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Verfahren zur Herstellung hohler Glaskörper und Form zum Durchführen des Verfahrens
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von mit einem axialen Ansatz versehenen hohlen Glaskörpern, z. B. der Kolben von Kathodenstrahlröhren, aus einer Schmelze durch Zentrifugieren und eine Form zur Durchführung des Verfahrens.
Es ist bekannt, solche hohle Glaskörper, wie z. B. die Kolben von Kathodenstrahlröhren, mit dem sogenannten Zentrifugierverfahren herzustellen. Das Wesen dieses Verfahrens besteht darin, dass man in eine der Form des herzustellenden Gegenstandes entsprechende Form eine Glasschmelze einbringt, sodann die Form in eine rasche Drehung versetzt, so dass die in der Form vorhandene Glasschmelze sich entlang der Innenwände der Form ausbreitet, sich an diese anschmiegt und gleichmässig verteilt.
Obzwar das Zentrifugierverfahren mit einem guten Ergebnis angewendet werden kann, verursacht die Ausbildung des rohrförmigen axialen Ansatzes bei den bekannten Verfahren noch immer Schwierigkeiten.
Die Anwendung eines stempelartig wirkenden, die Glasschmelze berührenden Werkzeuges, zwecks Ausbildung des Ansatzes, ist in vielen Fällen nachteilig. So ist der mit Hilfe eines stempelartig wirkenden Presswerkzeuges geformte rohrartige Fortsatz eines so hergestellten Glaskörpers nicht immer so glatt, wie dies z. B. bei der Innenfläche des Halsteiles einer Kathodenstrahlröhre notwendig ist.
Ausserdem sind die bekannten Verfahren meistens nur in denjenigen Fällen mit Vorteil anwendbar, wo der axiale Ansatz ein verhältnismässig langer rohrförmiger Körper ist. Die Ausbildung eines langen rohrförmigen Körpers als Ansatz ist jedoch in vielen Fällen Überflüssig, da man auch mit ganz kurzen Ansätzen das Auslangen findet. Der lange, an dem einen Ende geschlossene Ansatz muss z. B. im Falle von Kathodenstrahlröhrenkolben abgeschnitten und mit einem Glasteil anderer Art verschmolzen werden. In diesen Fällen ist die Ausbildung eines kürzeren Ansatzes wesentlich wirtschaftlicher.
Es ist weiters bekannt, den axialen Ansatz durch Einführen einer Blasesonde herzustellen, die während des Zentrifugieren langsam eingesenkt wird und durch den vor der Düse entstehenden Druck den rohrförmigen Ansatz formt. Dies hat gewisse Nachteile. Der Druck des Strahles ist begrenzt, da sonst die Glasschmelze an einem Punkt durchbrochen wird, oder die Schmelze ungleichmässig nach unten gedrucktwird, wodurch die Wandstärke des rohrförmigen Ansatzes ungleichmässig wird. Aus diesem Grunde wurde auch bereits versucht, den rohrförmigen Fortsatz durch Erzeugung eines Vakuums unter dem zu erzeugenden Fortsatz herzustellen. Durch das erzeugte Vakuum wurde das Einfliessen der Schmelze in das rohrförmige Stück der Form bewirkt.
Aber auch hier sind gewisse Nachteile in Kauf zu nehmen, da die Ausbildung des Ansatzes durch das Vakuum nur relativ langsam erfolgt.
Die Erfindung bezieht sich nun auf ein solches Verfahren zur Herstellung von mit einem axialen Ansatz versehenen hohlen Glaskörpern, z. B. der Kolben von Kathodenstrahlröhren, aus einer Schmelze durch Zentrifugieren in einer um ihre lotrechte Achse drehbaren Form, welche an ihrem unteren Ende einen dem Glaskörperansatz entsprechend ausgebildeten Formansatz aufweist.
Das Wesen der Erfindung besteht hiebei darin, dass man nach Einbringen der Glasschmelze in den Formansatz die Form mittels eines Deckels verschliesst, hierauf die Form in Drehung versetzt und während oder nach der Ausbildung des eigentlichen Glaskörpers den Ansatz dadurch ausbildet, dass man durch Abwärtsbewegung eines im Formansatz angeordneten Auswurfdornes, an dessen Stiel ein im Unterteil der Form dicht geführter Kolben vorgesehen ist, unter der in die Form eingebrachten Glasschmelze ein Vakuum und durch Zufuhrung von Druckluft in das
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1Forminnere über der Glasschmelze einen Überdruck erzielt, worauf man das fertig geformte Werkstück durch Aufwartsbewegung des Auswurfdornes und durch Einblasen eines Druckgases unter das Werkstück anhebt.
Gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren wird ein gleichmässiger Druck auf die zu verformende Schmelze gewährleistet, so dass eine gleichmässige Wandstärke des rohrförmigen Ansatzes erzielt wird.
Der Hauptteil der Verformungsarbeit kann somit durch den Druck im Inneren der Form geleistet werden, während das Vakuum unterhalb der zu verformenden Schmelze vor allem zur Regelung der Verformung dienen kann. Durch die gleichzeitige Beaufschlagung der Glasschmelze durch den Überdruck im Forminneren und durch das Vakuum unterhalb der Schmelze kann ferner eine leichte Regelung der Wandstärke des Ansatzes erreicht werden und es können die hohlen Glaskörper nach Belieben mit einem kurzen oder mit einem langen Ansatz in leichter Weise hergestellt werden. Das Verfahren nach der Erfindung ist zur Herstellung von Kolben für Kathodenstrahlröhren und zwar sowohl für solche, die die Form eines Rotationskörpers aufweisen, als auch von solchen, die einen eckigen Querschnitt aufweisen, unabhängig von den Abmessungen des Kolbens, gleich gut geeignet.
Mit dem Verfahren können ferner auch hohle Körper vorteilhaft hergestellt werden, die im Verhältnis zu ihrem Durchmesser eine grosse Länge aufweisen und mit besonders hoher Drehzahl zentrifugiert werden müssen.
In allen Fällen ist nach dem Formprozess nach Entfernung des die Form abschliessenden Deckels ein leichtes Auswerfen des fertig geformten Werkstückes durch Aufwärtsbewegung des Auswurfdorries und durch Einblasen eines Druckgases unter das Werkstück möglich. Dies ist auch in jenen Fällen möglich, in welchen der untere Teil des Ansatzes des Formkörpers eine Öffnung aufweist.
Es sei hier bemerkt, dass in dieser Beschreibung und in den Patentansprüchen unter dem Ausdruck "Kolben für Kathodenstrahlröhren" Kolben verstanden werden, die noch mit keiner Stirnwand versehen sind.
Zum Durchführen des Verfahrens nach der Erfindung wird zweckmässig eine Form mit einem der Form des herzustellendenFormkörpers entsprechenden, sich nach oben erweiterndenFormoberteil, einem zurAusbildung mindestens eines Teiles des Ansatzes geeigneten Formunterteil, ferner mit einem in bzw.
unter dem Formunterteil angeordnetenAuswurfdorn und mit einem geschlossenen zylindrischen Mantelteil, welcher sich an den Formunterteil anschliesst und den Auswurfdorn aufnimmt, verwendet, welche im wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, dass zwischen dem Formoberteil und dem Formunterteil einFormübergangsteil vorgesehen ist, welcher sich nach dem Formoberteil zu erweitert und so bemessen ist, dass sein Inhalt ausreicht, um die zur Ausbildung des Ansatzes während des Zentrifugieren notwendige Schmelze in sich aufzunehmen, und dass der Stiel desAuswurfdomes einen in dem geschlossenen zylindrischen Mantelteil dichtend geführten Kolben aufweist.
Im Nachstehenden wird das Verfahren nach der Erfindung an. Hand der Herstellung von Kolben für Kathodenstrahlröhren beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Herstellung solcher Kolben eingeschränkt.
In den Zeichnungen zeigt die Fig. 1 die schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäss der Erfindung zum Herstellen der Kolben von Kathodenstrahlröhren, zum Teil im Längsschnitt, zum Teil in Seitenansicht. Die Fig. 2-5 zeigen verschiedene Kolbenformen, ebenfalls zum Teil im Schnitt und zum Teil in Seitenansicht.
In der Fig. 1 ist mit 10 die zum Ausbilden des hohlen Formkörpers geeignete Form bzw. der obere Teil dieser Form bezeichnet. Die Form 10 ist in Rollenlagern 11 gelagert, wobei 12, 13 und 14 die Lager des Antriebes bezeichnen. Ein Stiel 27 bildet den unteren Teil des Auswurfdornes, der in einem gehäuseartigen Mantelteil 21 der Vorrichtung axial verschiebbar angeordnet ist. Der mit der Form 10 verbundene Mantelteil 21 wird mit Hilfe der Riemenscheibe 15 angetrieben. Der Antrieb kann mit Hilfe eines in der Zeichnung nicht dargestellten Elektromotors erfolgen.
Vor dem Aufsetzen des Deckels 16 auf die Form 10, wird die benötigte Menge der Glasschmelze in die Form 10 eingebracht. Die Glasschmelze befindet sich dann in jenem Teil der Form, welcher an den Ansatz 17 der Form angrenzt. Der Auswurfdorn, bestehend aus dem Stiel 27 und einem oberen Teil 18, befindet sich in der gezeichneten oberen Stellung. Nach dem Einbringen der Glasschmelze in die Form 10 wird diese in Drehung versetzt und die Drehzahl soweit erhöht, bis die Glasschmelze unter Einwirkung der Zentrifugalkraft sich nach aufwärts entlang der Innenwand der Form 10 bis zum Deckel 16 ausbreitet und sich an die Wand der Form anschmiegt.
Der obere Teil der Form ist durch einen Deckel 16 abgeschlossen. Dieser Deckel kann entweder unmittelbar nach dem Einbringen der Glasschmelze, oder erst nach dem Beginn des Zentrifugieren aufgeetzt werden. Der Deckel kann. nämlich so ausgebildet sein, dass er beim Zentrifugieren zusammen mit
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der Form umläuft, jedoch auch so, dass er während des Zentrifugieren steht. Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform läuft der Deckel mit der Form um. Im Deckel 16 ist eine Öffnung 24 vor- gesehen, an welche eine Rohrleitung 25 mit Hilfe einer Kappe 26 angeschlossen ist. Durch die Leitung 25 kann dem Inneren der Form ein Druckgas, z. B. Druckluft oder komprimierter Stickstoff zugeführt werden.
Der Auswurfdom wird mit Hilfe seines Stieles 2 7 nach abwärts bewegt, an welchem Stiel zwecks Er- zeugung des Vakuums ein mit Dichtungsringen versehener Kolben 20 angeordnet ist. Dieser Kolben 20 bewegt sich somit dichtend im zylindrischen Mantelteil 21 des Gehäuses der Vorrichtung. Die axiale Bewegung des Auswurfdornes wird im angenommenen Beispiel mit Hilfe des federbelasteten doppelarmigen Hebels 22 und einer Nockenscheibe 30 bewerkstelligt. Man kann jedoch zu diesem Zweck auch einen pneu- matischen oder hydraulischen Antrieb verwenden. Durch das Abwärtsbewegen des Auswurfdornes 2'" 18 wird erreicht, dass die Glasschmelze teils in den zwischen dem Formoberteil 10 und dem zylindrischen Teil 17 liegenden Formübergangsteil 23, anderseits in das Innere des zylindrischen Teiles 17 eindringt.
Das Mass und die Geschwindigkeit des Eindringel1S der Glasmasse in die besagten Teile der Form kann durch die Geschwindigkeit und das Mass der Bewegung des Auswurfdornes beeinflusst werden.
Während zufolge des Absinkens des Auswurfdornes 18 und dem dadurch erzeugten Vakuum die Glasschmelze in den Formübergangsteil 23 und den Ansatzteil 17 der Form eindringt, wird nun in das Innere der Form durch die Bohrung 24 des Deckels 16 Druckgas zugeführt, wobei der Druck des Gases mit der Zentrifugalkraft und mit dem durch das Abwärtsbewegen des Dornes erzeugten Vakuum zusammenwirkt und an der Verformung des Ansatzes des Kolbens teilnimmt.
Die Verformung des Ansatzes des Kolbens kann gleichzeitig mit der Verformung der übrigen Teile des Formkörpers oder erst nach der Verformung dieser übrigen Teile vorgenommen werden. Man kann auch so vorgehen, dass man zunächst den oberen Teil des herzustellenden Formkörpers verformt, ohne den Ansatz auszubilden. Man kann jedoch gleichzeitig mit derVerformung desoberenTeils des herzustellenden Formkörpers den Ansatz nur einer Vorverformung unterwerfen, indem man den Auswurfdorn langsam nach abwärts bewegt. Hiebei wird man das endgültige Verformen mit Hilfe des Druckgases vorteilhaft erst dann vornehmen, wenn die übrigen Teile des herzustellenden Formkörpers bereits fertigverformt sind. In bestimmten Fällen kann es jedoch vorteilhaft sein, die Verformung aller Teile des Kolbens gleichzeitig vorzunehmen.
Wie aus dem oben Dargelegten ersichtlich, erfolgt das Verformen des Werkstückes durch die Nutzbarmachung dreier Massnahmen, und zwar die Massnahme des Zentrifugierens, die Massnahme des durch das Niedersenken des Auswurfdornes erzeugten Vakuums und das Einblasen eines Druckgases durch eine im oberen Teil der Form vorgesehene Öffnung. Das absolute und das relative Mass dieser drei Faktoren können nach Belieben verändert werden. Ausserdem können das Mass und die zeitliche Folge der besagten Faktoren verschiedentlich eingestellt bzw. gewählt und auf diese Weise Werkstücke mit verschieden geformten Ansätzen und mit verschiedenen Wandstärken hergestellt werden.
Einige mit dem Verfahren nach der Erfindung hergestellte Werkstücke sind in den Fig. 2 - 6 gezeigt.
Fig. 2 zeigt einen Kolben für Kathodenstrahlröhren mit einem Ansatz mittlerer Länge, Fig. 3 einen Kolben für Kathodenstrahlröhren, bei welchen zwischen dem sich kelchförmig erweiternden oberen Teil und dem Ansatz ein Übergangsteil eingeschaltet ist. Der Glasgegenstand gemäss Fig. 4 weist einen breiten Ansatz auf und kann z. B. ein für Beleuchtungsarmaturen angefertigter Glasschirm sein. Fig. 5 zeigt einen schlanken, länglichen Kolben für Kathodenstrahlröhren, Fig. 6 den Schirm für eine Autoreflektorlampe, eine sogenannte"sealed beam"Lampe. Die Fig. 2-6 zeigen nur skizzenhafte Darstellungen.
Nach dem Ausbilden des mit einem kleinen Ansatz versehenen Kolbens für Kathodenstrahlröhren wird der Deckel 16 von der Form entfernt und der DornISzwecks Entfemens des fertigen Werkstückes nach aufwärts bewegt. Gleichzeitig wird unter das Werkstück zwecks Anhebens desselben auch noch Pressluft eingeblasen. Zu diesem Zweck istim Stiel 27 des Auswurfdornes eine Bohrung 19 vorgesehenen, welche unten durch ein selbsttätig schliessendes Ventil 28 verschlossen ist, wobei das obere Ende der Bohrung 19 über Nute 29 in dem oberen kolbenartigen Teil des Auswurfdornes mit dem Inneren der Form in Verbindung steht.
Das beschriebene Verfahren und die zum Durchführen des Verfahrens dienende Form ermöglichen die Herstellung von hohlen Formkörpern aus einer Glasschmelze in der Massenfabrikation.
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