleitung zum Zylinder 7, 8 ist mit 13 bezeichnet.In the exemplary embodiment shown, there is also an electrical implementation represented by the glass flow, to which, for example, an auxiliary electrode is connected is. This implementation consists of a cylinder that is divided into two parts 7 and 8 is. These parts were twisted against each other before installation and then with a Butt welding machine welded together so that an annular butt weld 9 originated. This feed for the auxiliary electrode is also installed in such a way that the butt weld 9 lies in the glass flux 6 which, as it were, passes through the cylinder is divided into two rings 6a and 6b. In Fig. 1 are indicated by the dashed lines 10 and 11 flaws, e.g. B. Cracks, indicated to show that this is through the tight welding zone 5 of the butt welded stud are interrupted and none Can form a passage for the air. The outer metallic approach 1 is also with a structural compaction 12 is provided. The feed line to the cylinder 7, 8 is with 13 designated.

Einige weitere Ausführungsbeispiele von Stromdurchführungen nach der Erfindung sind in den Fig. 2 und 3 schematisch im Querschnitt dargestellt. Der mit dem Vakuumgefäß verbundene, die Stromdurchführung aufnehmende Hals ist mit 21 und der Stromdurchführungsbolzen mit 22 in beiden Ausführungsbeispielen bezeichnet. Nach Fig. 2 hat der Durchführungsbolzen 22 durch sparlose Verformung hergestellte Aussparungen 23, 24 und 25, die ringförmig den Bolzen umgreifen. Der Hals 21 hat eine durch sparlose Verformung hergestellte Aussparung 26. Der Glasfluß 27 ist an dem metallenen Bolzen 22 in axialer Richtung nach oben und unten so weit ausgedehnt, daß er die Aussparungen 23 und 25 mit Sicherheit ausfüllt und diese noch genügend weit in Achsrichtung überdeckt.Some further embodiments of power feedthroughs according to the Invention are shown in Figs. 2 and 3 schematically in cross section. The one with connected to the vacuum vessel, the current feedthrough receiving neck is with 21 and the current feed-through bolt is designated by 22 in both exemplary embodiments. According to FIG. 2, the lead-through bolt 22 has been produced by economical deformation Recesses 23, 24 and 25, which surround the bolt in a ring. The neck 21 has a recess 26 produced by economical deformation. The glass flux 27 is on the metal bolt 22 in the axial direction up and down so far, that he fills the recesses 23 and 25 with certainty and these are still sufficient covered far in the axial direction.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 3 ist der Durchführungsbolzen 32 mit einem durch sparlose Verformung hergestellten abgerundeten Gewinde 38 versehen, in dessen Gewindegänge der Schmelzfluß 37 eingreift.In the embodiment according to FIG. 3, the lead-through bolt is 32 provided with a rounded thread 38 produced by economical deformation, the melt flow 37 engages in its thread turns.

Die Aussparungen bewirken, daß eventuell vorhandene Oberflächenschäden durch die Herstellung der Aussparung unterbrochen werden, und daß diese Unterbrechung dann durch ein Dichtungsmittel ausgefüllt ist, so daß die Luft nicht in das Innere des Vakuumgefäßes mehr eindringen kann. Die Aussparungen brauchen nicht sehr tief zu sein, weil die Oberflächenschäden selbst nur eine sehr geringe Tiefe, beispielweise nur 0,1 mm und darunter haben. Es genügen daher Aussparungen von 1 bis 2 mm Tiefe und auch von verhältnismäßig geringer Breite, um die gewünschte Wirkung zu erzielen.The recesses cause any surface damage that may be present be interrupted by the production of the recess, and that this interruption then filled by a sealant so that the air does not get inside the vacuum vessel can penetrate more. The recesses do not need to be very deep to be because the surface damage itself is very shallow, for example only 0.1 mm and below. Recesses 1 to 2 mm deep are therefore sufficient and also of a relatively narrow width in order to achieve the desired effect.

Einige weitere Ausführungsmöglichkeiten von Durchführungen nach der Erfindung können darin bestehen, daß die metallischen Durchführungsteile aus mehreren einzelnen Stücken zusammengesetzt und diese dann mit Gewinde miteinander verbunden sind, wobei dann die Gewindeverbindung zweckmäßig innerhalb des Glasflusses liegt. An Stelle des Gewindes kann man als Verbindung der verschiedenen Teile auch ineinandergreifende Zylinder- bzw. Kegelzapfen nehmen. In allen diesen Fällen ist es vorteilhaft, wenn man die Stirnflächen und auch sonstigen freien Oberflächen durch aufgetragenes Dichtungsmaterial, z. B. Lot, abdichtet, damit dort eventuell endende Risse unschädlich sind.Some other options for implementation according to the Invention can consist in that the metallic implementation parts of several Assembled individual pieces and then connected to each other with a thread are, in which case the threaded connection is expediently within the glass flow. Instead of the thread, interlocking parts can be used to connect the various parts Take the cylinder or taper pin. In all of these cases it is advantageous if the end faces and other free surfaces by applied sealing material, z. B. solder, so that any cracks that may end there are harmless.

Claims (11)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Vakuumdichte Stromdurchführung, insbesondere für Stromrichter, mit einer Metall-Glas-Metall-Verschmelzung mit in einem Glasfluß eingebetteten bzw. diesen von außen umschließenden Metallteilen, dadurch gekennzeichnet, daß der (die) Metallteil(e) vor der Herstellung der Metall-Glas-Metall-Verschmelzung an einer oder mehr Stellen seiner (ihrer) in der Einschmelzung liegenden Zone mit einer Urdichtigkeit im Metall unterbrechenden bzw. beseitigenden Gefügeveränderung versehen worden ist (sind). PATENT CLAIMS: 1. Vacuum-tight electrical feedthrough, especially for Power converter, with a metal-glass-metal fusion with embedded in a glass flux or these externally enclosing metal parts, characterized in that the (the) metal part (s) prior to the production of the metal-glass-metal fusion one or more places of his (her) zone lying in the meltdown with a Provide original tightness in the metal interrupting or eliminating structural changes has been (are). 2. Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gefügeveränderung durch sparlose mechanische Verformung oder metallurgische Veränderung herbeigeführt ist. 2. Implementation according to claim 1, characterized in that the structural change through economical mechanical deformation or metallurgical Change is brought about. 3. Durchführung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gefügeveränderung durch Stauchen, Schmieden oder dergleichen verdichtende Bearbeitung herbeigeführt ist. 3. Implementation according to claim 2, characterized in that that the structural change by upsetting, forging or the like compressing Processing is brought about. 4. Durchführung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gefügeveränderung durch Schweißung oder Lötung geschaffen ist. 4. Implementation according to claim 2, characterized in that that the structural change is created by welding or soldering. 5. Durchführung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gefügeveränderung durch Stumpfschweißen herbeigeführt und der dabei angewendete Stauchdruck regelbar ist. 5. Implementation according to claim 4, characterized in that the structural change is achieved by butt welding brought about and the upset pressure applied can be regulated. 6. Durchführung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallteil (2) der Durchführung in zwei oder mehrere Teile (7, 8) getrennt ist und daß diese Teile gegeneinander axial verdreht und dann miteinander wieder stumpf verschweißt oder verlötet sind. 6. Implementation according to claim 2, characterized in that the metal part (2) of the bushing is separated into two or more parts (7, 8) and that these parts against each other axially twisted and then butt welded or soldered to one another again. 7. Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Metallteilen der Durchführung eine oder mehrere durch sparlose Verformung hergestellte Aussparungen vorgesehen und diese mit Dichtungsmitteln ausgefüllt sind (Fig. 2 und 3). B. 7. Implementation according to claim 1, characterized in that the metal parts the implementation of one or more recesses produced by economical deformation provided and these are filled with sealing means (Fig. 2 and 3). B. Durchführung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (23, 24, 25, 26) ringförmig sind und kantenfreie, abgerundete Querschnitte haben (Fig. 2). execution according to claim 6, characterized in that the recesses (23, 24, 25, 26) are annular and have edge-free, rounded cross-sections (Fig. 2). 9. Durchführung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (38) schraubenförmig, z. B. als Gewinde mit abgerundetem Profil, ausgeführt sind (Fig. 3). 9. Implementation after Claim 6, characterized in that the recesses (38) are helical, e.g. B. are designed as a thread with a rounded profile (Fig. 3). 10. Durchführung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Dichtungsmittel Glas- und Emailflüsse oder Lot verwendet ist. 10. Bushing according to claim 6, characterized in that glass and enamel flows or solder is used. 11. Durchführung nachAnspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen und auch sonstigen freien Oberflächen durch aufgetragenes Dichtungsmaterial, z. B. Lot, abgedichtet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschriften Nr. 247 551, 282 853; Buch E. von Angerer: »Technische Kunstgriffe bei physikalischen Untersuchungen«, Braunschweig, 1939, S. 55, Zeilen 20 bis 30.11. Implementation according to claim 1, thereby characterized in that the end faces and other free surfaces through applied sealing material, e.g. B. solder are sealed. Considered Publications: Swiss Patents Nos. 247 551, 282 853; Book E. of Angerer: "Technical tricks in physical investigations", Braunschweig, 1939, p. 55, lines 20 to 30.