(57)【要約】【課題】より大きな機械的荷重に耐えることができる電気的なフィードスルーを提供する。【解決手段】フィードスルー１０は、貫通孔４を有するフランジ３を有し、貫通孔４には第１の機能部材１が配置されており、貫通孔４が封止されるようにフランジ３に結合されている。第１の機能部材１は少なくとも１つの変形領域８を有し、この変形領域には、第１の機能部材１の機械的安定性が変形領域８において低減されるように凹所が設けられており、機械的荷重が加えられたときに第１の機能部材１は変形領域８において変形することができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内壁（４１）を備えた貫通孔（４）を有するフランジ（３）と、
前記貫通孔（４）内に配置され、かつ該貫通孔（４）が封止されるように前記フランジ（３）に結合された第１の機能部材（１）とを備え、
該第１の機能部材（１）は、実質的に少なくとも１つの金属から形成されておりかつ少なくとも１つの変形領域（８）を有し、前記第１の機能部材（１）は、機械的荷重が加えられたときに変形することができ、前記変形領域は、前記機能部材（１）における少なくとも１つの凹所によって形成されており、該凹所は、前記機能部材を局所的に貫通しているか又は前記機能部材の材料厚さを減じており、これにより、前記第１の機能部材（１）の機械的安定性が前記変形領域（８）において減じられていることを特徴とする、フィードスルー（１０）。
【請求項２】
内壁（４１）を備えた貫通孔（４）を有するフランジ（３）と、
前記貫通孔（４）内に配置され、かつ該貫通孔（４）が封止されるように前記フランジ（３）に結合された第１の機能部材（１）とを備え、
該第１の機能部材（１）は、実質的に少なくとも１つの金属から形成されており、かつ少なくとも２つの別個の管部分（１１，１２）から成り、該管部分は、少なくとも幾つかの部分において第２の機能部材（２）に結合されており、
前記第１の機能部材（１）の前記別個の管部分の間の間隔によって変形領域（８）が形成されており、
前記第１の機能部材（１）の前記別個の管部分は、機械的荷重が加えられたときに互いに相対移動を行うことができることを特徴とする、フィードスルー（１０）。
【請求項３】
前記第１の機能部材（１）は、前記貫通孔（４）の前記内壁（４１）と前記第１の機能部材（１）との間に中空空間（７）を形成するように前記貫通孔に配置されており、前記第１の機能部材（１）は、前記フランジ（３）に結合されている、請求項１又は２記載のフィードスルー（１０）。
【請求項４】
前記第１の機能部材は、前記フランジ（３）によって電気的に絶縁された状態で、少なくとも２つの別個の絶縁部材（５，６）によって前記フランジ（３）に結合されており、かつ前記貫通孔（４）に保持されており、
前記絶縁部材（５，６）は、それ自体と、前記貫通孔（４）の前記内壁（４１）及び前記第１の機能部材（１）の両方との間に中空空間（７）を形成している、請求項３記載のフィードスルー（１０）。
【請求項５】
前記中空空間（７）を少なくとも１つの監視開口（１２）によって計器に接続することができる及び／又は流体を前記監視開口（１２）を通じて前記中空空間（７）へ導入することができる及び／又は流体を前記監視開口（１２）を通じて前記中空空間（７）から排出することができ、前記監視開口（１２）は、前記絶縁部材（５，６）及び／又は前記フランジ（３）のうちの一方を貫通している、請求項３又は４記載のフィードスルー（１０）。
【請求項６】
前記第１の機能部材（１）は少なくとも幾つかの部分において管状に形成されており、
少なくとも１つの第２の機能部材（２）が管状部分（１，１１，１２）に配置されており、
前記第１の機能部材（１）と前記第２の機能部材（２）とは、少なくとも幾つかの部分において間隙を生じることなく相互に結合されている、請求項２記載のフィードスルー（１０）。
【請求項７】
前記第２の機能部材（２）は、少なくとも２つの部分（２１，２２）を含み、これらの部分は、その長手方向軸線（Ａ）に沿って前記変形領域（８）の拡張及び／又は収縮により、互いに対して伸長及び／又は収縮することができる及び／又は互いに対して傾くことができる及び／又は互いに対してねじることができる及び／又は互いにせん断応力を受けることができる、請求項６記載のフィードスルー（１０）。
【請求項８】
前記第２の機能部材（２）の前記２つの部分（２１，２２）は、可撓性構造（２３）、又は互いに係合しかつ延長可能及び／又は後退可能な形式で相互に結合された構造（２４，２５）により、結合されている、請求項７記載のフィードスルー（１０）。
【請求項９】
前記変形領域（８）は、前記中空空間（７）に配置されており、
前記変形領域（８）は、好適には、前記管状の第１の機能部材（１）における少なくとも１つの凹所であり、該凹所は、前記管状の第１の機能部材（１）の内部と前記中空空間（７）とを接続している、請求項２から８までのいずれか１項記載のフィードスルー（１０）。
【請求項１０】
前記第１の機能部材（１）は、中実材料から形成された導電体及び／又は少なくとも１つの金属から形成された管状部材のグループから選択されており、
前記第２の機能部材（２）は、導電体及び／又は熱電対ワイヤ及び／又は光導波路及び／又は導波管のグループから選択されている、請求項１から９までのいずれか１項記載のフィードスルー（１０）。
【請求項１１】
閉じ込め構造、特に圧力容器及び／又は反応器室及び／又はポンプハウジング及び／又は発電機ハウジングにおける請求項１から１０までのいずれか１項記載のフィードスルー（１０）の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械的荷重を支持することができる、したがって故障に耐える、略して"フィードスルー"と称されるフィードスルー装置に関し、その使用にも関する。特に、本発明は、電気的及び／又は光学的なフィードスルーに関し、このフィードスルーによって信号及び／又は電流をセキュリティ関連の容器から又はセキュリティ関連の容器へ案内することができる。特に、これは、低圧及び中高圧範囲におけるフィードスルーをも含む。概してここでは大規模フィードスルーが言及される。なぜならば、それらの構成部材は、数センチメートルから数十センチメートルの直径を有し、総量が数キログラムであるからである。
【背景技術】
【０００２】
集合的に閉じ込め構造と称される、可燃性の危険な材料を貯蔵又は運搬するための容器の場合、エネルギ生成装置又は貯蔵装置の容器の場合、又は危険な材料が製造及び／又は貯蔵される容器の場合、測定装置、センサ及び／又はアクチュエータの電流及び／又は信号を容器へ導入する及び／又は容器から取り出すことがしばしば必要である。例えば、液化天然ガスを案内及び／又は運搬するための設備において、容器内部に配置された水中ポンプが使用される。ポンプのために必要な電力を容器内部へ導入するために、封止電気フィードスルーを有する接続装置が使用される。エネルギ生成ユニット、例えば発電プラントの蒸気発電機の場合、発生されたエネルギは安全に取り出されなければならない及び／又はこれらのエネルギ生成ユニットにおける装置に電力が供給されなければならない。このために、フィードスルーは、通常、容器構造、例えば圧力容器のフランジにフランジ取付けされている。
【０００３】
特に、可燃性ガス及び／又は液体を含んだ圧力容器の場合、フィードスルーは長期間にわたって気密なままであることがここでは重要である。特に、爆発性ガス混合物を形成する可燃性物質を貯蔵する場合、それ自体は決定的ではない最小限の漏れによってさえも、ガス混合物がフィードスルーの封止領域に形成され得る危険性が依然として存在する。例えば、このような領域は、取り付けられた保護ハウジングに形成される可能性がある。これが次いで爆発につながると、フィードスルーが損傷される場合があり、したがって危険な材料が、閉鎖されているべき容器から即座に流出する。これは、特に故障の場合でさえも反応器ハウジングの安全な封じ込めを保証するために、特に原子力を発生するための施設にも関係する。
【０００４】
欧州特許第２０３１２８８号明細書には、液体容器のための電気的なフィードスルーが記載されており、このフィードスルーにおいては、導電体は、絶縁フィードスルースリーブによってフランジにはんだ付けされている。フランジはフィードスルー開口を有し、このフィードスルー開口において、電気的に絶縁性のフィードスルースリーブが直接にはんだ付けされている。絶縁性のフィードスルースリーブは、管状であり、その内部において導電体を有し、この導電体はフィードスルースリーブの内径よりも小さな直径を有する。その端部において、フィードスルースリーブと導体との間の間隙は密閉されており、これにより、フィードスルースリーブと導体との間には、比較的大きな中空空間が配置されている。フィードスルースリーブにはボアが配置されている。フランジは、２つの部分に形成されており、中空空間が、フランジの間に配置されており、フィードスルースリーブにおけるボアを介して、フィードスルースリーブにおける中空空間をフランジの間の中空空間に接続している、又は１つの部分から成るフランジに、フィードスルースリーブにおけるボアに相当するボアが設けられている。フィードスルースリーブの中空空間における圧力を監視することにより、フィードスルースリーブに侵入するガスを検出することができ、これにより、フィードスルーに対する損傷を監視することができる。
【０００５】
このフィードスルーは、電気的に絶縁性のフィードスルースリーブが特定の長さを備えるという問題を有する。スリーブは、管状であり、内部導体の周囲に延びた中空空間を有する。フィードスルースリーブの材料はセラミックであり、セラミックは脆い材料であることが知られている。このようなフィードスルーユニットの場合、フィードスルースリーブは特に機械的荷重を受けると破損する場合がある。それにより、閉じ込め構造体とそれを包囲する環境との間のバリヤが破壊される。したがって、この引用文献に示されたフィードスルーは、故障に耐えると考えることができない。これ以外に、このようなフィードスルースリーブの製造は、高い製造費用と関係する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】欧州特許第２０３１２８８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
これに基づき、本発明の課題は、上述のフィードスルーより大きな機械的荷重に耐えることができる電気的なフィードスルーを提供することであり、このフィードスルーは、バリヤが破壊されたとしても依然として閉じ込め構造を閉鎖し、かつ効率的に製造することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題は、独立請求項の主体によって達成される。本発明の有利な実施の形態及び発展形態は、従属請求項に明示されている。
【０００９】
本発明によるフィードスルーは、内壁を備えた貫通孔を有するフランジと、貫通孔内に配置され、かつ貫通孔が封止されるようにフランジに結合された第１の機能部材とを備え、第１の機能部材は、実質的に少なくとも１つの金属から形成されており、かつ機能部材における少なくとも１つの凹所によって形成された少なくとも１つの変形領域を有し、前記凹所は、機能部材を貫通しているか又は機能部材の材料厚さを減じており、これにより、第１の機能部材の機械的安定性が変形領域において減じられている。この手段により、本発明によるフィードスルーは、仮想的に言えば、機械的荷重を受けるとたわむことができる。これにより、変形領域を変形させることができ、初期状態へ可逆的に戻ることができるが、フランジの一方の側におけるシール材料が破壊される恐れがある。
【００１０】
本発明による概念は、第１の機能部材の変形領域が第１の機能部材における前述の凹所であることを予測している。したがって、第１の機能部材が１つの部品であると考えることができる。本発明の概念の代替的な実施の形態では、機能部材を、別の機能部材を介した物理的結合のみを有する別個の部品に分割することができる。この代替的な実施の形態による変形領域は、いわば、分離された第１の機能装置の間の中断された領域である。機械的荷重を受けると、分離された第１の機能エレメントは、互いに可逆的な相対移動を行うことができる。
【００１１】
フランジは、通常、金属部材、例えば特に鋼から形成された板であってよい。貫通孔は、穿孔によって形成することができるが、フライス削り、旋削、成形、及び全てのその他の適切な方法によって形成することもできる。貫通孔は、フランジの主面をほぼ垂直に貫通していてよく、これにより、その壁面の高さは実質的にフランジの高さに相当する。フランジ自体は、次いで、他の部材、例えば閉じ込め構造に固定される。フランジが金属から成る場合、一般的なフィードスルーは、金属固定材料フィードスルーとも称される。
【００１２】
第１の機能部材は貫通孔に配置されており、これにより、第１の機能部材を貫通孔に取り付けることにより、貫通孔は封止される。これは、適切な手段、例えばはんだ付け、硬ろう付け、溶接、螺合等によって達成することができる。すなわち、第１の機能部材は、フランジ、特にフランジに配置された貫通孔の内壁に結合される。その結果、貫通孔は好適には密閉され、適用可能であれば、第１の機能部材における別の手段によっても密閉される。特に、この場合フランジと第１の機能部材との間に導電性結合のみならず、プラスチックの使用により電気的に絶縁性の結合が形成されてもよい。
【００１３】
第１の機能部材の目的は、作動状態において貫通孔を通じて電流及び／又は電気信号及び／又は光学的情報及び／又はマイクロ波を伝達する及び／又はしかしながら別の機能部材を保持することを可能にすることである。したがって、本発明は、１つの機能部材、すなわち第１の機能部材のみが貫通孔に配置されている実施の形態のみならず、別の機能部材が設けられている実施の形態をも含む。
【００１４】
フィードスルーの機械的な荷重支持能力を高めるために、本発明の本質的な特徴は、第１の機能部材が、第１の機能部材における凹所によって形成された少なくとも１つの変形領域を有し、これにより、第１の機能部材の機械的安定性が変形領域において減じられるということである。"凹所"という用語は、第１の機能部材を貫通する構造、例えば穴、スロット等のみならず、第１の機能部材の材料厚さの局所的な減少、例えば切欠、溝、盲孔等をも意味すると理解される。本発明の意味における変形領域は、機械的荷重を受けたとき、特に作動状態において及び／又は故障の際に第１の機能部材が変形することができる領域である。
【００１５】
フランジ、及びフランジに結合された第１の機能部材は、フィードスルーの形態の構造的ユニットを形成している。フランジ自体は、慣用的な手段を用いて、好適には可逆的に、例えば螺合によって、他の部材、例えば閉じ込め構造に固定されてよい。本発明によるフィードスルーを据え付ける及び／又は交換する場合、フランジ全体は通常、そこに配置された部材とともに組み付けられる及び／又は分解される。変形領域により、トルク、圧力、張力、曲げモーメント及び／又は振動を第１の機能部材及び／又は第１及び別の機能部材から形成されたシステム（以下参照）に加えることができる。第１の機能部材の材料は、有利には、この場合、機械的な要求を満たす程度にまで可撓性及び／又は変形可能な材料から成る。変形領域に向けられた変形により、フィードスルーの過荷重、特に有効ピーク荷重を受けたときの動的過荷重が、対応する作動状態において回避され、これによりフィードスルーの機械的な荷重支持能力が高められる。変形領域は、いわば有効な機械的ピーク荷重を緩和し、これにより、第１の機能部材がフランジから裂断されることをほぼ防止する及び／又はフランジの材料が裂断されることを防止することができる。変形領域は、所定の破断箇所としても機能し、これにより、第１の機能部材に損傷が生ぜしめられると、フィードスルーのバリヤ全体を破壊することなく、主に変形領域において、損傷されたスポットが生じる。これは、本発明によるフィードスルーを特に故障に耐えるものにする。
【００１６】
本発明によれば、第１の機能部材は実質的に少なくとも１つの金属から形成されている。これは、第１の機能部材が、実質的に、合金を含む１つ以上の金属から成ることを意味する。本発明によれば、第１の機能部材が幾つかの部分において様々な金属材料から成ることも可能であり、提供される。Ｃｏ合金及び／又はインコネルなどのＦｅＮｉ合金、ＢｅＣｕ合金などの銅及び／又はＣｕ合金、及び／又はアルミニウム及び／又はＡｌ合金及び／又はＮｉＣｕ、ＮｉＣｒ又はＰｔＲｈなどの熱電対用の合金が、特に適している。ＮｉＦｅ合金は熱膨張に関するそれらの適応の観点から有利であるのに対し、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ａｌ及びＡｌ合金は、その高い導電率の観点から有利である。選択された金属は、特に有利には少なくとも変形領域において弾性であり、これにより、可逆的に変形することができる。その結果、生じた力効果による荷重を受けたときには第１の機能部材は影響を受けないままであることができる。
【００１７】
上述のように、フランジは同様に通常は金属から成る。ガルバニックコーティングを備えた軟鋼、例えばＣｕ、Ｎｉ及び／又は両者の組合せ及びＮｉ合金、及び／又はＣｒ鋼が好ましい。高級鋼、特に塩水に対する耐性の観点から海洋用途の場合に特徴付けられる、特にＡＩＳＩ３０４／３０４Ｌ及び３１６／３１６Ｌなどの、特にオーステナイト系高級鋼も好ましい。インバール、インコネル及びモネルなどの高い熱強度の鋼も好ましい。極低温における高いノッチ付衝撃強さにより特に低温での使用に適したオーステナイト系鋼も好ましい。
【００１８】
第１の機能部材がフランジに特に直接的に又は特に金属から形成された固定材料によって結合されているこの第１の実施の形態は、特に、フランジと第１の機能部材との間の導電性結合を形成することができる。したがって、第１の機能部材は特に、それ自体は電流を伝導しない部材である。このような部材は例えば、例えばマイクロ波及び／又は音波を伝達するための導波管である。
【００１９】
代替的な実施の形態では、少なくとも１つの第２の機能部材が第１の機能部材に取り付けられている。例えば、これは、信号導体及び／又は導電体、例えばさらに第１の機能部材から電気的に絶縁された別の導電体及び／又は光導波路などの光学的導体を含んでよい。このような場合、第１の機能部材は特に管状であり、第２の機能部材は管内部に保持されている。特に、第２の機能部材は、第１の機能部材を封止する電気的に絶縁性の材料、例えばプラスチック及び／又はガラス材料及び／又はガラス−セラミック材料によって保持されている。特にガラス材料及び／又はガラス−セラミック材料の場合、第１の機能部材の、ひいてはフィードスルー全体の気密封止を継続的な形式で達成することができる。
【００２０】
好適な実施の形態によれば、本発明によるフィードスルーは、第１の機能部材が、貫通孔の内壁と貫通孔内の第１の機能部材との間に中空空間が形成されるように配置され、かつ貫通孔が封止されるようにフランジに結合されるように、形成されている。中空空間は、少なくとも１つの監視開口によって計器に接続可能である。監視開口は、電気的に絶縁性の部材及び／又はフランジのうちの一方を貫通している。
【００２１】
中空空間を、第１の機能部材及び／又は貫通孔、特に貫通孔の内壁の適切な実施の形態によって形成することができる。例えば、これらの実施の形態は、特に第１の機能部材が貫通孔内に直接的に、例えば螺合によって取り付けられる場合、第１の機能部材及び／又は貫通孔における凹所であってよい。第１の機能部材を貫通孔に取り付けるために固定材料が用いられる場合、中空空間は、特に有利には、固定材料が局所的に提供されないことによって形成されてよい。本発明の関連における"中空空間"という用語は、中空空間が、提供される可能性がある監視開口を除いて閉鎖され、したがって中空空間が存在するにもかかわらず貫通孔が封止されることも意味する。
【００２２】
特に好適な実施の形態では、フィードスルーは、互いに別個の少なくとも２つの絶縁部材を含み、第１の機能部材は、フランジから電気的に絶縁された状態で貫通孔に保持されており、絶縁部材は、それ自体と、貫通孔の内壁と第１の機能部材との両方との間に中空空間を形成している。監視開口は特にこの中空空間へ開口している。
【００２３】
第１の機能部材の長手方向軸線は、通常、貫通孔の長手方向軸線に対して平行に延びており、貫通孔における第１の機能部材の配置は有利には同軸でもある。この実施の形態の少なくとも２つの電気絶縁部材は、特に環状に第１の導電体を包囲しており、この第１の導電体を貫通孔に保持している。電気絶縁部材は、有利には、ガラス部材、ガラス−セラミック部材及び／又はセラミック部材である。この技術は、ガラス−金属フィードスルーの分野における当業者には公知である。第１の機能部材は、絶縁部材によって貫通孔においていわばはめ込まれている。これらの材料は、高い絶縁値を有しかつ攻撃性物質の攻撃に対して化学的に無反応であるという利点を有する。しかしながら、これらの材料は、機械的荷重に反応しやすい恐れがある脆い材料であるという欠点を有する。しかしながら、プラスチック、特にＰＥＥＫなどの高性能プラスチックの使用も可能である。
【００２４】
絶縁部材としてガラス、ガラス−セラミック及び／又はセラミック部材が使用される場合、第１の機能部材の材料は、有利には、ほぼ同じ熱膨張率を有するように選択される。
【００２５】
本発明によれば、互いに別個の少なくとも２つの電気絶縁部材は、この実施の形態では、それ自体と、貫通孔の内壁及び第１の導電体の両方との間に中空空間を形成するように貫通孔に導入される。円形の貫通孔の場合、中空空間はしたがって環状となる。中空空間の全ての結果的なジオメトリのように、全てのその他の直径ジオメトリももちろん可能であり、本発明により含まれる。
【００２６】
第１の機能部材は、例えばロッド状に形成されることによって、及び／又は少なくとも幾つかの部分において中空空間を有することによって及び／又は幾つかの部分において中実材料から形成されることによって、この実施の形態において中実材料から成ってよい。第１の機能部材が中実材料から形成されている場合、特に第１の機能部材に切欠を形成することによって又は個々の部分の間の間隔によって、変形領域を形成することができる。
【００２７】
前述のフィードスルーを発展させる好適な実施の形態では、第１の機能部材は少なくとも幾つかの部分において管状であり、少なくとも１つの第２の機能部材が管状部分に配置されており、第１の機能部材と第２の機能部材とは、少なくとも幾つかの部分において間隙を生じることなく相互に結合されている。
【００２８】
第２の機能部材は、第１の機能部材と異なる材料から成ってよい。第１の機能部材と第２の機能部材とは、少なくとも幾つかの部分において、特に少なくとも一方の端部において間隙を生じることなく相互に結合されている。間隙を生じない結合部を備えた端部は、通常、作動中に閉じ込め構造に配置される端部である。間隙を生じない結合部は、少なくとも幾つかの部分において間隙を生じないように輪郭が嵌合するように第１及び第２の機能部材の寸法が選択されている場合には第１及び第２の機能部材の寸法にわたって生じることができるか、又は間隙を充填材料で充填することによって生じることができる。充填材料の目的は、少なくとも幾つかの部分において間隙を密閉することである。充填材料として、全ての適切な材料、特に、ガラスはんだ及び／又は金属はんだ、すなわちＣｕ／Ａｇ合金、及び／又は密閉した結合が得られるならば溶接継目を用いることができるが、しかしながら、プラスチック、特にＰＥＥＫなどの高性能プラスチックが用いられてもよい。
【００２９】
つまり、第１及び第２の機能部材の間の間隙を生じない結合は、導電性であってよいが、電気的に絶縁性であってもよい。無間隙結合部は、一方の端部のみならず、第１及び又は第２の機能部材のあらゆる所望の部分に形成することができる。
【００３０】
貫通孔に電気的に絶縁された状態で保持された中実材料から形成された第１の機能部材の実施の形態は、第１の機能部材を介して低い電流を流す用途において特に有利である。より強い電流の場合、第２の機能部材が第１の機能部材によって保持されておりかつより導電性の材料、特に銅から形成された導電体を有する実施の形態が有利である。第１の機能部材と第２の機能部材との間の無間隙結合部は必要である。なぜならば、さもないと閉じ込め構造に閉じ込められるべき媒体がこの間隙を通じて漏れるからである。この漏れはなんとしても回避されるべきである。したがって、間隙がはんだ付け及び／又は溶接されていると特に有利である。この実施の形態により、第１及び第２の機能部材の間に確実な電気的接続を生ぜしめることができるが、第１及び第２の導体の間に気密封止をも達成することができる。絶縁部材は気密はめ込みをも可能にするので、本発明によるフィードスルーは、全体として、完全に気密の封止を提供することができる。
【００３１】
本発明によるフィードスルーの別の好適な実施の形態では、第１の機能部材は、少なくとも幾つかの部分において第２の機能部材に結合された少なくとも２つの別個の管部分から成り、変形領域は、第１の機能部材の別個の管部分の間の間隔によって形成されている。
【００３２】
既に説明したように、変形領域は、第１の機能部材の凹所及び／又は少なくとも１つの局所的に減じられた材料厚さを特徴とする。第１の機能部材における周方向のスロットが凹所と考えられてもよいし、又は第１の機能部材の２つの別個の管部分が第２の機能部材によって機械的に、及び特に電気的にも相互に接続することができる。したがって、第１の機能部材の管部分の間の間隔が変形領域である。本発明は両方の解決手段を含む。
【００３３】
本発明によるフィードスルーの特に好適な実施の形態において、第２の機能部材は、少なくとも２つの部分を含み、これらの部分は、その長手方向軸線に沿った変形領域の拡張及び／又は収縮により、互いに対して伸長及び／又は収縮することができる及び／又は互いに対して傾くことができる及び／又は互いに対してねじることができる及び／又は互いにせん断応力を受けることができる。
【００３４】
もちろん、これらの部分の間の結合は、第２の機能部材の幾つかの部分のこのようなたわみ及び／又は変位の間にも維持されるべきである。第２の機能部材の複数の領域の相互の変位可能性及び／又はたわみ可能性により、特に第２の機能部材の変位可能及び／又はたわみ可能な領域が長手方向軸線に沿って第１の機能部材の変形領域と同じ位置に配置されているならば、変形領域の特に高い効率レベルが達成される。
【００３５】
第２の機能部材の少なくとも２つの部分は、特に好適には、可撓性構造、又は互いに係合しかつ延長可能及び／又は後退可能な形式で相互に結合された構造により、結合されている。
【００３６】
可撓性構造は、銅ストリップ、特にいわゆるアコーディオン状の構造を有する波形の及び／又は縮れた銅板、又はあらゆる別の適切な可撓性構造であってよい。これに代えて又は加えて、好適には、第２の機能部材の幾つかの部分の互いに対面した端部が、例えばプラグ及びソケットなどの互いに係合する構造を有することができる。
【００３７】
前述のように、第２の機能部材は、特に高いアンペア数のための例えば直流及び／又は交流を伝達するための導電体であってよい。第２の機能部材が熱電対であることもできる。このような部材は、ゼーベック効果を利用することができ、温度に応じて電圧を測定することができる。この場合、第２の機能部材は、特にＮｉＣｒ、ＮｉＣｕ又はＰｔＲｈから形成された熱電対ワイヤ、及びその他の慣用の熱電対ワイヤ合金を含む。
【００３８】
変形領域は、第１の機能部材のあらゆる箇所に設けられてよい。例えば、変形領域は、例えば閉じ込め構造内の電気モータに電流を供給するために、閉じ込め構造内又は閉じ込め構造の外側に第１の機能部材の長手方向軸線に沿ってフランジの主平面から間隔を置いて設けられてよい。これは、ひいては、適用可能である場合には、第１の機能部材及び第１の機能部材に機械的に結合された第２の機能部材にトルクを加えることができる。変形領域により、長手方向軸線を中心とする第１及び／又は第２の機能部材のねじれ及び／又は弾性的な振動も可能であり（言い換えればトーション）、これにより、対応する機械的モーメントは、貫通孔内の第１の機能部材、特に絶縁部材の固定部から隔離されるか、又は少なくともこの固定部において損傷を生じないように減じられる。この典型的な適用では、この手段は、第１及び／又は第２の機能部材が固定材料、特に絶縁部材からねじ緩むのを防止する。第１及び／又は第２の機能部材の弾性的な曲げ振動も可能であり、曲げ部は変形領域に配置されている。これは、特に絶縁部材をも緩和し、本発明によるフィードスルーの機械的な荷重支持能力を高める。変形領域は、特に有利には、少なくとも２つの別個の絶縁部材の間の中空空間に設けられている。この実施の形態は、第１及び／又は第２の機能部材がそれらの端部において最大の安定性を有するという利点を有する。しかしながら、フィードスルーが、機能部材の長手方向軸線に対して垂直方向に作用する過剰に高い機械的荷重、特に圧縮荷重にさらされると、これは、絶縁部材の破壊につながる場合がある。しかしながら、変形領域が絶縁部材の間の中空空間に配置されていると、機械的荷重は、変形領域によって少なくとも減じられ、絶縁部材のうちの一方、概して機械的荷重の発生源に最も近い方のみを破壊する。しかしながら、絶縁部材は互いに別個であるので、絶縁部材の破壊は、バリヤの損失を意味しない。したがって、外側の破壊されていない絶縁部材は依然として容器が確実に閉鎖されていることを保証する。特に、圧縮荷重のピークパルスをしたがって確実に阻止することができ、これは、故障関連用途の場合に特に利点を有する。一方の絶縁部材の破壊は、適切な手段、例えば音響的及び／又は光学的監視配列によって検出することができ、これに基づいてフィードスルーの交換を開始することができる。
【００３９】
本発明によるフィードスルーの特に好適な実施の形態では、中空空間を、少なくとも１つの監視開口において計器に接続することができ、監視開口は、電気絶縁部材のうちの一方及び／又はフランジを通って延びている。変形領域は、好適には中空空間に配置されており、変形領域は、好適には、管状の第１の機能部材における少なくとも１つの凹所であり、前記凹所は、第１の管状の機能部材の内部と中空空間とを接続している。
【００４０】
監視開口は、有利には、フランジを貫通しており、監視開口の一方の端部は、特に中空空間の領域における貫通孔の内壁に設けられているか、又は絶縁部材のうちの少なくとも１つを貫通しているか又は両者の組合せを貫通している。ここで、管状の第１の機能部材の変形領域は特に凹所であり、この凹所は、第１の機能部材の内部を中空空間に接続している。この関連において、凹所は、第１の機能部材の壁部を局所的に貫通する開口、例えばスロットを意味する。この実施の形態の特定の利点は、絶縁部材の破壊及び／又はフランジ及び／又は第１の機能部材に対する絶縁部材の封止の故障を、特に容易に決定及び／又は監視することができるということである。変形領域は第１の機能部材を貫通しているので、第１及び第２の機能部材の間の無間隙結合を監視することもできる。つまり、監視開口に取付け可能な計器により、絶縁部材の故障による中空空間内への媒体侵入のみならず、第１及び第２の機能部材の間の結合の故障による媒体侵入をも検出することができる。このことは特に有利である。なぜならば、第１及び第２の機能部材は通常、機能部材の外壁と第１の機能部材の内壁との間に常に間隙を有するからであり、前記間隙は、場合によっては機能部材の異なる熱膨張挙動と、フィードスルーが曝される作動温度及び／又は故障温度にも依存する。この実施の形態は、変形領域がいわゆる監視開口として機能することも可能にする。
【００４１】
計器は、例えば圧力計であってよい。これにより、中空空間における圧力変化を示すことができ、例えばアラームを作動させるためのインジケータであってよい。中空空間への異なるガスの侵入を検出するガスモニタとして計器を形成することも可能である。中空空間自体を負圧、真空、あらゆるシールドガス、非導電性流体などで満たすことができる。全ての可能な計器に対する全てのこれらのオプション及び制御可能性は発明により含まれる。つまり、フィードスルーの全ての決定的な部材を本発明によるフィードスルーにおいて監視することができる。
【００４２】
フィードスルーは貫通孔のための２つ以上の監視開口を有することもできる。特に、これにより流体を１つの監視開口を通り、少なくとも１つの別の監視開口を通って再び出るように案内することができる。一方の監視開口は、いわゆる流入部を形成し、他方の監視開口は、流体のためのいわゆる戻り流部を形成する。流体は作動状態において、特に液体又は気体状態で存在してよい。特に、冷却用の流体、例えば水又は液体Ｎ2であってよく、この流体は、特に故障の際に、機能部材及び／又は絶縁部材に対する温度損傷、特に機能部材及び／又は絶縁部材の溶融を防止する又は少なくとも遅延させることができる。同様に、媒体は、保護媒体、例えばほとんど化学的に不活性の液体又はシールドガス、例えば気体Ｎ2及び／又は気体Ｈｅ、Ａｒ及び／又はその他のシールドガス又は希ガスであってもよい。酸素系可燃性雰囲気の形成は、気体Ｎ2及び／又はその他のシールドガスを流すことにより特に有利に防止することができる。故障の場合に物質の状態を変化させかつこれにより少ない流体変換で冷却のために及び／又はシールドガスとしても機能してよい流体の使用も、可能である。流体のための流入部及び／又は戻り流部は、フランジ及び／又は絶縁材料に配置されていてよい。流入部及び／又は戻り流部がフランジに配置されている場合、これは、フランジにおける適切なボアによって達成することができる。流入部及び／又は戻り流部が絶縁部材に配置されている場合、管を例えばこの目的のために前記部材に埋め込むことができる。
【００４３】
本発明によれば、フランジは特に好適には、貫通孔の内壁の少なくとも１つのサブ領域を形成するフランジエレメントを有し、特に電気絶縁部材のうちの少なくとも１つが、フランジエレメントによって形成された貫通孔のこのサブ領域に配置されている。
【００４４】
フランジエレメントは、フランジの本体と異なる材料、特に異なる金属から成るか、又は同じ材料から成ってよい。フランジエレメントは有利には、貫通孔の内壁の少なくとも１つのサブ領域を形成している。したがって、電気絶縁部材のうちの少なくとも１つは、有利にはこのサブ領域に配置されている。
【００４５】
これは、段状の凹所がフランジに設けられてよく、例えば穿孔及び／又はフライス削り及び／又は旋削によって形成されてよく、より大きな直径を有するその一部には、環状のエレメントが挿入され、フランジの本体に結合されていることを意味する。この結合は、例えば溶接によって行うことができる。フランジエレメントの内径は有利には貫通孔の直径に対応し、これにより、円筒状の貫通孔が提供される。次いで、絶縁部材のうちの少なくとも１つが、有利には、フランジエレメントによって形成された貫通孔の領域に提供される。そこに配置された絶縁部材の材料は、前述のように、これを包囲する貫通孔の材料に適応させられており、これにより、この実施の形態では、特にフランジの材料とフランジエレメントの材料とが互いに異なる場合、第１の絶縁部材の材料と第２の絶縁部材の材料とは互いに異なってよい。特に、絶縁部材は、異なるガラス及び／又はガラス−セラミックから成ってよい。
【００４６】
第１の機能部材も２つの部分に形成されているならば、フランジエレメントによって形成された貫通孔の領域に絶縁部材によって結合された第１の機能部材の材料は、同様に有利には、第１の機能部材の他の部分の材料と異なる材料であってよい。つまり、本発明によるフィードスルーの材料は、用途の要求に容易に適応させることができる。例えば、フランジエレメントの材料は、フランジの材料と異なる硬さ及び／又は熱膨張率及び／又は化学的耐性を有してよい。
【００４７】
特に有利でありかつ本発明によっても含まれるものは、別のフランジエレメントを備える又は備えないフランジの実施の形態にかかわらず、フランジ及び／又は第１の機能部材の間の相対移動を防止するための手段が、貫通孔及び／又は第１の機能部材に設けられているということである。
【００４８】
相対移動を防止するための手段は、貫通孔の適切な輪郭形状及び／又は第１の機能部材の外壁の実施の形態によって得ることができる。特に、貫通孔は、少なくとも局所的にテーパした及び／又は段部を有する輪郭形状を有してよい。テーパ及び／又は段部は保持手段として機能することができ、この保持手段は、より大きな直径を有する貫通孔の側に過圧が加えられたときに絶縁部材が機械的に押し出されにくくする。段部の他に、例えば特に貫通孔の円錐形及び／又は部分的に円錐形の輪郭形状が可能である。貫通孔の内壁には、この場合、いわゆる相対移動を防止するための手段が設けられている。
【００４９】
別の有利な実施の形態では、絶縁部材のうちの少なくとも一方はコーティングを有する。これは、特に圧縮荷重を受けることにより発生させられる曲げ荷重に関して絶縁部材を強化する。絶縁部材は上述のように特に脆い材料から成るので、コーティングは、特に圧縮荷重とは反対側に面した側における初期き裂形成を抑制するならば、絶縁部材が破壊されることも防止する。例えば、プラスチックによる絶縁部材のコーティングが有利である。
【００５０】
前述のように、本発明は、変更された機能部材を第１及び第２の機能部材として使用することを可能にし、本発明によるフィードスルーの特定の目的は、機能部材によって決定される。第１の機能部材は、特に好適には、導電体（特に中実材料又は管としての）及び／又はセラミックチューブ部材、特にセラミックチューブ部材のグループから選択されている。第２の機能部材は、特に好適には、導電体及び／又は熱電対ワイヤ及び／又は光導波路及び／又は導波管のグループから選択されている。
【００５１】
本発明は、容器構造、特に圧力容器及び／又は反応室及び／又はポンプハウジング及び／又は発電機ハウジングにおける本発明によるフィードスルーの使用も含み、したがって、これらの容器、室及び／又はハウジング自体も含む。
【００５２】
本発明による電気的なフィードスルーの好適な実施の形態のための特に効率的な製造方法は、以下のステップを含む：
−通常は金属から成りかつ少なくとも１つの貫通孔を有するフランジを提供する。
−少なくとも２つの絶縁部材プリフォームを提供する。これらのプリフォームは、通常、ガラス、セラミック及び／又はガラス−セラミックから形成されている。成形体は好適には環状である。
−少なくとも第１の機能部材と、適用可能である場合、第２の機能部材とを提供し、適用可能である場合、第１の管状の機能部材と第２の機能部材とを同軸に配置する。
−第１の絶縁部材プリフォームを貫通孔に導入する。
−第１、及び適用可能であるならば配置された第２の機能部材を第１の絶縁部材の管状空間に導入する。
−第２の絶縁部材プリフォームを、貫通孔に保持されるように貫通孔に導入する。
−提供される場合：金属はんだ材料を第１及び第２の導電体の端部における間隙内及び／又は間隙上に提供する。
−絶縁部材プリフォームを貫通孔の内壁及び第１の機能部材と融合させ、かつ適用可能であれば、第１及び第２の機能部材の間にはんだ材料を溶融させる温度まで、全ての配置された部材を加熱する。溶融プロセスの間、別個の絶縁部材が形成され、かつ電気的に絶縁性の結合部が、貫通孔の内壁と第１の機能部材との間に特に気密に形成され、適用可能であれば、特に気密である結合部が、第１及び第２の機能部材の間に形成される。
−電気的なフィードスルーを冷却する。
【００５３】
ガラス溶融、成形体製造などの技術はガラス−金属封止の分野における当業者には公知である。もちろん、別の方法ステップにおいて第１及び／又は第２の機能部材の溶融を行うこともできる。フランジが、前述のフィードスルーが配置される複数の貫通孔を有することも可能でありかつ本発明によって含まれる。
【００５４】
本発明は、第１の機能部材が絶縁部材なしに、例えばはんだ付け、溶接及び／又は螺合によってフランジに結合されるような実施の形態に対して適用することもできる。次いで、問題となる方法ステップはそれに応じて適応させられる。
【００５５】
本発明による電気フィードスルーは多くの用途において使用することができる。閉じ込め構造、特に圧力容器及び／又は反応器室のみならず、センサ及び／又はアクチュエータ又は発電機又はポンプハウジングにおける適用は特に好ましい。
【００５６】
図面を参照して発明をさらに説明する。全ての図面は全く概略的であり、実際に存在する本発明による電気的なフィードスルー及び／又はその個々の部材の寸法及び／又は比率は、図面とは異なることがある。図面は、前記方法によって製造された典型的な実施の形態も示している。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】第１及び第２の機能部材を備えた、本発明によるフィードスルーの断面図を示しており、第１の機能部材は、変形領域を有し、貫通孔に直接的に取り付けられている。
【図２】第１の機能部材を備えた本発明によるフィードスルーの断面図を示しており、第１の機能部材は、１つの部分として形成されており、かつ電気的に絶縁された状態で貫通孔に取り付けられている。
【図３】第１の管状の機能部材と、１つの部分として形成された第２の機能部材とを備えた、本発明によるフィードスルーの断面図を示している。
【図４】第１の管状の機能部材と、可撓性構造により互いに結合された２つの部分を有する第２の機能部材とを備えた、本発明によるフィードスルーの断面図を示している。
【図５】第１の管状の機能部材と、互いに係合する構造により互いに結合された２つの部分を有する第２の機能部材とを備えた、本発明によるフィードスルーの断面図を示している。
【図６】本発明によるフィードスルーの断面図を示しており、第２の機能部材は１つの部分として形成されており、フランジは、溶接されたフランジエレメントを有し、貫通孔及び第１の機能部材は、相対移動を防止するための手段を有する。
【図７】本発明によるフィードスルーの断面図を示しており、第２の機能部材は複数のエレメントを有する。
【図８】本発明によるフィードスルーの断面図を示しており、第２の機能部材は、光導波路であり、相対移動を防止するための手段が設けられている。
【図９】第１の管状の機能部材と、可撓性構造により互いに結合された２つの部分を有する第２の機能部材とを備え、相対移動を防止するための代替的な手段を備えた、本発明によるフィードスルーの断面図を示している。
【図１０】変形領域を備えた第１の電気的な機能部材の形態を示している。
【図１１】本発明によるフィードスルーの平面図を示しており、２つ以上の貫通孔がフランジに設けられている。
【発明を実施するための形態】
【００５８】
図１は、フランジ３の面に対して垂直方向に見た、本発明によるフィードスルー１０の断面図を示す。内壁４１を有する貫通孔４がフランジ３に配置されている。管状の第１の機能部材１が、貫通孔４に配置されており、貫通孔４が閉鎖されるように貫通孔４の内壁４１に結合されている。この実施例では、第１の機能エレメントは、固定材料としての金属はんだ４０１によって貫通孔４に固定された金属管である。これにより貫通孔４の気密封止が達成されている。この図１は、光導波路用のフィードスルーの図を示す。したがって、第２の機能部材２は、光導波路、例えばガラスファイバ又はガラスファイバ束又はプラスチックファイバ又はプラスチックファイバ束である。第１及び第２の機能エレメント１，２は、好適にはそれらの共通の長手方向軸線がフランジ３の面に対して垂直になるように配置されている。この場合、第１の機能部材１は、第２の機能部材２、言い換えれば光導波路２を保持するという機能を行う。
【００５９】
光導波路２は、当業者に公知の多くの方法によって第１の機能部材１に保持することができる。例示した実施例では、光導波路２は、金属スリーブ９２の上面においてガラス及び／又はセラミック部材９１にはめ込まれている。当業者に公知のこの技術は同様に、気密封止を可能にする。金属スリーブ９２自体は、結合材料９によって第１の機能部材１に隙間なく結合されている。結合材料９自体は金属はんだであっても、溶接された結合部であってもよい。しかしながら、結合材料９，９１はプラスチックであってもよく、しかしながらプラスチックは気密封止を可能にしない。
【００６０】
例示した下面において、光導波路２は第１の機能部材１に直接的に結合されている。結合材料９１は、特にこの箇所においてはプラスチックであってもよいが、はめ込みも可能である。この例示は、本発明によるフィードスルー１０のそれぞれの実施の形態において機能部材１，２の両端部を異なる手段によって結合及び／又は閉鎖することができることも象徴する。
【００６１】
第１の機能部材１は、変形領域８を有する。例示したように第１の機能部材１は貫通孔４の内壁４１に結合されており、結合材料４０１、ここでは金属はんだが貫通孔４を完全に満たすのではなく、変形領域８の領域において局所的に中空空間７を残している。中空空間７は、ここでは第１の機能部材１を貫通した凹所である変形領域８に接続されており、これにより、管状の第１の機能部材１の内部をアクセス可能にしている。監視開口１２がフランジ３に設けられており、この監視開口１２は中空空間７に通じている。前述のように、計器を監視開口１２に取り付けることができる。これにより、閉鎖材料４０１のバリヤの破壊のみならず、光導波路２と第１の機能部材１との間の閉鎖材料９，９１，９２による光導波路２の固定を検出することもできる。
【００６２】
図２は、低アンペア数のための導電体である本発明によるフィードスルー１０の断面図を示している。第１の機能部材１のみが設けられており、この第１の機能部材１は、１つの部分として形成されており、導電体として機能する。したがって、第１の機能部材１は、特に、合金を含む金属から成る。
【００６３】
第１の機能部材、すなわち１つの部分として形成された前記導電体１は、変形領域８を有し、電気的に絶縁された状態で金属フランジ３の貫通孔４に保持されなければならない。これは、貫通孔４の気密封止を達成するために、前述のように、特にガラス及び／又はガラス−セラミック材料から製造された別個の絶縁部材５，６によって達成される。しかしながら、気密性に対する要求が小さい場合には、プラスチックから形成された絶縁部材５，６も可能である。２つの別個の電気的絶縁部材５，６は、貫通孔内に中空空間７を形成しており、この中空空間７は、特に環状であり、この中空空間７に変形領域８が配置されており、監視開口１２によって中空空間７を計器に接続することができる。その結果、絶縁部材５，６のうちの一方の破壊を検出することができる。導電体１の材料選択の可能性は、絶縁材料５，６の材料に結合することができる材料に限定される。ガラス及び／又はセラミック材料から形成された絶縁部材の場合、材料は、特にＮｉ−Ｆｅ合金、インコネル、Ｃｏ合金、鋼、高品質鋼などである。これらの材料は、通常、例えば銅よりも低い導電率を有し、その結果、この典型的な実施の形態によって伝達することができる電流は、その強さの観点から制限されている。このために、この典型的な実施の形態は、低い製造コスト及び熱膨張の観点における適応に関する利点を有する。
【００６４】
図２を参照すると、中空空間７とは反対側の、少なくとも一方の絶縁部材５，６の面の平面は、有利には、フランジ３の面よりも突出しているのではなく、少なくとも一方の絶縁部材５，６は、いわゆる沈められた状態で貫通孔４に取り付けられていることを見ることもできる。つまり、絶縁部材５，６は、機械的損傷に対して付加的に保護されている。これは、特に、絶縁部材５，６を備えた全ての典型的な実施の形態に当てはまる。図３は、第１の管状の機能部材１と、１つの部分として形成された第２の機能部材２とを備えた、本発明によるフィードスルー１０の断面図を示している。この実施の形態は、特に、より大きな電流のための導電体として適した電気的フィードスルーの図を示している。
【００６５】
第１の機能部材１は、ここでは管状に形成されており、絶縁部材５，６によって貫通孔内に保持されている、特にはめ込まれている。第２の機能部材２は、管状の第１の機能部材１の内部に導電体として導入されている。第２の機能部材２は、この実施の形態では、第１の機能部材１とは異なる材料から成ってよく、この実施例では１つの部分として形成されている。第１の機能部材１の典型的な材料は、Ｎｉ−Ｆｅ合金、インコネル、Ｃｏ合金、鋼、高品質鋼などを含む。第２の機能部材２は、好適には、銅又はＣｕ合金、又はアルミニウム又はＡｌ合金を含む。第１の機能部材１は、ここでは、導電体としての機能と、より大きなアンペア数に適した第２の導体用の保持部材としての機能とを行う。
【００６６】
この実施の形態によれば、第１及び第２の機能部材１，２は、２つの箇所において隙間なく相互に結合されている。例示した実施例では、はんだリング９は、このために使用されており、図面によれば、第１の機能部材１よりも突出した第２の機能部材２の領域において、第１の機能部材１の縁部に取り付けることができる。はんだリング９は、いわゆる第１及び第２の機能部材１，２の間の間隙を上方から封止している。例示において、はんだリング９は、慣用の金属はんだから成ってよいリングとして例示されている。はんだ付けプロセスにより、はんだリング９は融合し、もはやリングとして認識されない。次いで、間隙は、溶融したはんだの領域によって封止される。これに代えて、はんだ付けプロセスは、ペースト、プリフォーム又ははんだワイヤによって行われてもよい。
【００６７】
例えば材料の異なる熱膨張の結果としての間隙の拡大により、第１の機能部材１の管状部分における２つの機能部材がもはや接触しないとしても、はんだにより、機能部材１，２は電気的に接触している。
【００６８】
第１の機能部材１と第２の機能部材２との間の間隙を閉鎖するために、管状の第１の機能部材１の壁の厚さを局所的に減じ、図３において機能部材１，２の下側部分に例示したように、例えばそこにはんだリング９を取り付けることも可能である。これにより、第１及び第２の機能部材１，２の間の縁部だけでなく、第１及び第２の機能部材１，２から形成されたシステムのあらゆる箇所においても間隙を閉鎖することができる。間隙は、好適には気密に閉鎖されている。気密閉鎖は、はんだ材料９を用いたはんだ付けプロセスのみならず、その他の方法、例えば溶接によって達成することもできる。
【００６９】
第１の機能部材１と、第１の機能部材に結合された第２の機能部材２とは、２つの別個の電気絶縁部材５，６によって貫通孔４内に保持されている。絶縁部材５，６は、貫通孔４を気密に閉鎖している。このために、絶縁部材５，６は、ガラス及び／又はガラス−セラミックから成る。ガラス−金属複合材の永久気密性のための重要な基準は、相互に結合される材料の熱膨張率が互いに合致していることである。この場合には、絶縁部材５，６のガラスの熱膨張率は、つまりフランジ３の材料と、第１の機能部材１の材料とに合致している。フランジ３は、通常、鋼から成り、絶縁部材５，６のガラスはフランジ３の鋼に合致しており、この熱膨張率に合致する第１の機能部材１のための材料が求められる。例えば、ある用途のために高いアンペア数が要求される場合、銅は、導電体のための好適な材料であってよい。しかしながら、その熱膨張率は、ガラス及びフランジの材料とは適合せず、銅導体における直接的なはめ込みは、永久的な解決手段を構成することができない。このことは対照的に、例えばＮｉＦｅ合金、鋼、インコネル、Ｃｏ合金などに銅をはんだ付け及び／又は溶接することが可能である。したがって、第１及び第２の機能部材１，２を備えた本発明による好適な解決手段は、第１の機能部材１を、さもなければ適合しないであろう導体材料にはめ込むことを可能にするいわゆる適応部材にすることができる。
【００７０】
絶縁部材５，６のガラスは、その熱膨張がフランジ３及び第１の機能部材１の熱膨張にほぼ対応するように選択することができる。これは、"適応させられたフィードスルー"に対応する。フィードスルーの特に良好な気密性及び機械的な荷重支持能力は、圧縮フィードスルーとして知られるものを用いることによって達成することができ、これにより、絶縁部材の材料、例えばガラス及び／又はガラス−セラミックは、フランジ３より低い熱膨張率を有する。絶縁部材５，６と、フランジ３と、第１の機能部材１との間の接合プロセスによって形成された結合部を冷却するときに、フランジは、いわば絶縁部材４，５上へ収縮し、絶縁部材４，５に圧縮応力を加える。この圧縮応力は、いわば貫通孔において絶縁部材を締め付け、圧縮応力によって発生された保持力が、化学的結合及びその他の表面効果によって発生した力に加わる。
【００７１】
前記の適応させられたフィードスルーと、圧縮フィードスルーとは両方とも、有利には、貫通孔４の内壁４１の材料と絶縁部材５，６との間の一体の結合部でもある。一体の結合部の場合、特に化学的結合は、結合された部材の間の界面領域に形成される。
【００７２】
２つの絶縁部材５，６は、互いに分離させられており、例えば図面によれば環状である。絶縁部材５，６は、貫通孔４の内壁４１と、第１の機能部材１の面との間に環状の中空空間７を形成している。第１の機能部材１の変形領域８は、中空空間７に配置されており、この実施例では、第１の機能部材１における凹所であり、前記凹所は壁部を貫通しており、第１の機能部材２の面が凹所を通じてアクセス可能である。凹所は、例えば第１の機能部材１におけるボア及び／又はスロットであってよい。変形領域８において、第１及び第２の機能部材１，２から形成されたシステムは、前述のように、機械的荷重を受けるとより強く変形し、これにより、作動中に生じる機械的荷重を遮断する。
【００７３】
第１及び第２の機能部材１，２の間の前記閉鎖が故障すると、この間隙を通じて侵入する媒体が、変形領域８における凹所を通じて中空空間７に達する。中空空間７は、図面によれば、フランジ３における監視開口１２を通じて計器に接続可能である。損傷の際に中空空間７から侵入若しくは流出する媒体は、機能部材１，２の間の間隙により及び／又は絶縁部材５，６のうちの少なくとも一方とそれに結合された部材との間の結合部の故障により及び／又は絶縁部材５，６のうちの少なくとも一方の破損により、計器によって、例えば圧力変化によって検出することができる。監視開口１２に接続された計器を用いて、損傷の際に中空空間に提供されかつ中空空間から流出する媒体を検出することも可能である。
【００７４】
図４は、フランジ３の面に対して垂直方向に見た、本発明による電気的なフィードスルー１０を示している。フィードスルー１０は、図３における実施の形態にほぼ対応するが、導電体としての第２の機能部材２が、可撓性の導電性構造２３、ここでは導電性ストリップ２３によって相互に結合された２つの部分２１，２２を有するという点でのみ異なっている。この実施例では、導電性ストリップ２３は、銅編組物として形成されている。好適には、図４に例示したように、変形領域８は、第２の機能部材２の可撓性構造２３も設けられている第１の機能部材１の部分に配置されている。可撓性構造２３は、変形領域８の特に効率的な機能を可能にする。なぜならば、特に、長手方向軸線に沿った、第１及び第２の機能部材１，２から形成されたシステムの圧縮及び／又は拡張及び／又はねじれ、及び／又は第２の機能部材２の部分２１，２２の相互の傾き及び／又はせん断動作を促進し、かつ本発明によるフィードスルー１０が機械的荷重を特に効率的に遮断するからである。
【００７５】
第２の監視開口１２も例示されており、この第２の監視開口１２は、この実施例では、フランジ３を通ってＬ字形に延びており、対応するボアによって形成することができる。したがって、中空空間７は２つの監視開口１２を通じてアクセス可能である。監視開口１２は、特に、中空空間７に導入することができる冷却流体の流入部及び戻り流部として機能することができ、前述のように、特に故障の際に、フィードスルー１０の温度安定性を高めることができる。前記保護流体、例えばシールドガス、特に気体窒素（Ｎ2）は、中空空間７における爆発性混合物の形成をも防止する。絶縁部材が破損すると、さもなければフランジによって閉鎖されている空間に冷却流体及び／又は保護流体を導入させることもできる。相転移を有する、例えば膨張とともに又は故障の際に生じる温度範囲を有する流体は特に有利である。特に、なぜならば、発生したガスが同時にシールドガスとしても機能する場合にも特に効率的な冷却効果をこれにより生じることができるからである。流体の損失及び／又は圧力降下及び／又は圧力上昇及び／又は流体の組成の変化を、取り付けられた計器によって検出することができ、フィードスルー１０に対する損傷及び／又は故障の存在をこれにより自動的に認識することができる。
【００７６】
図５において、第１及び第２の機能部材１，２を有する、本発明によるフィードスルー１０の、フランジ３の面に対して垂直に見た断面図が例示されている。第２の機能部材２は、互いに係合する構造２４，２５によって相互に結合された２つの部分２１，２２を有する。互いに係合する構造２４，２５は、図に例示したようにプラグ及びソケットとして形成することができる。この実施の形態は、特に電流を伝達するために適しており、２つの部分２１，２２は導電体である。第２の機能部材２の２つの部分２１，２２は、長手方向軸線に沿って相対的に移動することができる。変形領域８は、ここでは２つの管状の部分から成る第１の機能部材１の中断によって形成されている。しかしながら、他の図面による解決手段も可能である。第１の機能部材１及び変形領域８の、図５に示された実施の形態を、他の図面における典型的な実施の形態のために用いることもできる。
【００７７】
第１及び第２の機能部材１，２の間の間隙は、この典型的な実施の形態では、はんだ付けによってではなく、溶接によって閉鎖されている。したがって、溶接継目９は、第１の機能部材１の両端部において第２の機能部材２への結合部に配置されている。前述のように、この可能性は、他の典型的な実施の形態に適用することもできる。この典型的な実施の形態においてはんだ付けプロセスが行われてもよい。
【００７８】
図５に示した典型的な実施の形態では、フランジ３の特別の可能な実施の形態も示されており、ここではフランジ材料と同じ又は異なる金属から形成されたフランジエレメント３１としてのリングが溶接されている。したがって、溶接継目３２がフランジに配置されており、フランジ３とフランジエレメント３１とを結合している。したがって、貫通孔４の内壁は、異なる材料、特に異なる熱膨張率を有する異なる金属から形成された部分４１，４２を有する。この実施の形態は、フランジエレメント３１のためにフランジ３とは異なる材料が用いられている場合に、溶接される材料３１が、例えば熱膨張の観点から、基本のフランジ３の材料とは異なる特性を有するという利点を有する。これは、絶縁部材６が、他方の絶縁部材５とは異なる材料から、特に異なるガラスから成るために、フランジ３に取り付けられることを可能にする。２つの部分から成る第１及び第２の機能部材１，２を備えた実施の形態では、これらの部分はしたがって同様に異なる材料から成ってよい。このように、例えば使用される材料が化学的耐性及び／又は材料硬さ及び／又は耐熱性などに関する特定の要求を満たすならば、フィードスルー１０を、適用上の要求に特によく適応させることができる。これは、全ての実施の形態にも当てはまる。図５に示された実施の形態の他の特徴は、実質的に前の図面に対応する。
【００７９】
図６は、実質的に図３及び図５の組合せに対応する実施の形態における、本発明によるフィードスルー１０の、フランジ３の面に対して垂直に見た断面図が例示されている。第１の機能部材１は、管部分としての２つの部分１１，１２から形成されているのに対し、第２の機能部材２は、例えば銅製ロッドとして１つの部分から形成されている。第１及び第２の機能部材１，２の間の間隙は、前述のように溶接継目９によって閉鎖されている。フランジ３は、溶接継目３２によってフランジ３内に溶接された別のフランジエレメント３１を有する。発明の発展形として、フランジ３と第１の機能部材１との相対移動を防止するための手段５０，５１が、この図及び典型的な実施の形態に提供されている。
【００８０】
フランジ３と第１の機能部材１との相対移動を防止するための手段５０，５１は、本発明により、図面において、貫通孔４の内壁４１，４２と、第１の機能部材１とに設けられている。フランジ３と第１の機能部材１との相対移動を防止するための、特に圧縮荷重を受けたときに第１の機能部材１が滑り出ることを防止するための手段の特定の実施の形態の多数の可能性が存在する。フィードスルー１０全体が荷重を受けたときに第１の機能部材１が絶縁部材５，６から又はこれに代えて（示されていない）固定材料４０１から解離することを防止するために、貫通孔４の内周面に、相対移動を防止するための手段５０が設けられている。この手段は、貫通孔４の直径の局所的な変化、すなわち図６において、貫通孔４に配置された段部５０を特徴とする。特に貫通孔４のより大きな直径の方向から圧縮荷重が加えられる場合、固定材料、ここでは絶縁部材５，６は、したがって第１の機能部材１も、相対移動を防止するための手段５０によって、貫通孔に、よりしっかりと保持される。相対移動を防止するための手段５０が貫通孔に設けられていると、これは、前記圧縮荷重の方向でのフランジ３の変形、特にたわみの際にも、固定材料５，６，４１が確実に保持されることを保証するという利点を有する。変形の間に、固定材料は、圧縮荷重に面した側において貫通孔４に締め付けられるので、フランジ３の変形は固定材料５，６，４１の保持力をさらに増大させることが分かった。特に相対移動を防止するための手段５０が貫通孔４に設けられていると、この付加的な締付力は、圧縮荷重とは反対側における可能な間隙形成によって生ぜしめられる効果よりも強い。
【００８１】
第１の機能部材１に取り付けられた、相対移動を防止するための手段５１も図６に示されている。概して、これらの手段は、第１の機能部材１の外径に対する局所的な変化、ここでは突出部５１でもある。フランジ３と第１の機能部材１との相対移動を防止するための手段５０，５１は、図６に示したように、第１の機能部材１、及び場合によって存在するならば第２の機能部材２もが貫通孔から押し出されるのを防止するように設計されなくてもよく、貫通孔４における第１の機能部材１、及び適用可能である場合には固定材料４１及び／又は絶縁部材５，６のねじれが防止されるように形成されていてもよい。このために、フランジ３の面に対してほぼ垂直に特に貫通孔４の内壁４１，４２に沿って延びた構造、例えば貫通孔におけるチャネル又はリッジが適切であり得る。
【００８２】
もちろん、貫通孔４における及び／又は第１の機能部材１におけるあらゆる適切な構造が、相対移動を防止するための手段５０，５１として可能であり、本発明によって含まれる。
【００８３】
図７は、フランジ３、絶縁部材５，６などを前述の図面におけるように形成することができるが、第２の機能部材は複数の機能部材エレメント２１，２２，２３の組合せによって形成されてもよい実施の形態を示している。特に、機能部材エレメント２１は、センサであってよく、このセンサは信号導体２３、例えば電気ワイヤによってプラグ２２に接続されている。
【００８４】
図８は、基本的に、図１に示した実施の形態を示しており、貫通孔４内の相対移動を防止するための手段５０は、貫通孔の連続的な輪郭形状によって得られている。圧縮荷重はこの場合にも貫通孔の最大直径の方向から加えられ、フランジは通常、適切に向けられた状態で閉じ込め構造に取り付けられる。
【００８５】
図９は、同様に、基本的に、図４に示された実施の形態を示しているが、フランジ３と第１の機能部材１との相対移動を防止するための貫通孔４に代替的な手段が設けられている。つまり、直径の拡大部５０は、絶縁部材６が取り付けられている貫通孔４の領域に提供されているのに対し、貫通孔４の直径の局所的な減少は、他方の絶縁部材５が取り付けられている領域に提供されている。
【００８６】
製造方法に関して説明したように、特に貫通孔４の閉鎖を生ぜしめるために温度プロセスが用いられ、このプロセスにおいて、固定材料４０１、ここでは絶縁部材５，６の材料が、少なくとも軟化させられる。これにより、固定材料は、相対移動を防止するための手段５０，５１の周りを流れることができる及び／又は相対移動を防止するための手段５０，５１へ流入することができる。これにより、相対移動を防止するための手段５０，５１を固定材料に埋め込むことができる。
【００８７】
本発明によるフィードスルー１０に監視開口１２が設けられないか、１つ、２つ、又はそれ以上の監視開口１２が設けられるかは、それぞれの用途によって決まる。図示された各実施の形態にも監視開口１２を設けないか、１つ以上の監視開口１２を設けることができる。
【００８８】
図１０は、変形領域８を備えた第１の機能部材１の形態を示しており、変形領域８の凹所は、管状の基本構造におけるスロットとして形成されている。溝５１も例示されており、フランジ３と第１の機能部材１との相対移動を防止するための手段として機能してよい。管状の第１の導体１の縁部における面取り１３も例示されており、前記面取りの角度は、好適には長手方向軸線の方向で見て内方に向かって４５°で傾斜させられている。面取りは、はんだリング９を用いて間隙を閉鎖する際に特に好適に利用することができる。なぜならば、これによりはんだが付着するためのより大きな面が形成されるからである。
【００８９】
図１１は、本発明によるフィードスルー１０の平面図を示しており、このフィードスルー１０では、２つ以上の貫通孔４がフランジ３に設けられており、第１及び第２の機能部材１，２を含む電気フィードスルーが各貫通孔に挿入されている。例示した実施例では、選択的な環状のフランジエレメント３１もフランジ３に設けられており、貫通孔４の一部分を形成している。貫通孔４は、フランジ３と第１の機能部材１との相対移動を防止するための手段５０，５１を含むことができる。貫通孔は、その直径の非円形の形状によって表されている。相対移動を防止するための手段５０は、貫通孔の内壁に沿って一方の開口から他方の開口へ向かう方向で設けられており、ここではウェブ５０の平面図によって示されている。第１の機能部材１は、ウェブ５１を有してもよい。この貫通孔は、特にねじれに対して安全であり、すなわち、機能部材１，２を特にトルクによって作用させることができる。
【００９０】
本発明によるフィードスルー１０は、ただ１つのフランジの存在により低コストで製造することができ、かつより大きな機械的荷重に耐えることができるという利点を有する。過荷重の場合でさえも、フィードスルーによって形成されたバリヤは破壊されない。作動中に、最小限の損傷でさえも検出することができ、これにより、適切なメンテナンス作業及び／又は故障アラームを特に自動的に作動させることができる。したがって、本発明によるフィードスルー１０は、故障に耐え、かつ例えば閉じ込め構造の作動信頼性を高めることに貢献する。
【符号の説明】
【００９１】
１  第１の機能部材（導電体）、  ２  第２の機能部材（光導波路）、  ３  フランジ、  ３１  フランジエレメント（溶接される材料）、  ４  貫通孔、  ５，６  絶縁部材、  ７  中空空間、  ８  変形領域、  ９  結合材料（閉鎖材料、はんだリング）、  １０  フィードスルー、  １１，１２  部分、  １２  監視開口、  ２１，２２  部分、  ２３  導電性構造（導電性ストリップ、可撓性構造）、  ２４，２５  互いに係合する構造、  ４１，４２  内壁、  ４０１  結合材料（閉鎖材料、固定材料）、  ５０，５１  相対移動を防止するための手段、  ５０  段部、  ５１  ウェブ（突出部）、  ９１  セラミック部材（閉鎖材料）、  ９２  金属スリーブ（閉鎖材料）
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１】
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【外国語明細書】
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