DE2919988C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine gasdichte Stromzuführung durch eine Behälterwand, insbesondere für eine Induktionsheizspule beim tiegelfreien Zonenschmelzen mit koaxial ineinander angeordneten Leiterrohren.

Eine solche gasdichte Stromzuführung durch eine Behälterwand ist aus der DE-OS 22 57 087 bekannt. Die koaxial ineinander angeordneten Leiterrohre sind durch eine Silikonkautschuk­ füllung voneinander isoliert. Beim Zonenschmelzen relativ dicker Halbleiterstäbe, bei dem eine relativ hohe Leistung erforderlich ist und deshalb auch eine relativ hohe Verlust­ leistung in der Stromzuführung auftritt, können sich während des Zonenziehens feine Leckstellen zwischen der Isolierschicht aus Silikonkautschuk und der Oberfläche der Leiterrohre der Stromzuführung ausbilden. Beim Zonenziehen dicker Halbleiter­ stäbe kann die Stromstärke Werte von 500 bis 1000 A bei einer Frequenz von ca. 3 MHz erreichen, wodurch die Isolier­ schicht infolge der Wärmebelastung der Leiterrohre leicht ab­ reißen kann und so zu den unerwünschten Leckstellen führt.

In der DE-B1 12 26 984 ist auch eine Stromzuführung für eine Heizspule zum tiegelfreien Zonenschmelzen von Halbleiterstäben beschrieben. Die Stromzuführung erfolgt jedoch nicht durch koaxial ineinander angeordnete Leiterrohre, sondern vielmehr durch zwei parallel angeordnete flache Schienen, an die die nebeneinander liegenden Zuleitungen anschließen. Gegenüber koaxial ineinander angeordneten Leiterrohren weist diese Strom­ zuführung jedoch eine erhöhte Induktivität auf.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache, leicht zu reparierende und zuverlässig dichtende Stromzuführung in Koaxialbauweise anzugeben.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zwischen den koaxialen Leiterrohren ein ringförmiges und durch Druck verformbares, elektrisch isolierendes Spannelement lösbar angeordnet ist.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteran­ sprüche.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß zur Ausübung eines Druckes auf das Spannelement ein Schraubmechanismus vorgesehen ist und daß zur Übertragung des Druckes auf das Spannelement ein Keramikrohr vorgesehen ist.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß an einem Ende des Innenrohres eine Druck­ platte angebracht ist, in der axial verschiebbar Druck­ schrauben angeordnet sind, daß das Innenrohr ausgehend von diesem Ende von einem Metall- oder Keramikring, einem Keramikrohr, dem Spannelement und einem am anderen Ende angebrachten, als Anschlag dienenden weiteren Keramik­ ring koaxial umgeben ist, und daß das Keramikrohr und das Spannelement einen kleineren Außendurchmesser als die Keramikringe aufweisen, und von dem Außenrohr ko­ axial umgeben sind.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist vor­ gesehen, daß das eine Ende des Innenrohres am Außenumfang mit einem Gewinde versehen ist, auf dem eine Mutter angeordnet ist, daß das Innenrohr ausgehend von dieser Mutter von dem Keramikrohr, dem Spannelement und einem am anderen Ende angebrachten, als Anschlag dienenden Keramikring koaxial umgeben ist, und daß das Keramikrohr und das Spannelement, die einen kleineren Außendurchmesser als Keramikring und Mutter aufweisen, von dem Außenring koaxial umgeben sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand zweier in den Figuren dargestellter Ausführungsbeispiele näher er­ läutert. Die

Fig. 1 zeigt im Schnitt eine durch die Wand eines Rezipienten geführte koaxiale Stromzuführung zu einer Induktionsheizspule. Der besseren Übersicht wegen ist der die Induktionsheizspule speisende und am außerhalb des Rezipienten befindlichen Ende der Stromzuführung angekoppelte Hochfrequenzgenerator nicht dargestellt. Die

Fig. 2 zeigt als Schnittbild das Endteil einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

Die Stromzuführung besteht aus einem metallenen Innen­ rohr 1, das mit einem flüssigen Medium 2, z. B. Wasser gekühlt wird. Am äußeren, d. h., außerhalb des Rezi­ pienten befindlichen Ende des Innenrohres 1 ist eine metallene, mit einem Kanal für das Kühlmedium versehene Druckplatte 3 beispielsweise mittels Schrauben 5 be­ festigt. In der Druckplatte 3 befinden sich Druckschrau­ ben 4, die durch Drehung einen Druck auf einen das äußeren Ende des Innenrohres 1 umgebenden Metall- oder Keramikring 6 ausüben können. An den Metall- oder Kera­ mikring 6 anschließend umgibt das Innenrohr 1 ein Ke­ ramikrohr 7, an das sich ein ringförmiges Spannele­ ment 8, das aus einem elastischen Isolierstoff mit guten Hf-Eigenschaften, beispiels­ weise Silikonkautschuk hergestellt ist, anschließt. Das Spannelement 8 und das Keramikrohr 7 dienen u. a. als Dielektrikum der koaxialen Stromzuführung und haben in etwa gleichen Außendurchmesser. Das innere, d. h., das dem Inneren des Rezipienten zugewandte Ende des Innenrohres 1 umgibt ein sich an das Spannelement 8 an­ schließender Keramikring 9. Abgeschlossen wird das Innenrohr 1 durch einen metallenen Anschlußkopf 10, der als Anschlag für eine axiale Bewegung des Rings 9 dient. Die Ringe 6 und 9 haben einen größeren Außendurchmesser als das Keramikrohr 7.

Das Keramikrohr 7 und das ringförmige Spannelement 8 werden von einem metallenen Außenrohr 11, das ebenso wie das Innenrohr 1 von einem flüssigen Medium 2, z. B. Wasser, gekühlt wird, umgeben. Am inneren Ende des Außenrohres 11 befindet sich ein metallener Anschluß­ kopf 12. An den Anschlußköpfen 12 und 10 ist über Ver­ bindungsstücke 13 bzw. 14 die in der Figur gestrichelt dargestellte Schmelzspule 15 angeschlossen. Der Hoch­ frequenzgenerator und der Kühlmechanismus, die an den äußeren Enden des Innenrohres 1 und des Außenrohres 11 angeschlossen werden, sind der besseren Übersicht wegen in der Figur nicht dargestellt.

Die Stromzuführung führt durch die Wand 16 eines in der Figur nicht dargestellten Rezipienten. Zur Ab­ dichtung zwischen der Stromzuführung und der Rezipienten­ wand dient ein Dichtelement 17, beispielsweise ein O- Ring oder ein Simmerring. Durch Drehen der Druckschrau­ ben 4 wird über den Metall- oder Keramikring 6 und das Keramikrohr 7 ein Druck auf das ringförmige Spannele­ ment 8 ausgeübt. Dadurch vergrößert sich dessen Außen­ durchmesser, Innenrohr 1 und Außenrohr 11 werden gegen­ einander verspannt und damit in gewünschter Weise ab­ gedichtet.

In dem Falle, daß eine Verschiebbarkeit der Stromzufüh­ rung senkrecht zur Rezipientenwand 16 nicht vorgesehen ist, ist es durch Druckausübung auf das Spannelement 8 auch möglich, die gesamte Stromzuführung in der Rezi­ pientenwand 16 zu arretieren.

Die Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform des äußeren Endes des Innenrohres 1. Dieses äußere Ende ist mit einem Gewinde 19 versehen, so daß der Druck auf das Spannele­ ment 8 über das Keramikrohr 7 direkt durch Drehung einer Mutter 18 ausgeübt werden kann.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, zur Druckausübung auf das Spannelement 8 auch andere Ausführungsformen zu wählen, die eine Verformung des Elementes 8 in der Weise ermöglichen, daß eine zuverlässige Abdichtung der Strom­ zuführung erreicht wird.

Die Metallteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung können aus einem beliebigen, elektrisch gut leitendem Metall gefertigt werden. Die Keramikteile der Vorrichtung können aus Al₂O₃, Frequenta, Quarz, Glas, glasfaserver­ stärktem Kunststoff oder ähnlichem gefertigt werden. Es ist auch möglich, daß die Abdichtung der Stromzuführung bewirkende Spannelement 8 am äußeren anstelle des inneren Endes des Innenrohres 1 anzubringen.

Da alle Teile der Stromzuführung lediglich verschraubt bzw. aufeinandergesteckt und damit leicht voneinander lösbar sind, ist die Vorrichtung in einfacher Weise zu Reparatur- oder ähnlichen Zwecken auseinanderzu­ nehmen.

Claims (6)

1. Gasdichte Stromzuführung durch eine Behälterwand, insbeson­ dere für eine Induktionsheizspule beim tiegelfreien Zonen­ schmelzen, mit koaxial ineinander angeordneten Leiterrohren, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den koaxialen Leiterrohren (1, 11) ein ringförmiges und durch Druck verformbares, elektrisch isolierendes Spannelement (8) lösbar angeordnet ist.

2. Stromzuführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement (8) aus Silikonkautschuk besteht.

3. Stromzuführung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausübung eines Druckes auf das Spannelement (8) ein Schraubmechanismus (3, 4) vorgesehen ist.

4. Stromzuführung nach einem der Anspüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung des Druckes auf das Spannelement (8) ein Keramikrohr (7) vorgesehen ist.

5. Stromzuführung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Ende des Innenrohres (1) eine Druckplatte (3) angebracht ist, in der axial verschiebbar Druckschrauben (4) angeordnet sind, und daß das Innenrohr (1), ausgehend von diesem Ende, von einem Metall- oder Keramikring (6), einem Keramik­ rohr (7), dem Spannelement (8) und einem am anderen Ende angebrachten, als Anschlag dienenden Keramikring (9) koaxial umgeben ist, und daß das Keramikrohr (7) und das Spann­ element (8) einen kleineren Außendurchmesser als die Keramik­ ringe (6, 9) aufweisen und von dem Außenrohr (1) koaxial um­ geben sind.

6. Stromzuführung nach den Ansprüchen 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß das eine Ende des Innenrohres (1) am Außenumfang mit einem Gewinde (19) versehen ist, auf dem eine Mutter (18) angeordnet ist, und daß das Innenrohr (1) ausgehend von dieser Mutter (18) von dem Keramikrohr (7), dem Spannelement (8) und einem am anderen Ende angebrachten, als Anschlag dienenden Keramik­ ring (9) koaxial umgeben ist, und daß das Keramikrohr (7) und das Spannelement (8), die einen kleineren Außendurch­ messer als Keramikring (9) und Mutter (18) aufweisen, von dem Außenrohr (11) koaxial umgeben sind.