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Verfahren zur Verschmelzung zweier Glasgegenstände
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verschmelzung zweier Glasgegenstände, insbesondere zur Herstellung einer Elektronenstrahlröhre, bei dem nach Vorerhitzung der Gegenstände auf eine Temperatur, bei der das Glas einen niedrigen Widerstand für einen elektrischen Strom hat, mittels mindestens zweier Elektroden ein elektrischer Strom dem Glas zugeführt wird, wobei die zugeführte Energie in Form Joule'scher Wärme zur Weitererhitzung des Glases dient, wodurch die Gegenstände zusammenschmelzen.
Es ist bekannt, dass die Zusammenschmelzung zweier Gegenstände, besonders wenn sie gross bemessen sind, was z. B. bei dem Konus und dem Fenster einer Fernsehröhre der Fall ist, im allgemeinen Schwierigkeiten bereitet, da das Glas sich an der Schweissstelle verhältnismässig schwer gleichmässig erhitzen lässt.
Bei einem bekannten Verfahren wird das Glas mittels Gasbrenner erhitzt, und wenn das Glas eine hinreichend hohe Temperatur hat, bei der der elektrische Widerstand niedrig ist, wird durch die Gasbrenner den sich gegenüber, den Brennern drehenden Gegenständen ein elektrischer Strom zugeführt, wodurch die Gegenstände zusammenschmelzen. Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass der Energieverbrauch verhältnismässig gross ist.
Die Erfindung bezweckt ein Verfahren, bei dem der Energieverbrauch niedriger ist als bei dem bekannten Verfahren.
Gemäss der Erfindung werden die Elektroden, deren Ausdehnungskoeffizienten vorzugsweise im wesentlichen dem des Glases entsprechen, zwischen die zu verschmelzenden Gegenstände geführt, mit mindestens einem Gegenstand in Berührung gebracht und mit dem Zusammenschmelzen der Glasgegenstände eingeschmolzen und bleiben nach Beendigung des Verschmelzungsverfahrens wenigstens teilweise im Glas zurück, nachdem sie gegebenenfalls nach Mass abgeschnitten wurden und teilweise nach einer oder nach beiden Seiten aus dem Glas ragen. Die Glasgegenstände brauchen dabei nicht gegenüber den Elektroden bewegt zu werden, obgleich die Gegenstände und die Elektroden gemeinsam gegenüber feststehenden Kontakten gedreht werden können.
Es sei bemerkt, dass ein weiteres Verfahren bekannt ist, bei dem in einem Spalt zwischen den Rändern der zu verschmelzenden Gegenstände ein mit einer leitenden Schicht überzogener Glasstab angebracht wird. Dieses Verfahren eignet sich weniger gut zum Zusammenschmelzen grösserer Gegenstände mit einer ungeraden Schweissnaht, was bei Elektronenstrahlröhren häufig der Fall ist.
Die Möglichkeit liegt vor, dass durch die Erhitzung eines einzigen Gegenstandes, mit dem die Elektrode in Berührung ist, auch der andere Gegenstand hinreichend hoch erhitzt wird. Es hat sich jedoch als zweckmässig erwiesen, die Elektroden mit beiden Gegenständen in Berührung zu bringen. Dies ist auf einfache Weise durchführbar, wenn gemäss einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung, bevor den Elektroden der Strom zugeführt wird, beide Gegenstände zueinander bewegt werden, in der Weise, dass die Elektroden zwischen den Gegenständen geklemmt werden.
Nachdem die Gegenstände hinreichend erhitzt worden sind, können die Elektroden zwischen die Gegenstände geführt werden. Gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die Elektroden an einem Gegenstand angebracht werden, bevor dieser Gegenstand durch Brenner auf eine Temperatur vorerhitzt wird, bei der das Glas den erwünschten elektrischen Widerstand besitzt. Bei dieser Ausführungform werden die Elektroden und die Gegenstände also gleichzeitig. erhitzt.
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Der gemäss der Erfindung hergestellte Körper hat an der Schweissstelle eine Anzahl in der Schweisse sitzender Metallstreifen, die als Elektroden gedient haben. Wenn der Körper als Elektronenstrahlröhre ausgebildet ist, können die Metallstreifen, wenn sie nach innen im Körper vorstehen, was naturgemäss nicht immer erforderlich ist, noch für andere Zwecke benutzt werden. Mindestens eine der in der Röhre vorhandenen Elektroden kann z. B. als Leitung für eine auf der Röhreninnenwand vorhandene Schicht benutzt werden. Es war bisher notwendig, zu diesem Zweck in die Wand des Konus eine Metallplatte einzuschmelzen. Auch kann mindestens eine der Elektroden zur Befestigung eines in der Röhre vorhandenen
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stimmt ist.
Schliesslich kann auch mindestens eine der Elektroden zum Aufhängen oder zum Richten der Röhre in einem Gestell verwendet werden.
Die Erfindung wird an Hand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer Einrichtung zur Durchführung des vorstehend geschilderten Verfahrens, wobei ein Teil des Tisches in einem Schnitt dargestellt ist. Fig. 2 zeigt eine Draufsicht dieses Tisches und die Fig. 3, 4,5 und 6 zeigen den Mechanismus zur Zuführung des elektrischen Stromes in vergrössertem Massstab. Fig. 7 ist eine Draufsicht einer Fernsehröhre, die gemäss der Erfindung hergestellt ist, Fig. 8 zeigt ein anderes Beispiel einer solchen Röhre, Fig. 9 einen Teil der Gegenstände, an denen bereits während der Erhitzung durch die Gasbrenner die Elektroden vorhanden sind.
Die Einrichtung nach den Fig. 1 und 2 hat ein Gestell 1 mit einem Tisch 2, der mittels einer Anzahl von Stangen 3 in den Büchsen 4 des Gestelles geradlinig auf-und abwärts bewegt werden kann. An den Stangen 3 sind eine Anzahl von Gegengewichten 5 befestigt, von denen nur zwei dargestellt sind und die um einen Fixpunkt 6 drehbar sind, so dass der Tisch ausbalanciert ist.
Der Tisch 2 hat auf der oberen Seite eine Reibscheibe 7. Eine zweite Reibscheibe 8, die um eine senkrechte Welle 9 drehbar ist, ist mit der ersteren in Berührung. Die Reibscheibe 8 ist mit einer Anzahl von Armen 10 versehen, an denen je ein um einen Fixpunkt 11 drehbarer Arm 12 befestigt ist, welcher Arm durch eine nicht dargestellte Feder nach innen gezogen wird, Zwischen den Armen 12 kann das Fenster 13 einer Fernsehröhre festgeklemmt werden.
Die Reibscheibe 7 ist an einer Büchse 14 angebracht, die in dem Tisch drehbar und auf der unteren Seite mit zwei Armen 15 mit Stiften 16 versehen ist. Die Stifte 16 können in Löcher von Armen 17 einer Büchse 18 eingeschoben werden ; die Büchse 18 ist mit einem Kettenrad 19 versehen. Die Welle 9 hat eine Schulter 20, mit der ein nicht dargestellter Hebel zusammenwirkt, wodurch die Reibscheibe 8 von der Reibscheibe 7 abgehoben werden kann.
Auf dem Tisch 2 sind vierzehn Schlitten 21 angebracht, auf denen, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, drei Brenner 22 angeordnet sind. Die Schlitten haben Rollen 23, die in eine an der Reibscheibe 8 befestigte Nockenscheibe 24 eingreifen. Die Nockenscheibe 24 hat eine dem zur Röhrenachse senkrechten Fensterquerschnitt entsprechende Form. Hat dieses Fenster einen runden Querschnitt" ; 0 ist die Nockenscheibe rund, so dass die Schlitten mit den Brennern stets in einem gleichen Abstand von der Welle 14 entfernt bleiben. Ist jedoch der Querschnitt des Fensters mehr oder weniger rechtwinklig, wie dies bei der Röhre nach Fig. 7 der Fall ist, so ist die Nockenscheibe entsprechend mehr oder weniger rechtwinklig.
Die Brenner 22 sind an einer Stange 25 befestigt, die in einer Büchse 26 des Schlittens auf-und abwärts beweglich ist und auf der unteren Seite auf einer Scheibe 27 aufruht. Diese Scheibe kann mittels Hebel 28 auf-und abwärts bewegt werden, die an Wellen 29 und 30 befestigt sind. Die Wellen 29 und 30 können auf nicht weiter dargestellte Weise von der bedienenden Person gedreht werden, so dass durch die Scheibe 27 die Brenner auf-und abwärts bewegt werden können.
An jedem der Schlitten 21 ist ein Ende eines Metallbandes 31 befestigt, das über eine Rolle 32 geführt ist und dessen anderes Ende 33 an dem Tisch 2 befestigt ist. In der Schleife 34 dieses Bandes befindet sich eine Rolle 35 eines Hebels 36, der um einen Fixpunkt 37 drehbar ist und mit einer Rolle 38 auf einer Schüssel 39 aufruht. Diese Schüssel kann durch einen nicht dargestellten Mechanismus verdreht werden, so dass ein Nocken unterhalb der Rolle 38 gelangt, wodurch das Metallband nach unten gezogen wird und die Brenner weiter nach hinten geschoben werden. Dies kann beim Anbringen des Fensters 13 in den Armen 12 erwünscht sein.
Auf dem Tisch befindet sich weiter, wie aus den Fig. 2 und 6 ersichtlich ist, an zwei Stellen eine Einrichtung zur Zuführung des elektrischen Stromes. Diese Einrichtung ist in den Fig. 3, 4,5 und 6 in vergrössertem Massstab dargestellt. Die Einrichtung besteht aus zwei Zangen 40 und 41 ; die Zange 40 ist dabei um einen Punkt 42 der Zange 41 drehbar ; die Zangen werden in einer Fassung 43 geradegeführt.
AmEnde 44 der Zange 40 ist gelenkartig eine Stange 45 befestigt, die mit einer Rolle 46 versehen und am andern Ende 47 gelenkig an einem Hebel 48 befestigt ist, der mit einer Rolle 49 versehen und um
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einen Fixpunkt 50 drehbar ist. Um diesen Punkt 50 ist auch ein Hebel 51 mit einer Rolle 52 drehbar. Dieser Hebel ist über einen Hebel 53 mit auf der Seite der Zangen 40 und 41 vorhandenen Jochen 54 verbunden, welche Joche mit einer oberen Rolle 55 und einer unteren Rolle 56 versehen sind. An der Zange 40 ist ein Schneideorgan 57 und an der Zange 41 ein Schneideorgan 58 gelenkig befestigt. Durch nicht dargestellte Federn werden diese Schneideorgane stets in ihre geöffnete Lage gezogen, was auch in Fig. 1 dargestellt ist.
Die Rollen 46,49, 52 sind mit je einem individuellen Nocken in Berührung, welche Nocken auf einer Welle 59 sitzen. Auf dieser Welle befindet sich auch ein Kettenrad 60, das über die zwei Kettenräder 61, von denen nur eines in der Figur dargestellt ist, durch das Kettenrad 62 angetrieben werden kann. Ein Brenner 63 ist angebracht, um den zwischen den Zangen 40 und 41 vorhandenen Metallstreifen 64 zu erhitzen. Mittels des Kabels 65 kann der Zange 40 ein elektrischer Strom zugeführt werden (Fig. 6).
Auf der oberen Seite der Einrichtung ist eine Fassung'66 (Fig. 1) vorhanden, in der ein Konus 67 einer Fernsehröhre festgeklammt werden kinn. Mittels eines Kettenrades 68 kann diese Fassung gedreht werden.
Es wird dafür gesorgt, dass sich sowohl das Fenster 13 als auch der Konus 67 mit gleicher Geschwindigkeit drehen.
Die Einrichtung wirkt wie folgt : In die Fassung wird ein Konus 67 eingeführt und zwischen die Arme 12 ein Fenster 13 geschoben, wobei das Fenster durch angemessene Gestaltung der Arme 12 die richtige Lage gegenüber der Nockenscheibe 24 einnimmt. Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, ist zwischen dem Konus 67 und dem Fenster 13 ein Spalt vorhanden. Da die Stange 9 aufwärts bewegt worden ist, ist die Reibkupplung zwischen den Scheiben 7 und 8 gelockert, so dass der Konus 67 in die richtige Lage gegenüber dem Fenster 13 geführt werden kann. Darauf werden die Scheiben 7 und 8 wieder gegeneinander geführt und das Fenster und der Konus werden mit gleicher Geschwindigkeit gedreht. Die Brenner 22 dienen zur Erhitzung und infolge der Form der Nockenscheibe 24 befinden sie sich stets in demselben Abstand von dem Konus und dem Fenster.
Die Höhe der Brenner kann genau mittels des Ringes 27 eingestellt werden, der durch Verdrehung der Wellen 29 und 30 verschoben werden kann.
Nachdem die Gegenstände während gewisser Zeit erhitzt worden sind, so dass sie eine Temperatur angenommen haben, bei der das Glas den erwünschten niedrigen Widerstand für den elektrischen Strom hat, können die durch die Brenner 63 vorerhitzten Elektroden zwischen den Konus und das Fenster eingeschoben werden. Dazu wird die Umdrehung der beiden Gegenstände eingestellt. Die Erhitzung der Elektroden ist in Fig. 3 veranschaulicht. Die Elektrode wird darauf nach links bewegt, da die Zangen 40 und 41 die Elektrode 64 festhalten und der Hebel 45 durch Drehung um den Punkt 47 nach links bewegt wird. Die Elektrode 64 befindet sich dann zwischen den beiden Gegenständen, worauf das Fenster 13 durch Verschiebung der Welle 9 aufwärts bewegt wird und die Streifen 64. festgeklemmt werden, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist.
Darauf geben die Zangen 40 und 41 den Streifen 64 durch Verschiebung des Hebels 48, der sich um den Punkt 50 dreht, frei. Ausserdem werden die Zangen nach rechts gezogen, da der Hebel 45 nach rechts gedreht wird. Die Zangen 40 und 41 greifen darauf wieder den Metallstreifen 64 an, was in Fig. 5 dargestellt ist ; dies erfolgt dadurch, dass der Hebel 48 wieder aufwärts bewegt wird, da die Rolle 49 von dem zugehörigen Nocken wegläuft.
Durch Anschluss des elektrischen Stromes, der über das Kabel 65 zugeführt wird, werden der Konus und das Fenster verschmolzen ; es kann dabei erwünscht sein, das Fenster gegenüber dem Konus leicht auf-und abwärts zu bewegen, was mittels der Welle 9 durchgeführt werden kann. Wenn die Gegenstände zusammengeschmolzen worden sind, wird der Hebel 51 nach links bewegt, so dass er um den Punkt 50 gedreht wird. Dabei bewegt sich auch das Joch 54 nach links, wodurch sich die Schneideorgane 57 und 58 drehen und nach vorn klappen können, was in Fig. 6 dargestellt ist. Der Streifen 64 wird somit abgeschnitten und ein Teil dieses Streifens bleibt in der Schweisse zurück. Darauf werden die Zangen 40 und 41 noch etwas weiter nach aussen verschoben.
Indem die Brenner 22 mittels des sich um den Punkt 37 drehenden Hebels möglichst weit nach aussen bewegt werden, werden die Brenner entfernt, was in Fig. 1 veranschaulicht ist. Die Fernsehröhre kann darauf aus der Einrichtung entfernt werden.
Fig. 7 zeigt eine Draufsicht einer Fernsehröhre, wobei zwei Elektroden 69 und 70 eingeschmolzen sind.
Bei der in Fig. 8 dargestellten Röhre sind vier Elektroden 71, 72, 73 und 74 zum Einschmelzen verwendet. Indem der Strom in Reihenfolge zwischen zwei aufeinanderfolgenden Elektroden angeschlossen wird, kann verhütet werden, dass an einer Stelle das Glas stärker als an einer andern Stelle erhitzt wird, welche Gefahr bei der Ausführungsform nach Fig. 7 vorliegt.
Bei der Einrichtung nach den Fig. 1 - 6 werden die Elektroden den Gegenständen erst zugeordnet,
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nachdem letztere durch Gasbrenner hinreichend hoch erhitzt worden sind. Eo ist auch möglich, diese Elektroden vor der Erhitzung an den Gegenständen anzubringen und sie gleichzeitig mit den Gegenständen zu erhitzen, bis letztere hinreichend heiss sind. Fig. D zeigt einen Teil eines Fensters 75 und einen Teil eines Konus 76.
Um den Fensterrand ist ein Metallstreifen 77 angeordnet, dem elektrischer Strom zugeführt werden kann, nachdem sowohl die Gegenstände als auch der Streifen hinreichend erhitzt worden sind.
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: dazu wählen, dass deren Ausdehnungskoeffizient wenigstens im wesentlichen dem des Glases entspricht, welche Zusammensetzung häufig in der Glastechnik verwendet wird. Das vorstehend geschilderte Verfahren kann auch erfolgreich zur Herstellung hohler gläserner Bausteine verwendet werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Verschmelzung zweier Glasgegenstände, insbesondere zur Herstellung einer Elektronenstrahlröhre, bei dem nach Vorerhitzung der Gegenstände auf eine Temperatur, bei der das Glas einen niedrigen Widerstand für einen elektrischen Strom hat, mittels mindestens zweier Elektroden ein elektrischer Strom dem Glas zugeführt wird, wobei die zugeführte Energie in Form Joule'scher Wärme zur Weitererhitzung des Glases dient, wodurch die Gegenstände zusammenschmelzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden, deren Ausdehnungskoeffizienten vorzugsweise im wesentlichen dem des Glases entsprechen, zwischen die zu verschmelzenden Gegenstände geführt,
mit mindestens einem Gegenstand in Berührung gebracht und mit dem Zusammenschmelzen der Glasgegenstände einge- schmolzen werden und nach Beendigung des Verschmelzungsverfahrens wenigstens teilweise im Glas zurückbleiben, nachdem sie gegebenenfalls nach Mass abgeschritten wurden und teilweise nach einer oder nach beiden Seiten aus dem Glas ragen.