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Verfahren zum Verbinden von Metall mit Glas durch Verschmelzen.
Wenn Metalldrähte, Metallstäbe oder Metallrohre mit Glas luftdicht verbunden werden sollen, wird bisher so vorgegangen, dass man über den Metallkörper ein Glasrohr schiebt, und dieses sowie den Metallkörper in einer Gebläseflamme so weit erhitzt, bis das Glas weich wird und zu schmelzen beginnt. Es wird dabei durch den Druck der Gebläseflamme an den Ietallkörper angedrückt und die schmelzflüssige Oberfläche des Glases benetzt das erhitzte Metall, wodurch ein luftdichter Anschluss gebildet wird.
Eine andere Art der luftdiehten Verschmelzung von Metall und Glas besteht darin, dass mall einen verhältnismässig dünnen Glasstab, der also etwa 1 mm Dicke besitzen kann, durch Erhitzen bis nahezu zum Schmelzen bringt und ihn dann um den erhitzten MetaIIkorper herumwickelt, wodurch auf das Metallstück ein ringförmiger Glasbelag aufgebracht wird. An diesen Glasbelag kann dann der Glaskörper, mit dem der Metallkörper verbunden werden soll, angeschmolzen werden.
Metalldrähte, besonders aber Metallstäbe, die in Glas luftdicht eingeschmolzen werden sollen, müssen dieselbe Wärmeausdehnungszahl haben wie das verwendete Glas, da dieses sonst schon beim ersten Erkalten springen würde. Beim Verschmelzen von Metallrohren mit Glasrohren kann man, wenn die Wärmeausdehnungszahl der beiden Materialien verschieden ist, bekanntlich so vorgehen, dass man den Einschmelzrand des Metallkörpers dünn und nachgiebig macht oder zumindest gegen die Kante hin absatzweise oder allmählich verjüngt. Handelt es sich um ein oxydierbares Metall, so empfiehlt es sich, die Erhitzung in einer neutralen oder reduzierend wirkenden Flamme auszuführen, weil die Luftdichtheit der Einschmelzung durch die Oxydation des Metalls herabgesetzt werden würde.
Die hier angedeuteten bekannten Verfahren erfordern zu ihrer Ausführung eine verhältnismässig hohe Kunstfertigkeit des Arbeiters ; die Ausführung wird um so schwieriger, je grösser die miteinander zu
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füllen sind. Noch schwieriger aber ist die Bedingung zu erfüllen, dass bei grösseren Metallkörpern, die oxydationsfähig sind, die Oxdyation beim Erhitzen verhindert wird. Man kann hiefür wohl besondere Vorsichtsmassregeln treffen, die aber die Einrichtung komplizieren und das Arbeiten umständlich machen.
Für die geschilderten bekannten Verfahren ist es weiters Voraussetzung, dass das verwendete Metall einen höheren Schmelzpunkt hat als das Glas, so dass also beispielsweise Quarzglas auf diese Weise an den hauptsächlich in Betracht kommenden Metallen nicht angeschmolzen werden kann.
Das Verfahren gemäss der Erfindung ist nun mit Bezug auf die Handhabung der miteinander zu verbindenden Teile bedeutend einfacher als das bekannte, hat aber überdies noch den Vorteil, dass eine Oxydation des Metalls viel sicherer verhindert werden kann und dass auch Glas von einem höheren Schmelzpunkt an Metall von einem niedrigeren Schmelzpunkt angeschmolzen werden kann. Jedenfalls kann das Metall einer niedrigeren Temperatur ausgesetzt werden als das Glas, was in jenen Fällen vorteilhaft ist, wo die Strukturänderung des Metalls, das hoch erhitzt worden ist, schädlich wäre. Schliesslich ermöglicht das Verfahren gemäss der Erfindung auch noch eine besondere Art der Herstellung der Verbindung zwischen Glas und Metall, die mittels der bekannten Verfahren schwer oder gar nicht ausgeführt werden könnte.
Bei dem Verfahren gemäss der Erfindung wird so vorgegangen, dass der eine der beiden Stoffe (Glas oder Metall) in fein verteilter Form (Pulverform) in schmeIxQussigem Zustand auf dir vorzugsweise
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Das in der Zeichnung schematisch veranschaulichte Ausführungsbeispiel soll das Verfahren näher erläutern.
Ein Gefäss 1, das unten eine AuslaufdÜse : 3 besitzt, dient zur Aufnahme des feinen, pulverförmigen
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zwei gegeneinander gerichtete Gebläseflammen-, angeordnet, die einen Flammenkegel 3 bilden, durch den der aus dem Glaspulver gebildete Strahl hindurehfällt, wobei die Glasteilchen geschmolzen werden. Sie fallen in Form von Glaströpfchen auf das Metallrohr 6, dessen eines Ende mit einem Glaskörper verschmolzen werden soll. Dieses Metallrohr 6 ist in einem Träger M gehalten, mittels dessen es um seine Achse gedreht werden kann, so dass immer neue Stellen des Metallrohres zu der Auftropfstelle des Glasregens kommen.
Da der Flammenkegel auch das Metallrohr 6 berührt, so wird auch dieses erhitzt, und die auf das Metallrohr auftreffenden Glaströpfehen werden an ihm angeschmolzen und verschmelzen auch untereinander zu einem einheitlichen ringförmigen Glasbelag.
Besteht das Rohr 6 aus einem leicht oxydierbaren Metall, so können die Gebläseflammen so ein-
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Glasteilchen ins Innere eindringen können. In diesem Behälter kann in irgendeiner Weise, etwa durch den Träger 10 hindurch, ein neutrales oder reduzierendes Gas eingeführt werden, das durch die Öffnung 11 nach aussen entweichen kann und das, da es das Metallrohr 6 ständig umhüllt, jede Oxydation wirksam verhindert.
Der auf diese Weise gebildete Glasbelag kann so bemessen werden, dass ein Glashohlkörper daran angeschmolzen werden kann, so dass dann eine Verbindung zwischen diesem Glashohlkörper und dem Metallrohr 6 geschaffen ist.
Wie man sieht, ist die Handhabung dieser Einrichtung sehr einfach, weil bei riehtiger Einstellung der Flammen 4 und 5 nur das Rohr 6 gedreht und gegebenenfalls auch in axialer Richtung verschoben zu werden braucht, um den Glasbelag in der gewünschten Gestalt und Abmessung zu erhalten. Um Stauungen des Glaspulvers in der Düse 2 zu verhindern, kann an dem Behälter 1 eine Klopfvorrichtung angebracht werden.
Die kleinen Glasteilchen schmelzen beim Durchgang durch die Flamme auch dann, wenn sie aus einem Glas sehr hohen Schmelzpunktes, etwa Quarzglas, bestehen, und sie treffen auf alle Fälle auf das Metall des Körpers 6 in einem Zustande auf, wo sie imstande sind, das Metall zu benetzen und daran zu haften. Das Metall braucht aber dabei nicht so hoch erhitzt zu werden, als es dem Schmelzpunkt des Glases entspricht, und so ist klar, dass man auf dem Metall einen Glasbelag erhalten kann, dessen Schmelzpunkt höher liegt als der des Metalls.
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der Metallrand gegen die Kante hin verjüngt ist, so soll der darauf aufgebrachte Glasbelag dort am dünnsten sein, wo die Verjüngung erst beginnt, und gegen die Stelle hin dicker werden, wo sie endet.
Auf diese Weise kann man haltbare Schmelzverbindungen zwischen Metall und Glas herstellen, auch wenn die beiden miteinander vereinigten Stoffe sehr verschiedene Wärmeausdehnungsahlen haben. Die besondere Formgebung und Bemessung des Glabbelages ist, wie leicht einzustellen, mittels des neuen Verfahrens viel einfacher zu erreichen als mittels der bisher gebräuchlichen Verfahren.
Man kann die Verbindung zwischen Metall und Glas auch so herstellen, dass man das Metall in
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Metallpulver wird geschmolzen, und die Metalltröpfchen setzen sich an dem erhitzten Glase an und vereinigen sich zu einem Metallbelag, mit dem dann ein MetaIIkorper verbunden werden kann. Oxydiert
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schliesst und auf die Fuge ein geschmolzenes Glas-oder Metallpulver aufbringt, derart, dass der hiedurch entstehende Belag zum Teil das Glasrohr, zum Teil das Metallrohr überdeckt. In ähnlicher Weise kann man auch z. B. das Ende eines Glasrohres durch eine Metallscheibe abschliessen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Verbinden von Metall mit Glas durch Verschmelzen, dadurch gekennzeichnet, dass der eine der beiden Stoffe in fein verteilter Form (Pulverform) in schmelzflüssigem Zustande auf die vorzugsweise erhitzten Verbindungsstellen eines Körpers des andern Stoffes allmählich in solcher Menge aufgebracht wird, dass nachher Körper, deren Material der gleichen Art angehört wie der aus dem fein verteilten Stoff aufgebrachte Belag, mit diesen durch Anschmelzen oder in anderer Weise verbunden werden können.