用于制造电的引线装置的方法和按照该方法制造的电的引线装置

摘要

本发明的目的在于，提供一种电的引线装置，其在耐热性方面得到改善。为此提出一种用于制造电的引线装置的方法，其中将至少一个金属管封接到玻璃绝缘体中，其中在将所述管封接到所述玻璃绝缘体中之前或在将所述管封接到所述玻璃绝缘体中期间通过钎焊固定所述金属管中的金属杆。

说明书

技术领域

为了使得电流、电压或电信号从气密密封的容器中导出和导入该容器中，已知使用电的引线装置。对于会有高温作用和/或要求漏泄程度低的应用来说，特别是玻璃适合作为用于引线装置的电的导体的绝缘材料。为了使得这种引线装置密封，特别是在电的导体和绝缘的玻璃材料之间的玻璃-金属过渡部分至关重要。

背景技术

这种引线装置的问题特别是在于，玻璃和金属通常具有不同的热膨胀系数，这会导致热应力，并进而导致玻璃材料中的裂纹。为了克服该问题，已知使用具有与玻璃适配的热膨胀系数的一定的合金、如特别是铁-镍合金。但这里又出现了如下问题，即这种合金的导电性并非最佳。为了改善导电性，特别是用于输送大的电流，为此在过去带有金属管的电的引线装置由这种合金制成。然后在第二步骤中将由具有高的导电性的材料、特别是如铜或黄铜或青铜构成的杆钎焊到管中。

但这种引线装置的一个缺点在于，在钎焊时的再加热还是会导致热应力，于是这明显降低了这种引线装置的耐热性和长期稳定性。

发明内容

因此本发明的目的在于，提供一种方法，采用该方法可以制造在其耐热性方面得到明显改善的电的引线装置。

所述目的已采用最令人意想不到的简单的方式通过独立权利要求的主题得以实现。有益的改型和改进在从属权利要求中说明。

据此，本发明提出一种用于制造电的引线装置的方法，其中将至少一个金属管封接到玻璃绝缘体中，其中在将所述管封接到玻璃绝缘体中之前或在所述管封接到玻璃绝缘体中期间将由导电性高的金属或金属合金制成的杆与金属管气密的地接合。

金属杆在此不必是实心的，也可以使用空心的管状的杆，以便例如能够容纳另一杆或者引导冷却流体。

特别优选将金属杆钎焊到金属管中。为了确保即使在高温情况下也固定地连接，在此优选利用硬焊料将金属杆钎焊到金属管中。

相应地，采用本发明的方法可制造带有至少一个被封接到玻璃绝缘体中的导体的电的引线装置，该引线装置包括金属管和在金属管中被硬钎焊的金属杆。相比于已知的引线装置，根据本发明制造的引线装置以高的耐热性和长期稳定性见长，因为省去了用于将内部的金属杆钎焊在金属管中的再加热。否则这种再加热会导致在金属和玻璃之间的应力，所述应力会导致玻璃中的微裂纹。在此令人意想不到的是，封接过程可以延长至玻璃化(Einglasen)的通常较长的持续时间，却能够实现稳固的钎焊。因此玻璃化或者将管封接到玻璃中可以进行在几分钟直至36小时范围内的持续时间。

金属管和金属杆优选还包括不同的材料。于是在这种情况下为了避免热应力，在本发明的一种优选的改进中，将金属杆仅仅钎焊在管的一端。

对于引线装置的玻璃-金属过渡部分来说，同样有益的是，使用由具有与玻璃绝缘体适配的热膨胀系数的材料构成的金属管。这里此外可以考虑使用镍-铁合金作为金属管的材料。金属管在此不必仅由这种合金构成，而是也可以使得管的局部、例如其外壳由具有适配的热膨胀系数的材料制成。

对于高的导电性来说，此外有益的是，将铜杆固定在金属管中。也可以使用具有高的导电性的合适的铜合金。

根据本发明的另一种改进，不同于在真空状况或低压状况下的熔化，封接优选在具有受控制的气氛的环境中、特别是在标准压力状况下进行。这种受控制的空气特别地可以是保护气氛。

受控制的空气的成分可以特别是由引线装置的玻璃类型和所使用的金属来确定。一定类型的玻璃和金属在还原的或中性的环境中可以得到更好的处理。但受控制的空气特别是也可以起到氧化作用。这还具有的优点是，实现特别好的玻璃-金属过渡。因此特别是可以通过合适的气氛在封接之前或者在此期间将金属管的壳面氧化。在氧化的空气中，在金属管上形成可以与玻璃连接的氧化层。但对壳面的有针对性的氧化也可以通过其它的替代的或附加的措施来进行。氧化的环境此外还抑制了或者延长了玻璃的或金属的氧化的成分的转变。

通常，甚至在中性的或还原的气氛中，可以在引线装置的玻璃和/或金属的再加热的情况下将氧化的气体释放。但特别是对于通过钎焊将金属杆固定在金属管中来说，这些成分是不利的。此点特别适用于根据本发明的一种优选的构造无熔剂地钎焊金属杆的情况。在氧化的空气中焊料与有待接合的部件的湿润受到恶化，而且焊料会在通常非常长的玻璃化过程中氧化，因此不再有湿润度或者具有至少大大地减小的湿润度。

但为了能够在引线装置的玻璃化期间实现钎焊，根据本发明的一种改进规定，将一盖罩或套筒套到金属管上，在封接期间所述盖罩或套筒保护钎焊部位。所述盖罩或套筒特别是可以在封接期间包围钎焊部位。利用这种盖罩可以在封接期间使得氧化气体至少部分地远离管与杆的固定部位。为了进一步改善盖罩的作用，盖罩也可以如下设计，即在封接期间氧化气体被盖罩吸收或转变。这种作用已经可以采用一种令人意想不到的方式来实现，即钎焊部位被石墨盖罩或含有石墨的盖罩保护、特别是包围。

为了实现对钎焊部位的保护作用，盖罩或套筒不必仅由石墨构成，尽管该实施方式是特别优选的。也可以考虑例如使用由防火的敷有或设有石墨的载体构成的盖罩。因此例如可以使用金属的或陶瓷的涂有石墨涂层的盖罩。另外，盖罩的材料通常也可以具有至少在热的状态下用于氧化气体的高的反应化合作用，即具有吸气作用。

如果要制造具有多个导体的即相应地具有多个金属管的引线装置，则也可以使用一个共同的盖罩或套筒将多个金属管盖住。特别是也可以将多个金属管封接到一个共同的玻璃绝缘体中。

在本发明的优选的改进中使用玻璃烧结体，所述金属管封接到所述玻璃烧结体中。如此装配的烧结体然后熔化，以便产生与金属管的紧密的玻璃-金属连接。

另外，玻璃也可以在引线装置的金属体中，例如在金属套筒或法兰中熔化，以便产生气体与作为引线装置的组成部分的金属部分的紧密的连接。如果气体在金属体中熔化，则因此产生与在金属体上熔化的玻璃的紧密的连接。在此，在封接期间金属管优选通过定向元件朝向金属体固定，以便实现导体相对于制好的电的引线装置的金属体的精确的定向。

采用本发明的方法可以使得金属管与杆相互钎焊，从而钎焊部位非常紧邻地贴近玻璃绝缘体的表面，金属管和杆通过所述钎焊部位连接。因此根据本发明的另一改进规定，钎焊部位还以2mm至20mm范围内的距离间隔于玻璃表面设置。

在钎焊时将实现固定的连接，如果金属管和杆通过角焊缝或毛细缝连接。角焊缝在此优选还可以伸入到管中，或者还在管的端部使得管的内侧与杆连接。

本发明此外特别适合于制造用于安全容器的电的引线装置。在此，一种优选的应用是制造用于核发电厂的反应堆安全容器的电的引线装置。本发明也非常适合于制造用于压力容器或真空容器的电的引线装置。

附图说明

下面借助实施例并对照附图详细说明本发明。在此，相同或类似的部件标有相同的附图标记。

图中示出：

图1为本发明的电流引线装置的视图；

图2示出用于在将图1中所示的引线装置的导体封接期间保护钎焊部位的套筒；

图3示出用于在封接期间对导体定向(对中心)的定向元件；

图4为带有用于封接引线装置的导体的结构的法兰3的横剖视图；和

图5示出用于制造在一个共同的玻璃绝缘体中具有多个导体的引线装置的结构。

具体实施方式

图1中示出整体上标有附图标记1的本发明的电流引线装置的一个实施例。

电流引线装置1包括构造成法兰3的带有三个单个引线装置5、6、7的金属体。法兰中的螺纹孔30用于将引线装置例如固定在安全容器或压力容器的开口上。这种安全容器特别地可以是核发电厂的反应堆安全容器。

单个引线装置5、6、7分别设置在法兰3上的孔10中，且在本实施例中分别包括导体9，导体9通过玻璃绝缘体12相对于孔10的内壁绝缘。导体9分别包括金属管14，金属杆16插入到金属管14中，并利用硬焊料无熔剂地钎焊。

在此，已经在管14被封接到玻璃绝缘体12中之前或者优选在此期间进行所述钎焊。然后将导体9封接到法兰上的玻璃绝缘体中。由此绝缘体的玻璃也熔化在金属体上，且还在孔10的内壁上产生一种气密地密封。

金属管14由一种不同于铜杆16的材料制成。为了提高电的引线装置1的耐热性和抗震性(Schockfestigkeit)，针对金属管14优选使用一种具有与玻璃绝缘体12尽可能适配的热膨胀系数的材料。为此一种优选的材料是镍-铁合金。

就本实施例而言，钎焊部位20构成角焊缝，角焊缝的切口(Kehle)由从金属管14中伸出的铜杆16的壳面和金属管14的端面构成。采用本发明的制造方法可以将钎焊部位20相对于玻璃绝缘体12的表面非常紧密地设置。在此，优选间隔处于2mm至20mm的范围内。

为了避免在相互连接的部件14和16之间的热应力，钎焊部位20分别仅设置在金属管14的一端。杆16于是基于不同的热应力在管14的另一端可以相对于管沿着纵向移动。

为了使得电缆与导体5、6、7连接，铜杆16分别具有带有通孔18的平的端部17。电缆在此可以通过穿过通孔18螺旋连接固定在导体5、6、7上，但也可以采用其它的连接技术。

图2示出石墨套筒25，在钎焊导体5、6、7期间，所述石墨套筒分别通过开口的端部26套到铜杆16和金属管14上，以便在封接期间保护钎焊部位20。就本实施例而言，石墨套筒的封闭的端部具有缝隙27，铜杆16的平的端部17穿过该缝隙伸出。替代地，套筒也可以设计成这样长，从而铜杆16的从金属管14中伸出的端部连同平的端部17被容纳在套筒25中。

图3示出一定向元件32，在封接期间利用定向元件32将导体5、6、7的金属管14朝向法兰3定向地固定。定向元件32为盘片状，且具有中心的轴向的孔33，定向元件32利用该孔33套到金属管14上。

另外，定向元件32具有面状的内部的圆柱形的区段34和帽檐部分36。定向元件32通过内部的区段34朝向法兰上的开口10套到金属管上。在此，内部的区段的形状相应于开口10的形状，从而区段24的壳面35可以插入到开口10中，直至帽檐部分36贴靠在法兰3的外侧面上。由此孔33以及被贯穿的金属管14相对于法兰3的开口10对中。对于定向元件优选也使用石墨，因为石墨不会粘在熔化的玻璃上。

图4为法兰3的沿着图1中的线A-A的横剖视图。在该横剖视图中示出如下的结构，即利用该结构将导体5、6、7封接到玻璃绝缘体中。玻璃烧结体13插入到开口10中，且金属管14在开口内插入到烧结体13中。另外，铜杆13插入到金属管14中，硬焊料21施加到在金属管14的端部和铜杆16的壳面之间形成的环绕的切口中。

在对中时，如图3中所示的定向元件32套到金属管上，并在开口10中固定，从而金属管轴向地在孔10中进行对中。也可以在开口的相对侧安装一个或多个定向元件。但为明了起见，这些定向元件在图4中未示出。

另外，如图2中所示的石墨套筒套到金属管上，从而钎焊部位的切口被套筒包围。为明了起见，在图4中仅示出具有这种结构的导体5。

如此配备的法兰然后在受控制的空气的炉中在标准压力状况下、优选在略低的压力下被加热。此外，气氛的成分优选根据法兰材料和所使用的玻璃来选择。烧结体13的熔化和金属管的封接在几分钟直至36小时范围的时间段内进行。在通常比较长的时段内，可以通过熔化的不带有熔剂的焊料21支持钎焊，从而无熔剂地进行钎焊。

为了改善玻璃-金属连接，此外有益的是，在封接之前或期间使得这个或这些金属管14氧化。由此生成的氧化层于是非常牢固地与玻璃连接。

在其它情况下从钎焊部位的熔剂中排出的氧化气体却会使得焊料和/或有待接合的表面氧化，而且还会降低其可湿润性。但是可以采用一种令人意想不到的简单方式通过利用石墨套筒的保护来实现钎焊。石墨套筒吸收周围的氧化气体，且在二氧化碳或氧的情况下使其转变，由此在其内部负责还原的或者至少中性的空气。套筒25特别是可以在整个封接持续时间内至少部分地远离氧化气体，从而在引线装置在炉中冷却的情况下在硬焊料硬化之后实现牢固的密封的钎焊。

图5中示出一种用于在封接之前用于制造一种在一个共同的玻璃绝缘体中具有多个导体50的电的引线装置的结构。为此在金属套筒4中插入有带有多个用于导体50的开口的玻璃烧结体13，且具有金属管14和铜杆16的导体50插入到孔中。同样在该实例中，在管端部和铜杆的壳面之间的切口设有硬焊料21或者替代地已经利用硬焊料被钎焊。不同于在图4中所示的实例，各个导体并非通过单独的石墨套筒受到保护，更确切地说，而是通过一个共同的套筒25受到保护。套筒在此优选具有用于每个导体50的孔，从而在套上套筒25时将金属管14插入到孔中，且钎焊部位被孔包围并受到保护。接下来，该结构同样在炉中在受控制的空气的情况下被加热，并将玻璃烧结体13熔化，从而导体50或者其金属管14被封接到玻璃中。

对于本领域技术人员显然的是，本发明并不限于前述实施方式，更确切地说，而是可以以多种方式进行改型。特别是也可以将各个示例性的实施方式的特征相互组合。