<Desc/Clms Page number 1>
L'invention concerne les montages de scellement du type 'comportant une soudure étanche aux gaz entre un élément matal- lique et un élément vitreux ou céramique et elle a pour but principal d'établir un tel montage de scellement dans lequel il est possible de réduire les contraintes développées dans l'élément céramique ou vitreux relativement faible sous l'effet (par exemple) d'une différence entre les dilatations thermiques des parties du montage de scellement ou de la structure qui le comporte ou sous l'effet de variations, pendant la fabrication, des dimensions des éléments du montage de scellement.
Selon l'invention, un montage de scellement comprend un élément vitreux ou céramique, ayant une face d'extrémité annulaire disposée pour porter contre une face correspondante d'un organe de terminaison du montage du scellement, et une bague de métal ayant
<Desc/Clms Page number 2>
des collerettes périphériques continues soudées de manière étanche aux gaz au dit élément vitreux ou céramique et à l'organe de terminaison respectivement et ayant aussi une partie intermé- diaire qui a une forme générale en U en coupe axiale, l'élasticité de la dite partie intermédiaire de la bague de métal permettant le mouvement de l'organe de terminaison et de l'élément vitreux ou céramique à la fois en direction axiale et en direction radiale.
Selon la nature de la structure dans laquelle doit être incorporé le-dit montage de scellement, le dit organe de terminaison peut prendre diverses formes et peut être un organe composite. De plus, dans une structure assemblée comportant le dit montage de scellement, le dit organe de terminaison peut ne pas être un organe séparé, mais être formé totalement ou en partie par les éléments de la dite structure : une telle construction peut être adoptée par exemple dans le montage de scellement pour un dispositif à décharge en arc qui constitue une forme d'exécution préférée de l'invention décrite en détails ci-après. L'expression "organe de-terminaison" utilisée dans le présent exposé englobe toutes ces formes. La matière de cet organe de terminaison dépend encore de l'appli- cation du montage de scellement mais sera habituellement un métal.
Un montage de scellement comportant application de .l'invention est adapté pour résister à la pression axiale et peut donc faire partie d'un récipient sous vide, particulièrement pour des appareils électriques. Ainsi, un autre aspect de l'invention consiste dans un récipient sous vide ayant un joint d'électrode ou de borne comportant application de l'invention définie ci-dessus. une application d'importance particulière se présente dans les dispositifs à décharge en arc comportant une cathode liquide ;
ainsi, un autre aspect de l'invention consiste en un dispositif à décharge en arc ayant
<Desc/Clms Page number 3>
une cathode liquide, dans lequel une plaque de cathode pour supporter la cathode liquide forme un organe de terminaison d'un montage de scellement selon l'invention, tel qu'on l'a défini ci-dessus, l'élément vitreux ou céramique du montage de scellement faisant partie de l'enveloppe du dispositif.
Dans l'application de cet aspect de l'invention. aux dispositifs à décharge en arc avec enveloppe de métal, le dit élément céramique ou vitreux peut être une bague dont la face d'extrémité annulaire éloignée de la plaque de cathode s'appuie contre une face correspondante d'une partie métallique de la dite enveloppe, une autre bague en métal élastique étant utilisée pour joindre l'élément céramique ou vitreux à la dite partie métallique de l'enveloppe qui forme un second organe de terminaison du montage de scellement.
L'invention consiste ainsi de façon générale en un montage de scellement perfectionné convenant particulièrement, bien que non exclusivement, aux dispositifs à décharge en arc et capable dans de telles applications de donner certains avantages constructifs qui seront exposés au cours de la description.
Selon la forme préférée de l'invention dans l'un quelconque de ses aspects exposés ci-dessus, l'axe de la partie en U de la coupe axiale de la bague de métal se trouve dans un plan parallèle au plan radial de la bague. La collerette de la bague qui est soudée à l'élément vitreux ou céramique peut être une coullerette annulaire dont le plan est parallèle au plan radial de la bague, cette collerette étant soudée à une face annulaire correspondante de l'élément vitreux ou céramique.
L'autre collerette de la bague est soudée de préférence à une collerette rigide faisant partie de l'organe de terminaison, la construction étant telle que l'assemblage final du montage de
<Desc/Clms Page number 4>
scellement est effectué par fixation de la collerette rigide aux autres parties de l'organe de terminaison.
. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dit élément vitreux ou céramique est un élément composite comprenant, d'une part, un organe principal céramique ou vitreux ayant une face annulaire à laquelle est soudée une face d'une collerette annulaire correspondante de la dite bague de métal pour former un joint en disque et, d'autre part, une bague de la même matière céramique ou vitreuse soudée à la face restante de la dite col- lerette. La dite bague céramique ou vitreuse constitue une "bague de compensation" puisqu'un de ses rôles est de compenser les contraintes dans le joint soudé,, La face annulaire libre de la dite bague de .compensation constitue la face annulaire d'extrémité de l'élément vitreux ou céramique, qui supporte la charge.
Une rondelle élastique peut être insérée entre la dite face annulaire d'extrémité et la surface contre laquelle elle est destinée à s'appuyer, afin de réduire la concentration d'efforts en des points hauts localisés sur les deux surfaces.
Selon une -caractéristique complémentaire de l'invention, dans un montage de scellement comportant l'élément céramique ou vitreux décrit au paragraphe précédent, la collerette de la dite bague de métal qui est soudée aux deux organes céramiques ou vitreux est en direction radiale de largeur moindre que les dits organes, l'intervalle entre les dits organes étant rempli de matière isolante qui peut être la matière de soudure du joint.
Une face du dit montage de scellement présente ainsi une surface ' isolante ininterrompue relativement longue.
Pour l'exécution de l'invention, on peut réaliser des jonctions étanches'aux gaz entre des surfaces de métal par soudure ou brasure. Des jonctions directes peuvent être effectuées entre une--surface de métal oxydé et une matière vitreuse telle que le verre qui mouille le métal quand elle est liquide, tandis
<Desc/Clms Page number 5>
que d'autres matières vitreuses et céramiques peuvent être soudées aux surfaces de métal par l'utilisation d'un agent de' soudage intermédiaire tel que le verre ou un métal de soudure.
On décrira ci-après des montages de scellement selon l'invention appliqués à un dispositif à dé. charge en arc à vapeur de mercure, en référence au dessin annexé dans lequel : la figure 1 est une vue extérieure de la partie inférieure du dispositif à décharge ; la figure 2 est une coupe suivant un plan axial d'une partie du système cathodique du dispositif à décharge ; et la figure 3 montre l'application de l'invention au montage d'une borne d'électrode pour un dispositif à décharge.
La figure 1 du dessin montre la partie inférieure du réservoir d'acier 10 du dispositif à décharge et le système cathodique qui est fixé au fond du réservoir. Le système cathodique comprend une plaque de cathode 11 supportant la cathode liquide de mercure (représentée en 30 à la figure 2), la plaque de cathode étant isolée du réservoir 10 au moyen d'un montage de scellement en disque 12 qui comporte un isolateur céramique 13. Le système cathodique comprend aussi un dispo- sitif d'allumage 14 et des ailettes de refroidissement 15 soudées à la plaque de cathode 11. On comprendra que, pour la clarté du dessin, on a supprimé à la figure 1 la plupart des ailettes 15.
La construction détaillée du système cathodique apparaît sur la figure 2 qui est une coupe transversale d'un côté du système cathodique, selon un plan axial. Sur la plaque de fond 17 du réservoir sont soudées une bague de pression
18, disposée pour absorber la poussée de compression du montage de scellement, et une bague de connexion 16 portant une col- lerette 19. Une collerette 20 de la bague d'étanchéité 21 du montage de scellement, en alliage élastique de fer-nickel-cobalt, est jointe par un cordon de soudure et.brasure au cuivre à la
<Desc/Clms Page number 6>
collerette 19.
La monture de la plaque de cathode comprend, de plus de la plaque de cathode 11, une bague de. pression semblage 22 et une collerette 23. L'élément composite céramique du montage de scellement en disque, qui est interposé entre les faces annulaires des bagues de pression 18 et 22, comprend la bague 13 formant isolateur céramique et les bagues de compensation 24 et 25. Chacune des bagues d'étanchéité en métal élastique 21 comporte une collerette annulaire 26 dont une face est soudée à une face annulaire de l'isolateur 13 ; l'autre face de la collerette 26 est soudée à une face annulaire de la bague de compensation correspondance 24 ou 25.
Les faces annulaires libres des bagues de compensation 24 et 25 constituent les faces d'extrémités annulaires de l'élément céramique composite et sont disposées pour s'appuyer, par l'intermédiaire de rondelles annulaires en fibre de verre 27, contre les faces annulaires correspondantes des bagues de pression 18 et 22.
Selon les termes utilisés précédemment pour décrire le montage de scellement, l'organe de terminaison supérieur du montage de scellement est un organe composite comprenant la bague de connexion 16, la bague de pression 18 et la collerette 19. De manière analogue, l'organe de terminaison inférieur est formé par la monture de la plaque de cathode comprenant la plaque de cathode 11, la bague de pression 22 et la collerette 23. Pendant la fabrication, les joints soudés entre les collerettes 20 des bagues d'étanchéité 21 et les collerettes fixes 19 et 23 sont réalisés par soudure et brasure avant que les collerettes 19 et 23 soient soudées à leurs éléments associés.
L'élément 31 de la figure 2 est un écran thermique cylindrique en matière isolante céramique ou vitreuse.
Chacune des bagues d'étanchéité en métal 21 est repliée pour former, en coupe axiale, une partie de forme générale en U à axe horizontal, analogue à un repli unique de souffiet,
<Desc/Clms Page number 7>
ce qui donner à la bague une élasticité suffisante pour permettre . un déplacement limité de l'élément céramique composite à la fois en direction radiale et en direction axiale. Ces bagues 21 sont en un alliage à faible dilatation dont le coefficient de dilatation thermique est très voisin de celui de la matière céramique de l'isolateur 13 et des bagues de compensation 24 et
25 pour toutes les températures auxquelles le montage de scellement peut être soumis quand le dispositif à décharge en arc est en fonctionnement. Dans cette construction, on utilise le verre comme agent de soudage intermédiaire entre le métal et les éléments céramiques.
On voit que la collerette annulaire
26 de chaque bague de métal 21 est de largeur moindre que l'isolateur 13 ou que les bagues de compensation. On ferme l'intervalle entre chaque bague de compensation et l'isolateur
13 sur la face interne du montage de scellement en permettant au verre de soudage de couler, comme indiqué en 28, dans l'intervalle quand on effectue la jonction entre la bague de métal 21 et les éléments céramiques. La surface interne du montage de scellement présente ainsi une surface isolante ininterrompue.
Afin de faciliter le montage du joint 12, chacune. des bagues 21 a une forme offrant un épaulement de mise en place qui, lors du montage, permet de la placer positivement par rapport à la bague de compensation correspondante. Un épaulement semblable pour la mise en place de l'isolateur 13 est assuré par une bague de positionnement 29 sertie sur chacune des bagues de métal 21
Quand le dispositif à décharge en arc est en service, la pression à l'intérieur du réservoir 10 est réduite à une valeur très faible.
La charge résultante de la pression atmosphérique sur la plaque de cathode 11, qui dans le cas de grands dispositifs peut être de l'ordre d'une tonne ou plus, est transmise . directement par les bagues de pression 18 et 22 à l'élément
<Desc/Clms Page number 8>
céramique composite comprenant l'isolateur 13 et les bagues de compensation 24 et 25. Ces parties présentent des résistances à la compression convenables pour résister à la charge. Un échauffement local des différentes parties du réservoir 10 et de la plaque de cathode 11 pendant le fonctionnement du dispositif entraîne des dilatations irrégulières et inégales des différentes parties du dispositif et il est nécessaire d'empêcher que les contraintes ainsidéveloppées soient transmises à l'isolateur 13.
Comme dans la construction représentée les bagues d'étanchéité en métal 21 ne supportent que les charges de compression dues à la différence des pressions à travers leurs surfaces, elles peuvent être en métal de faible épaisseur et recevoir une forme permettant un mouvement relatif limité, soit en direction radiale, soit en direction axiale, entre les bagues de pression et l'isolateur céramique composite sans transmettre de contraintes appréciables à celui-ci.
Un mouvement relatif de ces parties peut aussi être provoqué par des variations de l'effort de compression appliqué au montage de scellement, par exemple quand la différence de pression à travers la plaque de cathode 11 varie ; de telles variations de pression modifient l'épaisseur des rondel- les compressibles 27 en fibre de verre, dont le rôle est d'empêcher des concentrations locales de l'effort de compression sur des points hauts des surfaces portant la charge. L'élasticité.des bagues d'étanohéité 21 est suffisante pour absorber ces mouvements.
L'élasticité des bagues 21 est importante aussi pour absorber les tolérances de dimensions dans les éléments du montage de scellement pendant l'assemblage, puisque sans cette élasticité il serait impossible de combiner la soudure étanche au vide des divers joints avec un bon appui des bagues céramiques sur les bagues de pression en métal.
@ La monture de cathode représentée au dessin est peu profonde par rapport à son diamètre, ce qui établit un court trajet d'arc avec une chute de voltage corrélativement
<Desc/Clms Page number 9>
faible dans l'arc quand le dispositif à décharge est en fonctionnement. L'utilisation d'une simple plaque de cathode plate 11 économise la quantité de mercure 30 nécessaire pour constituer la cathode liquide et établit un chemin direct de transmission de chaleur de la cathode liquide 30 aux ailettes de refroidissement 15.
Le scellement en disque représenté à la figure 2 est destiné à résister à des forces axiales de compression. Dans les cas où il peut y avoir inversion de ces forces, par exemple dans les applications où la pression à l'intérieur du récipient peut s'élever au-dessus de la pression extérieure, ou bien quand le joint est disposé pour pénétrer vers l'intérieur dans le cas d'un récipient sous vide, on peut utiliser une construction de joint identique avec adjonction de moyens de serrage extérieurs pour que le montage de scellement ne soit jamais soumis à un effort de tension. Un exemple particulier de cette construction est représenté à la figure 3 qui montre la coupe d'un joint utilisé pour supporter une électrode à l'intérieur d'un récipient sous vide ou sous pression.
La comparaison de cette figure avec la figure 2 montre que les montages de scellement sont en fait identiques et on a donné aux parties correspondantes les mêmes chiffres de référence ; cependant, dans cette forme d'exécution de l'invention, l'organe de terminaison supérieur du montage de scellement comporte une collerette 32 d'un support d'électrode
33 avec borne extérieure 34 et à cette collerette sont soudées la bague de pression 22 et la collerette 23. Le joint est ,maintenu en compression dans toutes les circonstances par une plaque de pression 35 retenue vers le bas par des boulons 36 munis d'un isolement électrique 37.
La force de compression appliquée doit être suffisante non seulement pour surmonter toutes forces dues à la pression à l'intérieur du récipient, mais encore pour surmonter toutes forces dues aux moments déflexion sur l'or-
<Desc/Clms Page number 10>
gane 33 qui sans cela pourrait soumettre le montage à des forces locales de tension.
Bien qu'on ait décrit l'invention en référence au dessin annexé sous une forme dans laquelle on utilise des organes isolants céramiques pour former des joints en disque, on comprendra que dans certaines applications l'invention peut être appliquée à des scellements utilisant des isolateurs vitreux tels que le verre ou à des scellements dans lesquels des dispositions de joints en disque ne sont pas employées.
REVENDICATIONS
1. Un montage de scellement comprenant un élément vitreux ou céramique, ayant une face d'extrémité annulaire disposée pour porter directement ou indirectement contre une face correspondante d'un organe de terminaison du montage de scelle- ment, et une bague de métal ayant des collerettes périphériques continues soudées de manière étanche aux gaz au dit élément vitreux ou céramique et à l'organe de terminaison respectivement et ayant aussi une partie intermédiaire qui a une forme générale en U en coupe axiale, l'élasticité de la dite partie intermédiaire de la bague de métal permettant un mouvement relatif de l'organe de terminaison et de l'élément vitreux ou céramique à la fois en direction axiale et en direction radiale.
<Desc / Clms Page number 1>
The invention relates to sealing arrangements of the type comprising a gas-tight weld between a material element and a glass or ceramic element and its main object is to provide such a sealing arrangement in which it is possible to reduce the stresses developed in the relatively low ceramic or glass element under the effect (for example) of a difference between the thermal expansions of the parts of the sealing assembly or of the structure which comprises it or under the effect of variations, during the manufacture of the dimensions of the elements of the sealing assembly.
According to the invention, a sealant assembly comprises a glassy or ceramic element, having an annular end face disposed to bear against a corresponding face of a termination member of the sealant assembly, and a metal ring having
<Desc / Clms Page number 2>
continuous peripheral flanges welded in a gas-tight manner to said glassy or ceramic element and to the termination member respectively and also having an intermediate part which has a general U-shape in axial section, the elasticity of said part intermediate of the metal ring allowing movement of the termination member and the vitreous or ceramic element both in the axial direction and in the radial direction.
Depending on the nature of the structure in which said sealing assembly is to be incorporated, said termination member may take various forms and may be a composite member. In addition, in an assembled structure comprising said sealing assembly, said termination member may not be a separate member, but be formed totally or in part by the elements of said structure: such a construction can be adopted for example. in the sealing fixture for an arc discharge device which constitutes a preferred embodiment of the invention described in detail below. The term "terminator" used in the present disclosure encompasses all of these forms. The material of this termination member will still depend on the application of the sealant but will usually be a metal.
A sealing fixture comprising the application of the invention is adapted to resist axial pressure and can therefore be part of a vacuum container, particularly for electrical appliances. Thus, another aspect of the invention consists of a vacuum container having an electrode or terminal seal comprising the application of the invention defined above. an application of particular importance is in arc discharge devices comprising a liquid cathode;
thus, another aspect of the invention is an arc discharge device having
<Desc / Clms Page number 3>
a liquid cathode, in which a cathode plate for supporting the liquid cathode forms a terminating member of a sealing assembly according to the invention, as defined above, the vitreous or ceramic element of the sealing assembly forming part of the enclosure of the device.
In the application of this aspect of the invention. in arc discharge devices with a metal envelope, said ceramic or glass element may be a ring whose annular end face remote from the cathode plate bears against a corresponding face of a metal part of said envelope , another resilient metal ring being used to join the ceramic or glassy element to said metal part of the casing which forms a second termination member of the seal assembly.
The invention thus generally consists of an improved sealing assembly suitable particularly, although not exclusively, for arc discharge devices and capable in such applications of giving certain constructive advantages which will be explained during the description.
According to the preferred form of the invention in any of its aspects set out above, the axis of the U-shaped portion of the axial section of the metal ring lies in a plane parallel to the radial plane of the ring. . The collar of the ring which is welded to the vitreous or ceramic element may be an annular coullerette the plane of which is parallel to the radial plane of the ring, this collar being welded to a corresponding annular face of the vitreous or ceramic element.
The other collar of the ring is preferably welded to a rigid collar forming part of the termination member, the construction being such that the final assembly of the assembly of
<Desc / Clms Page number 4>
sealing is carried out by fixing the rigid collar to the other parts of the termination member.
. According to another characteristic of the invention, said vitreous or ceramic element is a composite element comprising, on the one hand, a ceramic or vitreous main member having an annular face to which is welded one face of a corresponding annular flange of the said metal ring to form a disc seal and, on the other hand, a ring of the same ceramic or glass material welded to the remaining face of said collar. Said ceramic or vitreous ring constitutes a "compensation ring" since one of its roles is to compensate for the stresses in the welded joint ,, The free annular face of said compensation ring constitutes the annular end face of the. vitreous or ceramic element, which supports the load.
An elastic washer can be inserted between said annular end face and the surface against which it is intended to rest, in order to reduce the concentration of forces at high points located on the two surfaces.
According to a complementary -characteristic of the invention, in a sealing assembly comprising the ceramic or glass element described in the previous paragraph, the flange of said metal ring which is welded to the two ceramic or glass elements is in the radial direction of width less than said members, the gap between said members being filled with insulating material which can be the solder material of the joint.
One face of said sealing assembly thus has a relatively long uninterrupted insulating surface.
For carrying out the invention, gas-tight joints can be made between metal surfaces by welding or soldering. Direct junctions can be made between an oxidized metal surface and a vitreous material such as glass which wets the metal when it is liquid, while
<Desc / Clms Page number 5>
that other glassy materials and ceramics can be welded to metal surfaces by the use of an intermediate welding agent such as glass or welding metal.
Sealing arrangements according to the invention applied to a thimble device will be described below. mercury vapor arc charge, with reference to the accompanying drawing in which: Figure 1 is an exterior view of the lower part of the discharge device; FIG. 2 is a section on an axial plane of part of the cathode system of the discharge device; and FIG. 3 shows the application of the invention to the mounting of an electrode terminal for a discharge device.
Figure 1 of the drawing shows the lower part of the steel tank 10 of the discharge device and the cathode system which is fixed to the bottom of the tank. The cathode system comprises a cathode plate 11 supporting the liquid mercury cathode (shown at 30 in Figure 2), the cathode plate being isolated from the reservoir 10 by means of a disc seal assembly 12 which includes a ceramic insulator. 13. The cathode system also includes an ignition device 14 and cooling fins 15 welded to the cathode plate 11. It will be understood that, for clarity of the drawing, most of the fins have been omitted in Figure 1. 15.
The detailed construction of the cathode system appears in Figure 2 which is a cross section of one side of the cathode system, taken in an axial plane. A pressure ring is welded to the bottom plate 17 of the tank
18, arranged to absorb the compressive thrust of the sealing fixture, and a connecting ring 16 carrying a collar 19. A flange 20 of the sealing ring 21 of the sealing fixture, of resilient iron-nickel alloy. cobalt, is joined by a bead of solder and copper braze to the
<Desc / Clms Page number 6>
collar 19.
The cathode plate mount comprises, in addition to the cathode plate 11, a ring. pressure appearance 22 and a flange 23. The ceramic composite member of the disc seal assembly, which is interposed between the annular faces of the pressure rings 18 and 22, comprises the ring 13 forming the ceramic insulator and the compensating rings 24 and 25 Each of the resilient metal sealing rings 21 comprises an annular flange 26, one face of which is welded to an annular face of the insulator 13; the other face of the collar 26 is welded to an annular face of the corresponding compensation ring 24 or 25.
The free annular faces of the compensation rings 24 and 25 constitute the annular end faces of the composite ceramic element and are arranged to rest, by means of annular glass fiber washers 27, against the corresponding annular faces. pressure rings 18 and 22.
In the terms used previously to describe the seal assembly, the upper termination member of the seal assembly is a composite member comprising the connection ring 16, the pressure ring 18 and the flange 19. Similarly, the member lower termination is formed by the cathode plate mount comprising the cathode plate 11, the pressure ring 22 and the flange 23. During manufacture, the welded joints between the flanges 20 of the sealing rings 21 and the flanges fixed 19 and 23 are produced by welding and brazing before the flanges 19 and 23 are welded to their associated elements.
The element 31 of FIG. 2 is a cylindrical heat shield made of ceramic or vitreous insulating material.
Each of the metal sealing rings 21 is folded back to form, in axial section, a generally U-shaped part with a horizontal axis, similar to a single bellows fold,
<Desc / Clms Page number 7>
which will give the ring sufficient elasticity to allow. limited displacement of the composite ceramic member both radially and axially. These rings 21 are made of a low-expansion alloy, the thermal expansion coefficient of which is very close to that of the ceramic material of the insulator 13 and of the compensation rings 24 and
25 for all temperatures to which the seal fixture may be subjected when the arc discharge device is in operation. In this construction, glass is used as an intermediate welding agent between the metal and the ceramic elements.
We see that the annular collar
26 of each metal ring 21 is smaller in width than the insulator 13 or the compensation rings. We close the gap between each compensation ring and the insulator
13 on the internal face of the sealing fixture allowing the solder glass to flow, as indicated at 28, in the interval when the junction between the metal ring 21 and the ceramic elements is made. The inner surface of the sealing assembly thus has an uninterrupted insulating surface.
In order to facilitate the assembly of the seal 12, each. of the rings 21 has a shape offering an installation shoulder which, during assembly, allows it to be placed positively with respect to the corresponding compensation ring. A similar shoulder for the installation of the insulator 13 is provided by a positioning ring 29 crimped on each of the metal rings 21
When the arc discharge device is in use, the pressure inside the tank 10 is reduced to a very low value.
The resulting atmospheric pressure load on the cathode plate 11, which in the case of large devices may be on the order of a ton or more, is transmitted. directly by the pressure rings 18 and 22 to the element
<Desc / Clms Page number 8>
composite ceramic comprising the insulator 13 and the compensation rings 24 and 25. These parts have suitable compressive strengths to withstand the load. Local heating of the different parts of the reservoir 10 and of the cathode plate 11 during the operation of the device causes irregular and uneven expansions of the different parts of the device and it is necessary to prevent the stresses thus developed from being transmitted to the insulator 13. .
As in the construction shown the metal sealing rings 21 only withstand compressive loads due to the difference in pressures across their surfaces, they can be made of thin metal and be shaped to allow limited relative movement, either in the radial direction, or in the axial direction, between the pressure rings and the composite ceramic insulator without transmitting appreciable stresses to the latter.
Relative movement of these parts can also be caused by variations in the compressive force applied to the seal assembly, for example when the pressure difference across the cathode plate 11 varies; such pressure variations alter the thickness of the compressible fiberglass washers 27, the role of which is to prevent local concentrations of compressive stress at high points of the load bearing surfaces. The elasticity of the etanoheity rings 21 is sufficient to absorb these movements.
The elasticity of the rings 21 is also important in order to absorb the dimensional tolerances in the elements of the sealing fixture during assembly, since without this elasticity it would be impossible to combine the vacuum tight welding of the various joints with a good support of the rings. ceramics on the metal pressure rings.
@ The cathode mount shown in the drawing is shallow compared to its diameter, which establishes a short arc path with a corresponding voltage drop.
<Desc / Clms Page number 9>
low in the arc when the discharge device is in operation. The use of a simple flat cathode plate 11 saves the amount of mercury 30 needed to make up the liquid cathode and establishes a direct heat transfer path from the liquid cathode 30 to the cooling fins 15.
The disc seal shown in Figure 2 is intended to resist axial compressive forces. In cases where there may be reversal of these forces, for example in applications where the pressure inside the container may rise above the outside pressure, or when the seal is arranged to penetrate towards the In the case of a vacuum container, an identical seal construction can be used with the addition of external clamping means so that the sealing assembly is never subjected to a tensile force. A particular example of this construction is shown in Figure 3 which shows the cross section of a gasket used to support an electrode inside a vacuum or pressure vessel.
Comparison of this figure with figure 2 shows that the sealing fixtures are in fact identical and the corresponding parts have been given the same reference numbers; however, in this embodiment of the invention, the upper termination member of the sealing assembly has a flange 32 of an electrode holder
33 with external terminal 34 and to this flange are welded the pressure ring 22 and the flange 23. The gasket is, maintained in compression in all circumstances by a pressure plate 35 held down by bolts 36 provided with a electrical insulation 37.
The compressive force applied must be sufficient not only to overcome any forces due to the pressure inside the container, but also to overcome any forces due to the deflection moments on the body.
<Desc / Clms Page number 10>
gane 33 which otherwise could subject the assembly to local tension forces.
Although the invention has been described with reference to the accompanying drawing in a form in which ceramic insulating members are used to form disc seals, it will be understood that in some applications the invention may be applied to seals using insulators. vitreous such as glass or to seals in which disc seal arrangements are not employed.
CLAIMS
1. A sealing fixture comprising a glassy or ceramic member, having an annular end face disposed to directly or indirectly bear against a corresponding face of a termination member of the sealing fixture, and a metal ring having continuous peripheral flanges welded in a gas-tight manner to said glass or ceramic element and to the termination member respectively and also having an intermediate part which has a general U-shape in axial section, the elasticity of said intermediate part of the metal ring allowing relative movement of the termination member and the glassy or ceramic element both in the axial direction and in the radial direction.