DE1088121B

DE1088121B - Vakuumdichte Durchfuehrung fuer elektrische Leitungen

Info

Publication number: DE1088121B
Application number: DEE14048A
Authority: DE
Inventors: Ing Alfred Wurmb; Josef Fischer
Original assignee: Electrovac Hacht & Huber O H G
Current assignee: Electrovac Hacht & Huber O H G
Priority date: 1957-04-26
Filing date: 1957-04-26
Publication date: 1960-09-01

Description

Zur vakuumdichten Durchführung elektrischer Leiter durch Metallteile, insbesondere Wandteile von Metallgehäusen, werden häufig sogenannte Druckglasdurchführungen verwendet, die aus einem den Leiter umschließenden Glaskörper bestehen, auf welchen der äußere, den Glaskörper einschließende Metallkörper dauernd einen nach innen gerichteten Druck ausübt. Diese nach dem Druckglasprinzip hergestellten Glasdurchführungen zeichnen sich bekanntlich durch eine sehr gute mechanische Festigkeit und große Temperaturwechselbeständigkeit aus.

Glasdurchführungen, bei denen Leiter, Glaskörper und umschließendes Metall stofflich so aufeinander abgestimmt sind, daß ein vakuumdichter Verschluß durch das gleichartige Dehnungsverhalten dieser Teile, jedoch ohne eine nennenswerte gegen den Mittelpunkt der Durchführung gerichtete. Pressung erzielt wird, sind bekannt. Bei Druekglasdurchführungen ist es bekannt, eine rein konzentrische oder eine zentrischsymmetrische Anordnung von Leiter, Glaskörper und diesen umschließender Metallfassung auszuführen. Zwei Formen von derartigen bekannten Druekglasdurchführungen sind in den Fig. la und Ib der Zeichnung dargestellt. Der ebenfalls bekannte Fall einer Druckglasdurchführung mit kreisrundem Glaskörper und einigen in einer Ebene angeordneten Leitern ist in Fig. 1 c gezeigt.

Es treten jedoch Herstellungsschwierigkeiten auf, sobald von den vorerwähnten Formen abgewichen wird. So ist es bisher nicht gelungen, eine Druckglasdurchführung herzustellen, bei der sich gemäß Fig. 2, ein einen rechteckigen Querschnitt aufweisender Durchführungsleiter in einem plattenförmigen runden (Fig. 2 a) oder eine längliche Form (Fig. 2 b) aufweisenden Druckglaskörper befindet oder bei der gemaß Fig. 3, durch einen eine gestreckte Form aufweisenden Druckglaskörper mehrere Leiter von rundem (Fig. 3 a) oder rechteckigem Querschnitt (Fig. 3 b und 3 c) durchgeführt sind. Von diesen letztgenannten Ausführungsformen sind, besonders, solche gemäß Fig. 3 a und 3 c wertvoll, wenn sie, etwa entsprechend Fig. 4 vervielfacht, als lösbare Steckverbindungen dienen, wobei die Durchführungsleiter selbst als Steckerstifte dienen und über ein an die äußere Metallumrandung angelötetes Metallgehäuse die gesamte darin luftdicht eingeschlossene elektrische Apparatur, z. B. ein Mehrfachrelais, tragen. Versuche, Druekglasdurchführungen in einer den Fig. 2 und 3 ähnlichen Art herzustellen, scheiterten daran, daß sich innerhalb der Druckglaskörper Haarrisse bildeten, für deren Auftreten jedoch eine Gesetzmäßigkeit nicht erkennbar war.

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, diese Schwierigkeiten zu beseitigen und Druekglasdurchführungen zu schaffen, bei denen der Glas-Vakuumdichte Durchführung
für elektrische Leitungen

Anmelder:
Electrovac Hacht & Huber o. H. G., Wien

Vertreter; Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls und Dipl.'-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann,

Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2

Ing. Alfred Wurmb, Wien,

und Josef Fischer, München,

sind als Erfinder genannt worden

körper und/oder der Leiter eine von der Kreisform abweichende Begrenzungslinie aufweisen können. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, einwandfreie, den Bauformen nach den Fig. 2 und 3 oder Varianten derselben entsprechende Druekglasdurchführungen herzustellen, die also hinsichtlich Form und Anzahl der durch einen einzigen Glaskörper durchgeführten Leiter ein beträchtliches Ausmaß an Konstruktionsfreiheit lassen, was namentlich im Zusammenhang mit dem Streben nach Verkleinerung elektrischer Geräte und damit verbunden auch mit einer wünschenswerten Verkleinerung der Durchführungen beträchtliche Vorteile bietet.

. Es sei bemerkt, daß Durchführungen, bei denen, wie weiter oben bereits erwähnt wurde, Glas- und Metallteile ihrem Wärmedehnungsverhalten nach aufeinander abgestimmt sind, bereits in Bauformen bekanntgeworden sind, welche jenen der.Fig. 2 und 3 ähnlich sind. Diese Durchführungen erfordern jedoch teure Speziallegierungen und können daher hinsichtlich ihres Preises nicht mit Druekglasdurchführungen, die als Massenartikel bezeichnet werden müssen, in Vergleich gesetzt werden. Daher bestand nach wie vor ein Bedürfnis auf Druekglasdurchführungen entsprechend den aus Fig. 2 und besonders aus Fig. 3 ersichtlichen Formen in einer solchen Massenartikeln gerecht werdenden Preislage.

Durch eingehende Versuche ist nun festgestellt worden, daß man einwandfreie Druekglasdurchführungen der eben genannten Art von technisch vollkommen zufriedenstellender Qualität erhalten kann, wenn man bei Verwendung bekannter Baustoffe bestimmte Dimensionierungsregeln einhält.

Die vorliegende Erfindung befaßt sich demnach mit einer Durchführung für elektrische Leitungen, bei der

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Claims

in einem plattenförmigen Druckglasisolierkörper von* In den Fig. 6 bis 11 sind einige praktische Ausfüh-

runder Form ein oder mehrere Durchführungsleiter rungsbeispiele von Druckglasdurchführungen gemäß

von länglichem Querschnitt (Fig. 2) oder in einem der Erfindung schematisch dargestellt. Die Fig. 6

Druckglasisolierkörper von länglicher Form entweder und 7 (erstere ein Schnitt nach der Linie II-II der ein einziger Leiter von länglichem Querschnitt (Fig.2b) 5 Fig. 7) lassen die Metallplatte 10 erkennen, die vier

oder mehrere Leiter von rundem oder rechteckigem Durchführungen 11 herkömmlicher Art und drei

Querschnitt in reihenweiser Anordnung nebeneinander Durchführungen 12 gemäß der Erfindung aufweist.

(Fig. 3a und 3 c) vereinigt sind. Die Erfindung besteht Die Abstände d geben zu keinen Schwierigkeiten Ver-

darin, daß Druckglasisolierkörper und der oder die anlassung, die Abstände e jedoch müssen unter Rück-Durchführungsleiter bezüglich ihrer Bemessungen io sichtnahme auf das gewählte Material der Metallplatte

durch folgende Größenverhältnisse aufeinander ab- 10 so groß gewählt werden, daß eine ausreichende

gestimmt sind: Druckwirkung auf den Glaskörper der Durchführun-

a) K₁ ist gleich oder größer als ¹Zs K₂, wobei K₁ den gen 12 gesichert ist.

in Richtung der größeren Leitererstreckung oder, Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 sind in der

bei einer Mehrzahl von Leitern, den in Richtung 15 Metallplatte 13 neben herkömmlichen Durchführungen

der maximalen Leitererstreckung gemessenen, zwi- 11 drei Vierfachdurchführungen 14 ausgeführt, die je

sehen Leiter und Peripherie des Glaskörpers be- der Ausführung nach Fig. 3 a entsprechen,

stehenden Abstand und K₂ den senkrecht dazu Die Ausführungsform nach Fig. 9 und 10 (letztere

gemessenen entsprechenden Abstand zwischen ein Schnitt nach Linie III-IV der Fig. 9) verwendet

Leiter und Peripherie des Glaskörpers bedeutet; ao eine große Zahl von runden Glaskörpern 15 mit je

b) a:a_x ist kleiner als 1:15, wobei α die größere bzw. einem Durchführungsleiter 16 mit rechteckigem Quermaximale und C₁ die kleinere Leitererstreckung be- schnitt (vgl. Fig. 2 a) und Fig. 11 Durchführungen 17 deutet; besonders großer Länge, von denen die oberste mit

c) a:d_max liegt in den Grenzen von 1:1,1 bis 1:2,5, einzigem Durchführungsleiter 18, die folgende mit wobei d_max den größten vorhandenen Durchmesser 25 _zwei Leitern 19 und schließlich die unterste mit fünf des Druckglasisolierkörpers bedeutet. schmalen Leitern 20 versehen ist, die einen recht-

Aus diesen Verhältnisangaben ergibt sich, daß die eckigen Querschnitt besitzen.

Dimensionisierung der Druckglasdurchführung fest- Die geradlinige Seitenbegrenzung der Glaskörper gelegt ist. Für die Güte einer Druckglasdurchführung 12,14 und 17 hat Vorteile bezüglich der Fertigung. Es sind die Abstände K₁ und K₂, das Verhältnis der 30 ist überraschend, daß sie, vom Festigungsstandpunkt Leitererstreckung auch im Verhältnis zu d_max von gesehen, überhaupt angewendet werden kann, wenn Wichtigkeit. Man ist versucht, zu erwarten, daß die man berücksichtigt, daß der Radialdruck in den abEcken des Leiters (oder der Leiter) und ihre Abstände geflachten Bereichen der Glaskörperwandung nicht von der äußeren Glaskörperbegrenzung im Hinblick derselbe sein wird wie in den stärker gekrümmten auf etwaige Kerbeffekte von Bedeutung sein werden, 35 Endbereichen des Glaskörpers. Es besteht auch die doch hat die Erfahrung gelehrt, daß in dieser Hin- Möglichkeit, an Stelle der geradlinigen Begrenzung sieht Schwierigkeiten bei der angegebenen Dirnen- eine solche mit Krümmung zu verwenden, etwa um zu sionierung nicht zu befürchten sind. einer Durchführung mit elliptischem Umfang des

Wenn die vorliegende Erfindung auch keinen An- Druckglasisolierkörpers zu kommen.
Spruch darauf erhebt, daß die angeführten Beziehun- 4° Die im vorstehenden erläuterten Größenverhältnisse gen zwischen den Größen a, a_v K₁, K₂ und d_max für gelten für Druckglasdurchführungen bekannter Zualle theoretisch möglichen Größen der Druckglas- sammensetzung. Eine solche bekannte Zusammendurchführung und für jede beliebige maximale Leiter- Setzung ist beispielsweise folgende:
erstreckung Gültigkeit besitzen, so gelten sie doch für Für den äußeren Metallteil wird unlegierter die in der Praxis vorkommenden Größenverhältnisse 45 Stahl verwendet, dessen Ausdehnungskoeffizient etwa und erlauben es, die jeweils endgültigen Abmessungen 130· 10—⁷ beträgt; dieser Koeffizient ist beträchtlich der gewünschten Druckglasdurchführung zu ermitteln. größer als jener des Druckglasisolierkörpers, der etwa Zu bemerken ist noch, daß, unter länglichen Quer- 95 · 10—⁷ beträgt. Dieser Druckglasisolierkörper wird schnitten der Leiter, darunter auch solche mit quadra- vorzugsweise in der Sintertechnik aus Weichglas antischem Querschnitt als Grenzfall verstanden sein 50 gefertigt. Für den oder die zentralen Durchführungssollen. leiter erweist sich eine Legierung aus Nickel, Eisen

In den Fig. 5 a und 5 b ist eine Druckglasdurchfüh- und Chrom als geeignet, deren Ausdehnungskoeffizient

rung gemäß der Erfindung dargestellt, in der ein ein- dem des Glaskörpers angepaßt ist.
ziger Leiter 1 von rechteckigem Querschnitt in einem
Druckglaskörper 2 angeordnet ist. Die Breite a des 55

Leiters wird als größere oder maximale Leitererstrek- Patentanspbuch·.
kung bezeichnet, wogegen die Dicke Ci₁ die kleinere

Leitererstreckung- ist. Der größte Durchmesser des Vakuumdichte Durchführung für elektrische Lei-Glaskörpers" ist mit d_max bezeichnet, der in Richtung tungen, bei der in einem plattenförmigen Druckvon α gemessene Abstand zwischen dem Leiter und 60 glasisolierkörper von runder Form ein oder der Peripherie des Glaskörpers ist K₁, der senkrecht mehrere Durchführungsleiter von länglichem Querdazu gemessene entsprechende Abstand zwischen Lei- schnitt oder in einem Druckglasisolierkörper von ter und Peripherie des Glaskörpers ist K₂. Wenn nun länglicher Form entweder ein einziger Durchfühgemäß Fig. 5 c an Stelle eines einzigen Leiters 1 rungsleiter von länglichem Querschnitt oder meh-(s. Fig. 5b) deren mehrere, ία bis ie, vorhanden sind 65 rere Leiter von rundem oder rechteckigem Quer-(welche untereinander einen im wesentlichen unter schnitt in reihenweiser Anordnung nebeneinander Bedachtnahme auf Kriechwege festgelegten Abstand vereinigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Isoeinnehmen), so wird als maximale Leitererstreckung lierkörper und der oder die Durchführungsleiter . die Gesamterstreckung sämtlicher Leiter mit a be- bezüglich ihrer Bemessung durch folgende Größenzeichnet. 70 Verhältnisse aufeinander abgestimmt sind:

a) K₁ ist gleich oder größer als ¹ZsK₂, wobei K₁ den in Richtung der größeren Leitererstreckung oder, bei einer Mehrzahl von Leitern, den in Richtung der maximalen Leitererstreckung gemessenen, zwischen Leiter und Peripherie des Glaskörpers bestehenden Abstand und K₂ den senkrecht dazu gemessenen entsprechenden Abstand zwischen Leiter und Peripherie des Glaskörpers bedeutet;

ist kleiner als 1:15, wobei α die größere

a:

bzw. maximale und
erstreckung bedeutet;

die kleinere Leiterc) a:d_max liegt in den Grenzen von 1:1,1 bis 1:2,5, wobei d_max den größten vorhandenen Durchmesser des Druckglasisolierkörpers bedeutet.
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In Betracht gezogene Druckschriften:
Zeitschrift »Glas- und Hochvakuumtechnik«, 1952, Heft 7, S. 123 bis 134;

französische Patentschriften Nr. 1 126 427,
ίο 1 125 712, 1 046 326, 943 681, 780 206;

USA.-Patentschriften
291 660.

Nr. 2 558 876, 2 457 535,

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

©009 589/327 8,60