DE3143979A1 - Gehaeuse fuer eine vakuumschaltroehre - Google Patents

Description

• Gehäuse für eine Vakuumschaltröhre.
• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gehäuse für eine Vakuumschaltröhre gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• Ein derartiges Gehäuse ist aus der DE-AS 26 12 129 bekannt.
• Gemäß dieser DE-AS wird ein rohrförmiger Isolator aus Keramik mit Flanschen aus einer Eisen-Nickel-Legierung oder Eisen-Nickel-Kobalt-Legierung durch Hartlöten verbunden, wobei die Flansche im wesentlichen nur auf den Stirnseiten des Isolators aufliegen. Bei diesem Aufbau werden mechanische Spannungen, die bei Temperaturschwankungen infolge des Unterschiedes des linearen thermischen Temperaturkoeffizienten des Isolators zu dem der Flansche auftreten, in der Lotstelle als Scherspannungen wirksam. Bei den starken Temperaturschwankungen im Einsatzfall treten demgemäß sehr starke Scherkräfte in den Lotstellen auf.
• Soll dennoch eine vakuumdichte Verbindung sicher bestehen bleiben, so muß die Gehäusewand überdimensioniert werden, damit eine ausreichend g evm>nndichte Verbindung entsteht.
• Die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegt, besteht in einer weniger aufwendigen und kostensparenden Ausgestaltung eines Gehäuses nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.
• Der rohrförmige Isolator, der im allgemeinen aus hochwertiger Keramik besteht, ist in derartigen Gehäusen in der Regel des teuerste Teil. Durch die Erfindung ist es möglich, eine zuverlässig vakuumdichte Verbindung zwischen den Flanschen und dem Isolator herzustellen und andererseits die Wandstärke des Isolators nur auf die Druckverhältnisse hin zu dimensionieren, nicht aber eine darüberhinausgehende Wandstärke zu Lötzwecken vorzusehen.
• Außerdem kann die relativ teuere hochprozentige Aluminiumoxidkeramik durch weniger teuere Keramiksorten ersetzt werden, beispielsweise durch Keramik nach DIN 40 685 vom Typ KER 250 (Forsterit).
• Durch die Fase werden einerseits Fertigungstoleranzen ohne Schwierigkeiten ausgeglichen, andererseits wird durch Reibungsvorgänge beim Ausschrumpfen eine innige Verbindung der Vakuumabdichtung sowohl mit den Flanschen als auch mit den Isolatoren erzeugt, wobei infolge der genauen Passung beim Aufstecken der erfindungsgemäßen Flansche keine störenden Schwankungen des Anpreßdruckes entstehen. So kann ein relativ großer Unterschied zwischen linearen Ausdehnungskoeffizienten der Metallkappen zu dem der Keramik noch ohne Gefahr einer Beschädigung verarbeitet werden.
• Vorteilhaft wird der Flansch aus einem bis über 9000C formbeständigen und nicht erweichenden Blech geformt. Der rohrförmige Isolator wird vorteilhaft aus einer Keramik mit einem linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von etwa 11.10-6K1 gebildet und der kegelstumpfförmige Ring eines Flansches aus Tiefziehblech mit einem linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von höchstens 15.10-6K-1. Dadurch entsteht eine relativ geringe Spannungsbelastung, die Dimensionierung kann ohne besondere Rücksicht auf die bei Temperaturschwankungen entstehenden mechanischen Spannungen erfolgen. Die vakuumdichte Verbindung kann durch Hartlöten erfolgen. Besonders kostensparend ist sie jedoch durch Anglasen hergestellt, insbesondere wenn das Tiefziehblech ein Eisenblech ist und dieses Eisenblech zur Grundierung für das Anglasen emailliert ist. Diese Ausführung ist wenig aufwendig und daher kostensparend, bildet aber trotzdem eine sichere, vakuumdichte Verbindung. Für besonders hohe Anforderungen ist es vorteilhaft, daß der kegelstumpfförmige Ring eines Metallflansches aus einem Chromstahl mit einem linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von höchstens 13. 10-6K-1 besteht.
• Als wenig kostenspieliges Material für den Isolator eignet sich Forsterit-Keramik. Die hochwertigere Aluminiumoxidkeramik mit einem Anteil von 92% bis 99% Aluminiumoxid kann ebenfalls eingesetzt werden. Dies empfiehlt sich bei räumlich kleinen Ausführungen, wobei der kegelstumpfförmige Ring mit möglichst geringer Wandstärke ausgeführt werden sollte, um keine zu großen Spannungen zu erzeugen.
• Um Spannungen auszuschalten, die sich durch eine unterschiedliche Ausdehnung des kegelstumpfförmigen Ringes gegenüber dem Isolator in Achsrichtung ergeben, ist es vorteilhaft, daß die vakuumdichte Verbindung nur in einem im Vergleich zur Breite der Fase des Isolators schmalen Bereich gebildet ist.
• Um die Spannungen infolge der Schrumpfkräfte beim Abkühlen sidier aufi i:x1 die äfte in der vakuumdichten Ve*Endung klein zu halten, wird die Erfindung vorteilhaft so ausgestaltet, daß der Winkel zwischen der Fase und der Symmetrieachse des Isolators um so kleiner ist, je größer die Differenz zwischen den linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten ist.
• Die Erfindung wird nun anhand von zwei Figuren näher erläutert. Sie ist nicht auf die in den Figuren gezeigten Bei- spiele beschränkt.
• Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Gehäuse in teilweise geschnittener Ansicht.
• Figur 2 zeigt einen rohrförmigen Isolator in geschnittener Ansicht.
• Ein rohrförmiger Isolator 1, der aus Keramik besteht, ist mit Metallflanschen 2 und 4 vakuumdicht verbunden. Die Metallflansche 2 und 4 weisen kegelstumpfförmige Ringe 3 und 5 auf, welche auf Fasen 11 im Bereich der Stirnseiten des Isolators 1 aufgeschoben und aufgeschrumpft sind. Die vakuumdichte Verbindung zwischen diesen Ringen und der jeweiligen Fase 11 des Isolators wird entweder durch Anglasen hergestellt, wobei auf den kegelstumpfförmigen Ring 5 zumindest im Bereich der Berührung der Fase 11 des Isolators 1 eine Emailleschicht aufgebracht ist und ein Glaslotring nur über einen Teil der Breite der Fase 11 die vakuundichte Verbindung herstellt. Auf der anderen Seite ist der kegelstumpfförmige Ring3 über ein Lot10mit der entsprechenden Fase 11 vakuumdicht verbunden. Sowohl die Lotschicht 10 als auch die Lotglasschicht 9 sind keinen unzulässigen Scherkräften ausgesetzt. Lediglich Druckkräfte treten auf, weIche die vakuumdichte Verbindung verbessern und infolge der Reibung nur geringe Scherkräfte wirksam werden lassen.
• Der Winkel zwischen der Achse 14 des Isolators und der Fase 11 wird um so kleiner gewahlt, je größer der Unterschied des linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Metallflansches zu dem des Isolators ist. Dadurch werden die Scherkräfte klein gehalten, vorteilhafterweise kleiner als die Reibungskräfte, so daß sie überhaupt nicht wirksam werden.
• Der Einsatz von Forsterit-Keramik ist wegen deren niedriger Brenntemperatur besonders kostensparend. Flensche aus Eisen sind erheblich preiswerter, als die sonst üblichen Vacon- oder Chromstahlflansche. Eisen und Forsterit-Keramik können jedoch nur ihm Zusammenhang mit der vorRiegenSen Erndung so verarbeitet werden, daß sich eine zuverlässige vatuumdichte Verbindung ergibt, die auch über die langen Betriebszeiten derartiger Schalter das erforderliche hohe Vakuum aufrechterhalten kann.
• 9 Patentansprüche 2 Figuren Leerseite

Claims (9)

1. Patentansprüche 1. Gehäuse für eine Vakuumschaltröhre, welches aus einem bis 900°C temperaturbeständigen rohrförmigen Isolator und zwei an dessen Enden befestigten Metaliflanschen aufgebaut ist, wobei die beiden Metailfiansche beispielsweise durch Hartlöten vakuumdicht mit einem festen bzw.

   einem beweglichen Kontakt verbunden sind und wobei der lineare thermische Ausdehnungskoeffizient der Netaliflansche größer ist, als der lineare thermische Ausdehaungskoeffizient des rohrförmigen Isolators, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der rohrförmige Isolator an seinen Stirnseiten angefast ist, daß Jeder Metallflansch einen kegelstumpfförmigen Ring aus einem duktilen und elastischen Metall aufweist, daß dieser Ring auf eine der Fasen des Isolierstoffrohrs aufgeschrumpft ist, daß der thermische lineare Ausdehnungskoeffizient des kegelstumpfförmigen Ringes den linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Isolators im Temperaturbereich von OOC bis 9000C um nicht mehr als 50% überschreitet und daß die vakuumdichte Verbindung im Bereich der Fase hergestellt ist.
2. 2. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichn e t, daß der Flansch aus einem bis etwa 900°C- formbe ständigen und nicht erweichenden Blech geformt ist.
3. 3. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der rohrförmige Isolator aus einer Keramik mit einemlbaearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von etwa 11*10-6K-1 besteht und daß der kegelstumpfförmige Ring eines Flansches aus Tiefziehblech mit einem linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von höchstens 15-10 6K 1 gebildet ist.
4. 4. Gehäuse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichn e t , daß die vakuumdichte Verbindung durch Anglasen hergestellt ist, daß als Tiefziehblech ein Eisenblech dient und daß dieses Eisenblech zur Grundierung für die Anglasung emailliert ist.
5. 5. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der kegelstumpfförmige Ring eines Metallflansches aus einem reinen Chromstahl mit einem linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von höchstens 13-10 6K 1 besteht.
6. 6. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der rohrförmige Isolator aus Keramik Typ KER.250, z.B. Forsterit besteht.
7. 7. Gehäuse nach Anspruch 1, d a d u r c h gekenn -z e i c h n e t, daß der rohrförmige Isolator aus einer 92%igen bis 99%igen Aluminiumoxidkeramik besteht und daß der kegelstumpfförmige Ring eine möglichst geringe Materialstärke aufweist.
8. 8. Gehäuse nach Anspruch 1, d a d u r c h gekennz e i c h n e t, daß die vakuumdichte Verbindung nur in einem im Vergleich zur Breite der Fase des rohrförmigen Isolators schmalen Bereich gebildet ist.
9. 9. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Winkel zwischen der Fase und der Symmetrieachse des Isolators um so kleiner ist, je größer die Differenz der linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten des kegelstumpfförmigen Ringes und des Isolierstoffrohres ist.