DE1639416C2

DE1639416C2 - Hochspannungsfester Röhrenfuß für Elektronenröhren und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE1639416C2
Application number: DE19681639416
Authority: DE
Inventors: Friedrich 8000 Muenchen Stark
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1968-02-26
Filing date: 1968-02-26
Publication date: 1974-11-21
Also published as: GB1194527A; DE1639416B1

Description

Die Erfindung betrifft einen hochspannungsfestcn Röhrenfuß für Elektronenröhren, mit über Keramikhülsen gegen einen metallischen Röhrenfußbodcn isolierten und vakuumdicht durch diesen nach außen geführten Elektrodennnschlußstiften, wobei die Keramikhiilscn über eine Metallkappe mit den Elektrodcnanschlußstiftcn verlötet sind.

Es ist beispielsweise von Wanderfeldröhren her bekannt, die den Röhrenfuß durchsetzenden Elektrodenanschlußslifte nach der Mctall-Keramik-Technik auf der metallischen Röhrenfußplatte zu isolieren.

AIh Isolierkörper dienen dabei Keramikbuchsen, die auf einem Teilkreis in Bohrungen des Röhrenfuße·, auf der einen Seite vakuumdicht eingelötet und auf der anderen Seite (atmosphHrenseitig) über eine Me-

s tallkappe mit den Durchführiingsstiften ebenfalls vakuumdicht verlötet sind. Koaxial zu diesem Teilkreis befindet sich meistens ein zum Evakuieren der Röhre dienendes Pumprohr, sowie ein am Außenumfang etwas hochgezogener Fußflansch, der ge-

meinsam mit dem Röhren fußboden d-s Gegenelektrode zu den Durchführungen bildet. Die Durchführungsstifte unterscheiden sich potentialmäßig im allgemeinen nicht sehr, so daß sie alle gegenüber der Umgebung (Flatiicb, Pumprohr) hoch isoliert sein

sollen. Normalerweise reicht eine Keramikbuchse als Isolierung aus, besonders dann, wenn sie entsprechend dimensioniert werden kann.

In manchen Fällen, insbesondere dann, wenn die Be!riebsspanntinc zwischen den Dt.-.. hiührungen und der Umgebung sehr hoch ist (^r IO kV) und außerdem die Dimensionen bezüglich der Durchführungslängen und des Röhrenfußdurchmessers aus anderen Gründen stark einaeengt sind, kann die Forderuni; nach einer überschlagsicheren und koronafesten Isolation nicht allein durch eine komplizierte Keramikformbuchse gelöst werden.

Die Erfindung hat sich nun die Aufgabe gestellt. für einen hochspannungsfesten Röhrenfuß der eingangs erwähnten Art eine überschlagssicherc und koronafestc Isolation anzugeben, die zugleich einfach im Aufbau und in der Herstellung ist. Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß jeder Elekirodenanschlußstift einzeln mit einem Kunstharzmantc! luftspaltfrei umgössen ist, der aus einer Kiinstharzhülse und einem den verbleibenden Innenraum zwischen Kiinstharzhülse und Elekirodenanschlußstift ausfüllenden Verguß besteht, wobei die Kunsiharzhülse durch eine Vergußschicht auf dem Röhrenfußboden fixiert ist. Gemäß einer Weiterbil-

4= dung der Erfindung soll dabei der Kunstharzmantel aus einer Epoxydverbindung mit wenigstens 2 Epoxydgruppen im Molekül bestehen, die gegebenenfalls in Gegenwart von an sich bekannten Beschleunigern. Füllstoffen und Oxidationssiabilisatoren unter Verwendung von sauren Estern als Flcxibilisicrungsmitlcl umgesetzt werden, wobei entsprechend der Lehre des älteren Patents 1520 769 an sich bekannte saure Ester, die im Molekül 2 — vorzugsweise 3 oder mehr — Carboxydfunktionen und als wesentliches Molekülelemcni aliphatische C-Ketten mit einer Gliederzahl > 4 aufweisen, zusammen mit Dicarbonsäurc-Anhydriden mit den Epoxydverbindungen umgesetzt weiden. Diese speziellen Kunstharze, die nach der Lehre des obengenannten Patents I 520 769 und insbesondere nach einem i.'Clicbigcn der darin enthaltenen Ausführungsbeispidc aufgebaut sein können. werden im folgenden mit der bei der Herstellern! üblichen Kurzbezeichnung V 7 abgekürzt.

Die relativ kleinen radialen Luftabständc zwischen den Diirchführungsstiften und den als Gegenclcktrnden dienenden Teilen des Röhrenfußes werden dabei wegen der hohen Durchschlagfestigkeit des V 7 nur zum Teil für das Vergießen benötigt, so daß eine noch relativ große Luftstrecke übrigbleibt, die eine ausreichende Korona-Festigkeit garantiert. Wegen des viel kleineren r ~ 3,5 von V 7 gegenüber Keramik (/ ~ 8) ist der Spannungsantcil innerhalb des V 7-Mantcls wesentlich größer als bei einer gleich dicken

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Es werden deshalb zentrisch über die Purchführungsstifte vorgefertigte V 7-Hülsen gesteckt und dann der RöhrenfuUbQden etwa I mm hoch mit V / ausgegossen. Beim Aushiirten der Bodenschicht weraen die Hülsen fest in der Schicht verankert. Anschließend können die verbleibenden Zwischenräume zwischen der Innenfläche der Hülse und den Auuenflächen der Durchführungsstifte mit V 7 ausgegossen werden, ohne daß die flüssige Masse unten ^m^~ i d h die

Keramikhülhc, d.h. die eine Koronn-Entladung bewirkende Feldstärke innerhalb der verbleibenden Luftstrecke ist entsprechend geringer. Auf Grund der guten Haftfestigkeit von V 7 auf Keramik und Metall sind die entsprechenden Teile der Durchführungsstifte praktisch luftspultfrei mit dem V 7-Kun»tharzmantel zu vereinigen, so daß dann als Isolationsstrccke zwischen dem Kappenrand der Durchführung und dem

Röhrenfußboden nicht der — einen Umweg bilden-

de — Kriechweg entlang der Oberfläche der Keramik- 10 quellen kann. Vorzugsweise werden auch die vo£ buchse, sondern die direkte Strecke im kompakten Durchführungsstiften ausgehenden .isolierten^ V 7-MateriaI mit ihrer viel höheren Durchschlagfestigkeit (> 20 kV/mm) eingesetzt werden kann. Andere Materialien, z. B. aufgeschobene und aufgepreßte

Teflon-Buchsen sind bereits bei Temperaturen von 15 Die bei der Aushärte-Temperatur von etwa 9U dis 120 C nicht geeignet, da bei diesen Temperaturen 120⁰C infolge des effektive^ ^R^^ktl°^^s"^sf "*£?£" der Preß-Sitz nicht aufrechterhalten werden kann. " "

Ähnlich ist es bei Verwendung von Schrumpfschläuchen, bei denen ebenfalls Luftspalt unumgänglich

noch einige Millimeter tief in den Kunstharzmantei eingegossen, um auch die Lötstellen zwischen den Stiften und den Kabeln gegen Überschläge zu r~ ~™

(Vernetzung) auftretenden Druckspannung bleiben nach dem Aushärten dauernd erhalten. Der gesamte Druck der fertigen Anordnung unterhalb der Aussind. Ähnliche Schwierigkeiten ergeben sich bei Span- ao härte-Tempcratur summiert sich aus dem Reaktions-

nungen oberhalb 10 kV und Dauertemperaturen von schwund der Eingußmasse und aus dem Temperatur 120 bis 140¹C, wie sie bei Röhrenfüßen häufig gefordert werden, auch bei anderen Materialien. So
wird beispielsweise vakuumverg.jssener Silikon

schwund von EingußmdSv.e und Hülse; oberhalb der Aushärte-Temperatur ist nur noch der Reaktionsschwund der Eingußmasse als Druckspannung zur

Kautschuk, der in der Elektrotechnik häufig zu Iso- 25 Verhinderung von Luftspalten wirksam. Die Hülse lierzweckcn eingesetzt wird, bereits nach kurzer Zeit ist wegen der fehlenden Druckspannung mit der liepolimerisicrt, was sich darin äußert, daß unter
Luftabschluß der Kautschuk von innen nach außen
verflüssigt wird.

Es ist an sich bekannt, zur günstigen Beeinflussung 3°
der elektrischen Potentialverteilung innerhalb und
außerhalb eines elektrischen Isolierkörpers diesen aus
dielektrischen Schichten verschiedener Dielektrizitätskonstanten (DK) aufzubauen (vgl. hierzu die deut- . — _o

sehe Auslegeschrift 1 045 499). Aus dieser deutschen 35 bleibt die Elastizität dauernd erhalten, so daß die Auslegcsehrift ist es darüber hinaus bekannt, den auf die Mctail-Keramik-Verbindung ausgeübte Druck-Isolierkörper ohne Lufteinschlüsse aus Gießharz zu spannung auch bei den hohen Betriebstemperaturen bilden, wobei eine leiternahe Schicht eine höhere keine Alterung erfährt oder gar aufgehoben wird, Dielektrizitätskonstante, eine leiterfernc Schicht eine wodurch schädliche Luftspalt zwischen den Durchgeri-gerc Dielektrizitätskonstante aufweist. Dabei ist 40 führungsstiften und der AusgulSmassc entstehen

lOL YY ^, t^-l I uk>i iviiiviiuvii w . „_.....

Außenfläche des Eingußzyünders echt geschichtet. Durch Aufrauhen der Hülseninnenseite kann eine gute Verankerung der Schichten erreicht werden.

Um den Temperaturschwund des Kimstharzmantels klein zu halten, werden der V 7-Masse voi dem Vergießen etwa 50"Ό Masseteilchen kleiner Ausdehnung, z. B. Quarzmehl, beigemischt. Durch die spezielle Zusammensetzung des V 7-Kunstharzmantels

im Fall der Isolation eines Leiters gegen ein Gehäuse der zwischen Leiter und Gehäuse vorhandene Hohlraum von Gießharzmassen unterschiedlicher Dielektrizitätskonstanten ausgefüllt, während sich bei der vorliegenden Erfindung im feldstärkemäßie kritischen 45 Bereich um den Kappenrand nur Kunstharz einer einzigen Dielektrizitätskonstanten befindet.

Weiterhin ist e.» zur Erhöhung der Isolierungseigenschaften einer Hochspannungsdiirchfülming aus der

könnten.

An Hand des in der Figur der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung nachstehend erläutert werden.

Die Figur zeigt dabei schematisch die atmosphärenseitigc Anordnung eines Durchführungsstifts durch den Röhrenfußboden 1. Der in einer Kcramikhülse 2 verlaufende Durchführungsstil't 3, der über die Metallkappe 4 vakuumdicht mit der Keramik verbunden

deutschen Ausbacschrift I 162 Wl an sich bekannt. 50 ist, ist über ein isoliertes Kabel 5 mit einem entsprecincn von einer ersten, thermoplastischen Glimmer- chcndcn Pol einer äußeren Vcrsorgungsqucllc vcrplä'tchen-Isolierschichl umgebenen Leiter mit aus- blinden. Um in Richtung der eingezeichneten Pfeile härtbarem Gießharz zu versehen. verlaufende Luft-Überschläge zwischen der Metall-

Auf Grund der abweichenden Ausdchnungskocffi- kappe 4 und dem Pumprohr 6 und dem Röhrenfuß-/ienten zwischen dem Material des Kiinstharzmantcls 55 boden 1 einerseits, sowie /wischen dor Metallkappe

und dem Röhrenfußboilen 1 üher Kriechstrecken an der Ker.'imikobcrlläche zu vermeiden, ist die gesamte Anordnung criindimiisgemäß mit einem V 7-Schutz-

iieiragi, Kann inn uci ei iiiiuuiiysgLiiuiMi: i.im/i.in-> uum mantel umgössen. Dieser besteht aus einer vorgefcrder Durchführungen angewendet werden. Bei dem 60 tigtcn Hülse 7, die durch eine Vergußsehicllt 8 auf dadurch entstehenden Prcß-Sitz treten nur Druck- dem Röhienfußbodcn fixiert wurde und deren Inncnspannungcn an der Mclall-Keramik-Lölung auf. je- raum 9 anschließend mit V 7 ausgegossen wurde, doch keine Zugspannungen. Der gesamte Fuß kann wobei den aus V 7-Material bestehenden Teilen ein nicht vergossen werden, da sich sonst an der dem Anteil ein Quar/mchl beigemischt ist. Da auch die Pumprohr zugekehrten Seite der Kunsth-'.rzmantcl 65 Lot- oder Ancjuetschslcllc zwischen dem isolierten von den Metall-Keramik-Durchführungen ablösen Kabel S und dem Durchführungsstift 3 in den V 7-würdc. Hinzu kiimc noch eine die Durchführung bc- Verguß mit ei η bezöge η ist, sind auch von dieser Seite lastende Druck■soannung nach innen. her keine Überschläge zu befürchten.

— der Ausdehnungskoeffizient von V 7 beträgt etwa 250 '·■ 10 '· — und der Mclall-Kcramik-Anordnim- »cn, deren Ausdehnungskoeffizient etwa 50 IO ' beträgt, kann nur der crfindungsgcmäße Einzclverguß

Bei Reparaturen kann der V 7-Verguß mit Hilfe einer Spczialbcize leicht entfernt und in einem neuen Vergieße- und Aushciz.vorgang wieder angebracht werden.

Wegen des relativ kleinen .--Werts von V 7 liegt zwischen der Außenfläche der Hülse 7 und dem Pumprohr 6 eine wesentlich geringere Spannung als bei einer entsprechenden Keramikhiilse, so dal.< auch keine schädlichen Korona-l:ntladungen zu befürchten sind, l-.ine entsprechend geformte Keramik-Huchse. vsvlclie seitlich entlang dem Durclifülmmgs- >liΠ nach oKn gezogen wäre, ist dagegen wegen der Miirkeren Koiona-I Entladung und vor allem auch wegen tier sich summierenden technologischen Schwierigkeiten zur Lösung der Aufgabe der I^:.rl'induni: ungeeignet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

I 639416 Patentansprüche:

1. HochspnnnungsTester Röhrenfuß für Elektronenrühren, mit über Keramikhülsen gegen einen metallischen Röhrenfußboden isolierten und vakuumdicht durch diesen nach außen geführten Elektrodenanschlußstiftcn, wobei die Keramikhülsen über eine Metallkappe mit den Elektrodenanschlußstiften verlötet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Elektrodenanschlußslift (2, 3, 4) einzeln mit einem Kunstharzmantel luftspaltfret umgössen ist, der aus einer Kunstharzhülse (7) und einem den verbleibenden Innenraum (9) zwischen Kunstharzhülse (7) unJ Elektrodenanschlußstift ausfüllenden Verguß besteht, wobei die Kunstharzhülse (7) durch eine Vergußschicht (8) auf dem Röhrenfußboden (1) fixiert ist.

2. Hochspannungsfester Röhrenfuß nach PatentanspiLch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunstharzmantel aus einem Mehrkomponenten-Epoxydharz mit einem speziellen Flexibilisator besteht, bei dessen Herstellung die Epoxydverbindung mit wenigstens zwei Epoxydgrup,<en im Molekül, gegebenenfalls in Gegenwart von an sich bekannten Beschleunigern, Füllstoffen und Oxydations-Stabilisatoren mit sauren Estern aus Flexibilisierungsmitteln umgesetzt werden, wobei an sich bekannte saure Estern, die im Molekül wenigsten· zwei — vorzugsweise drei oder mehr — Carboxyd-Funktionen und als wesentliches Molekülelcnunt aü^hatische C-Ketten mit einer Gliederzahl ~> 4 auf· eisen, zusammen mit Dicarbonsäure-Anhydriden mit den Epoxyd-Verbindungen umgesetzt werden.

3. Hochspanniingsfester Röhrenfuß nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Epoxydharz Quarzmehl, vorzugsweise zu 50% beigemischt ist.

4. Verfahren zur Herstellung eines hoclispannungsfcsten Röhrenfußes nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß über die Elektrodcnanschlußstiftc (2, 3, 4) vorgefertigte Kunstharzhülsen (7) geschoben und durch teilweises Ausgießen (8) des am Rand einige mm hochgezogenen Röhrenfußbodens fixiert werden und daß anschließend die verbleibenden Zwischenräume (9) zwischen den Stiften (2. 3. 4) und den Hülsen mit dem Kunstharz ausgegossen und ausgehärtet werden.