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pour : 'Chauffage électrique d'objets en verre ou autre matière vitreuse.
Le chauffage électrique d'objets en verre, ou autre matière vitreuse, à une température suffisamment élevée pour permettre de les façonner, et en particulier de les couper ou de.les souder entre eux ou à d'autres objets, peut être effec- tué de différentes manières, en particulier par des arcs. ou des étincelles électriques que l'on dirige sur le verre, ou'par les pertes diélectriques qui se produisent dans le champ d'un condensateur dont les armatures sont reliées à une source de courant alternatif de très haute fréquence.
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C'est ainsi, par exemple,qu'on a soudé l'une à l'au- tre des pièces en verre, telles qu'une ampoule de tube électro- nique et un socle ou pied formant entrée d'électrodes, en fai- sant passer dans le verre un courant électrique de haute tension (10 à 20 kv) et de haute fréquence (1 mégahertz) au moyen d'é- lectrodes solides et, dans certains cas, de flammes de chalu- meau servant de conducteurs gazeux pour localiser la décharge dans la région du verre à chauffer.
Ce procédé présente le dou- ble inconvénient d'exiger d'une part l'emploi d'une tension éle- vée, qui entraîne des difficultés d'isolation et des risques de danger pour le personnel, d'autre part un appareillage com- pliqué par la nécessité de régler la direction et l'écartement des tincelles qui amènent le verre à la température de fusion, et de recourir dans la plupart des cas, à la flamme d'un cha- lumeau.
Aussi avait-on déjà proposé, notamment pour sceller les ampoules sur les socles en verre, de placer ces objets dans le champ électrique d'un condensateur de fréquence encore plus élevée, atteignant 10 mégahertz, mais de tension beaucoup moin- dre de l'ordre de 1 kv, le chauffage étant alors réalisé par pertes diélectriques et non, comme dans l'autre procédé, par un courant passant dans le verre. Le dispositif pour la réalisa- tion de ce mode de chauffage était non seulement très simple, mais les manutentions qu'il exigeait présentaient un minimum de risques et de danger pour le personnel qui en était chargé; de plus la puissance consommée était sensiblement inférieure à celle du chauffage par arcs ou étincelles électriques.
Par contre l'élévation de température par pertes diélectriques dans la masse du verre était très lente au début du chauffage, car ces pertes sont d'autant plus faibles que le verre est plus froid et, en outre, il était difficile de circonscrire exacte-
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ment la zone de chauffage en maintenant une température conve- nable en chacun de ses points.
La présente invention remédie à ces inconvénients.
Elle a pour objet un procède qui permet d'obtenir un chauffage local du verre à la fois rapide et économique, et de contrôler avec précision l'intensité du chauffage dans une région déter- minée du verre.
Le procédé suivant l'invention consiste, en premier lieu, à préchauffer cette région par une source de chaleur quelconque portant la température aux environs de 200 , c'est- à-dire consommant un faible nombre de calories, avant de soumet- tre le verre à Inaction du champ électrique. de manière à aug- menter, dès le début de cette action, les pertes diélectriques qui prennent naissance dans le verre.
Il consiste, en outre, à concentrer les lignes de force du champ dans ladite région en donnant aux armatures du condensateur une disposition et/ou une forme appropriées 4 la grandeur et à la forme de la région et, en particulier lorsque les objets en verre sont creux, à disposer à l'intérieur de ces objets, et en regard des armatures, des organes de concentra- tion appropriés. Ces organes présentent sur ceux que l'on a déjà employés pour concentrer sur une région déterminée du ver- re les flammes d'un chalumeau ou des étincelles électriques l'avantage d'être fixes, c'est-à-dire de n'exiger aucun réglage au cours de l'opération de ramollissement et de fusion du verre.
Le procédé suivant l'invention consiste enfin à im- primer un mouvement relatif à l'objet en verre et aux armatures du condensateur, ainsi qu'aux organes de concentration, lorsque la forme et la disposition de ces armatures ne permettent pas' au champ électrique d'agir simultanément avec l'intensité dé- sirable dans tous les points ±'une même région.
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Le préchauffage est réalisé de préférence par des résistances électriques soit indépendantes, soit combinées avec les armatures ou les organes de concentration, ces armatu- res et organes servant alors en même temps de sources de cha- leur.
Le déplacement qui est imprimé, soit à l'objet en verre, soit aux armatures du condensateur et aux organes de concentration, soit à la fois aux uns et aux autres, est réali- sé de préférence par un mouvement de rotation autour de l'axe d'une partie cylindrique de l'objet en verre lorsque la région chauffée se trouve dans cette partie cylindrique.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemples non limitatifs, différents modes d'exécution du procédé suivant l'invention.
Les figures 1 à 9 sont des vues schématiques en coupe longitudinale montrant différents modes de réalisation de l'invention.
La figure 10 montre un détail.
La figure 11 montre schématiquement un appareil pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention destiné à la soudure des ampoules sur les pieds de tubes électroniques.
Les marnes lettres de référence ont été utilisées dans les différentes figures pour désigner les marnes éléments :
L'objet en verre ou autre matière vitreuse est dési- gné par lalettre V, la région de cet objet qui doit être chauf- fée en vue de son façonnage est limitée par deux traits en poin- tillé et désignée par la lettre R, les armatures du condensateur par les lettres A, les organes additionnels de concentration du champ, indépendants ou non des armatures, par les lettres C, la source d'énergie électrique à grande fréquence par la lettre F, la source de préchauffage permettant d'élever la température
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de la région R par la lettre T, et la terre ou masse par la lettre M.
La. tige de verre V représentée à la figure 1, dont on veut chauffer la petite partie annulaire R, en vue de couper ledit tube dans ladite partie, par exemple, est placée entre les deux armatures planes A reliées à la source d'énergie à grande fréquence F; ces armatures sont munies de saillies trans- versales C ayant un faible coefficient de pertes diélectriques et dont la partie proéminente C se trouve à hauteur du centre de la partie R que l'on veut chauffer.
Le tube de verre V représenta aux figures 2 et 3 est également place entre deux armatures planes A, mais, dans ce cas, il est préférable de disposer les organes de concentra- tion C, de forme appropriée, à l'intérieur du tube et en regard des armatures, ces organes étant de préférence métalliques et misà la terre.
Dans le aas d'un objet creux, on peut également, comme montré à la fig. 4, disposer les armatures concentrique- ment, l'une à l'extérieur, et l'autre à l'intérieur de l'objet; la concentration du champ étant réalisée par des saillies 0 sur l'une ou l'autre des deux armatures, ou sur les deux armatures.
Dans la figure 5, les armatures sont extérieures, et leur forme tronconique permet de concentrer le champ vers la . plus petite base du tronc de cône.
Dans la figure 6 le dispositif de la figure 5 est compléta par l'adjonction d'un organe de concentration disposé à l'intérieur de l'objet.
Le dispositif de la figura 7 est une variante de celui de la figure 6, les armatures ayant la forme de tores.
Dans les dispositifs des figures 1 à 7 le mode de préchauffage de l'objet en verre n'est pas indiqua.
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A titre d'exemples la figure 8 montre un dispositif de préchauffage par rayonnement de l'une des armatures, ohauf- fée elle-même par des résistances électriques, et la figure 9 montre un dispositif de préchauffage par rayonnement d'un orga- ne de concentration, chauffa lui-même à l'aide d'une source indépendante.
Dans le cas où on désire utiliser une des armatures pour le préchauffage, on peut avantageusement la constituer, comme montré à la fig. 10, par une plaque de métal convenable- ment découpée, ou par des résistances de nature appropriée et convenablement groupées et concentrées.
La figure 11 montre un dispositif permettant de sec- tionner à chaud le col d'une ampoule de tube électronique et de souder ce col, au droit de la section effectuée, sur le socle ou pied en verre qui sert d'entrée aux électrodes.
L'ampoule en verre 1 comporte un col 2 et une tête renflée serrée dans un support 3 qui est animé d'un mouvement de rotation autour de l'axe de l'ampoule grâce à un engrenage 4 et un pignon 5 olavet sur un arbre 6. Le socle 7, dont la base présente un évasement 8, est prolongé par un tube ou queusot 9, qui est serré dans un manchon 10 animé d'un mouvement de rotation, synchrone de celui du support 3 et autour du même axe, grâce à un engrenage 11 et un pignon 12 claveté sur l'arbre 6, l'engrenage 11 et le pignon 12 ayant respectivement marnes diamètres que l'engrenage 4 et le pignon 5.
Le manchon 10 porte un écran 13, destiné à abriter le queusot contre le rayonnement de chaleur qui se dégage à la fois de l'organe de concentration interne C, en forme de collerette, chauffé comme dans le dis- positif de la figure 7, et de la région R du col de l'ampoule en verre, cette région étant elle-même chauffée par un moyen quelconque, tel que des résistances chauffantes non représentées.
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Le fonctionnement du dispositif de la figure Il est le suivant :
Pendant la rotation synchrone de l'ampoule 1 et du so- cle 7 dans le champ électrique créé par les armatures A, une zone très chaude de faible hauteur apparaît en R, au niveau de la col- lerette 0, et au bout d'un certain temps, qui est fonction de la nature et de 1'4paisseur du verre, de l'intensité et de la fré- quence du champ électrique et de la température développée dans la zone R, le verre du col 2 fond dans cette zone et la partie inférieure du col se détache en tombant par son propre poids.
Si l'on arrête à cet instant le courant à haute fré- quence qui alimente les armatures A, on obtient une coupure nette du verre avec bords légèrement arrondis.
Si, a.u contraire, on maintient le courant à haute fréquence, il se forme un bourrelet de verre en fusion qui re- monte en s épaississant et rencontre finalement le bord de l'évasement 8, de telle manière que ce bord se soude au bour- relet inférieur de l'ampoule.
Grâoe à ce procède la collerette 8 du socle 7 est chauffée en même temps que le col 2 de l'ampoule 1 tout d'abord par le préchauffage, puis par pertes diélectriques et enfin par le rayonnement de la. chaleur développée dans la partie su- périeure non détachée de la région R du col 2, ce qui fait qu'au moment ou le bourrelet de verre en fusion qui remonte en s'épais- sissant arrive au contact de l'évasement 8 ce dernier est à la même température que lui.
On obtient donc, par ce dispositif, des soudures très solides avec le minimum de tension dans le verre; de plus le chauffage électrique, en éliminant toute trace d'humidité, em- pêche l'altération des électrodes des tubes électroniques, tan- dis que, dans le procédé ordinaire de soudure par le chalumeau à gaz, on est obligé d'éliminer la vapeur d'eau contenue dans le
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gaz par des moyens coûteux et exigeant une surveillance continue.
Le dispositif de la figure 11 est un exemple d'appli- cation industrielle particulièrement intéressante dans les cir- constances où il y a pénurie de gaz pour le chauffage; la con- sommation de gaz est en effet trèsimportante dans le procédé de soudure au chalumeau.
D'ailleurs toutes les applications qui utilisent le procéda de l'invention pour façonner à chaud des objets quel- conques en verre, ou autre matière vitreuse, par exemple pour en comprimer, aplatir, évaser ou étirer certaines parties, ren- trent dans le cadre de l'invention.
REVENDICATIONS - :-
1. Un procède pour chauffer, par le moyen d'un champ électrique de très haute fréquence, des objets en verre ou autre matière vitreuse placés dans ce champ, en vue de les façonner à chaud, de manière à obtenir un chauffage local du verre à la fois rapide et économique et à contrôler avec précision l'intensité du chauffage dans une région déter- minée du verre, caractérise en ce que cette zone est chauffée préalablement à l'aide d'une source de chaleur quelconque avant d'être soumise à l'action du champ électrique., de façon à augmenter, dès le début de cette action, les pertes diélectriques qui prennent naissance dans le verre et que les lignes de force du champ électrique soient régulièrement concentré.es sur la zone préalablement chauffée.
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for: 'Electric heating of objects made of glass or other vitreous material.
Electric heating of objects made of glass, or other vitreous material, to a temperature sufficiently high to enable them to be shaped, and in particular to be cut or welded to each other or to other objects, can be carried out. in different ways, especially by arcs. or electric sparks which are directed on the glass, or by the dielectric losses which occur in the field of a capacitor whose plates are connected to a source of alternating current of very high frequency.
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It is thus, for example, that one to the other of the pieces of glass, such as an electronic tube bulb and a base or foot forming an electrode inlet, has been welded together. - passing through the glass an electric current of high tension (10 to 20 kv) and of high frequency (1 megahertz) by means of solid electrodes and, in certain cases, of torch flames serving as gas conductors to locate the discharge in the region of the glass to be heated.
This process has the double drawback of requiring, on the one hand, the use of a high voltage, which leads to insulation difficulties and risks of danger for the personnel, and on the other hand, a combined switchgear. complicated by the need to regulate the direction and spacing of the sparks which bring the glass to the melting temperature, and to have recourse in most cases to the flame of a torch.
So it had already been proposed, in particular to seal the bulbs on the glass bases, to place these objects in the electric field of a capacitor of even higher frequency, reaching 10 megahertz, but of voltage much lower than the of the order of 1 kv, the heating then being carried out by dielectric losses and not, as in the other process, by a current passing through the glass. The device for achieving this heating mode was not only very simple, but the handling it required presented a minimum of risk and danger for the personnel in charge of it; more power consumed was appreciably less than that of heating by electric arcs or sparks.
On the other hand, the rise in temperature by dielectric losses in the mass of the glass was very slow at the start of the heating, because these losses are all the less as the glass is colder and, moreover, it was difficult to define exactly.
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the heating zone while maintaining a suitable temperature at each of its points.
The present invention overcomes these drawbacks.
Its object is a process which makes it possible to obtain local heating of the glass which is both rapid and economical, and to precisely control the intensity of the heating in a determined region of the glass.
The process according to the invention consists, in the first place, in preheating this region by any heat source bringing the temperature to around 200, that is to say consuming a small number of calories, before subjecting the heat to the heat. glass with Inaction of the electric field. so as to increase, from the start of this action, the dielectric losses which arise in the glass.
It consists, moreover, in concentrating the lines of force of the field in said region by giving the reinforcements of the capacitor an arrangement and / or an appropriate shape 4 the size and the shape of the region and, in particular when the glass objects are hollow, to be placed inside these objects, and opposite the frames, appropriate concentrating members. These organs present, over those which have already been employed to concentrate the flames of a blowtorch or electric sparks on a given region of the glass, the advantage of being fixed, that is to say of n ' require no adjustment during the glass softening and melting operation.
The method according to the invention finally consists in imprinting a movement relative to the glass object and to the armatures of the capacitor, as well as to the concentrating members, when the shape and the arrangement of these armatures do not allow the field electric to act simultaneously with the desired intensity in all points ± 'a same region.
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The preheating is preferably carried out by electric resistances either independent or combined with the armatures or the concentrating members, these armatures and members then serving at the same time as sources of heat.
The displacement which is imparted, either to the glass object, or to the armatures of the condenser and to the concentrating members, or to both of them, is preferably effected by a movement of rotation around the axis of a cylindrical part of the glass object when the heated region is in this cylindrical part.
The appended drawing represents, by way of nonlimiting examples, various embodiments of the process according to the invention.
Figures 1 to 9 are schematic views in longitudinal section showing different embodiments of the invention.
Figure 10 shows a detail.
FIG. 11 schematically shows an apparatus for the implementation of the method according to the invention intended for the welding of the bulbs on the feet of electronic tubes.
The reference marl letters have been used in the various figures to designate the element marls:
The glass or other vitreous material object is designated by the letter V, the region of this object which must be heated for its shaping is limited by two dotted lines and designated by the letter R, the reinforcements of the capacitor by the letters A, the additional devices for concentrating the field, independent or not of the reinforcements, by the letters C, the source of high-frequency electrical energy by the letter F, the preheating source making it possible to raise the temperature
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of the region R by the letter T, and the earth or mass by the letter M.
The glass rod V shown in FIG. 1, the small annular part R of which is to be heated, with a view to cutting said tube in said part, for example, is placed between the two flat reinforcements A connected to the energy source. high frequency F; these reinforcements are provided with transverse protrusions C having a low coefficient of dielectric losses and the prominent part C of which is located at the height of the center of the part R which is to be heated.
The glass tube V shown in Figures 2 and 3 is also placed between two flat reinforcements A, but, in this case, it is preferable to place the members of concentration C, of suitable shape, inside the tube and facing the reinforcements, these members preferably being metallic and earthed.
In the aas of a hollow object, one can also, as shown in fig. 4, arrange the reinforcements concentrically, one outside and the other inside the object; the concentration of the field being produced by projections 0 on one or the other of the two reinforcements, or on both reinforcements.
In figure 5, the reinforcements are external, and their frustoconical shape makes it possible to concentrate the field towards. smaller base of the truncated cone.
In FIG. 6, the device of FIG. 5 is completed by the addition of a concentration member arranged inside the object.
The device of FIG. 7 is a variant of that of FIG. 6, the frames having the form of tori.
In the devices of Figures 1 to 7 the mode of preheating the glass object is not indicated.
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By way of examples, FIG. 8 shows a device for preheating by radiation of one of the reinforcements, itself heated by electrical resistances, and FIG. 9 shows a device for preheating by radiation of an organ. concentration, heated itself using an independent source.
If it is desired to use one of the reinforcements for preheating, it can advantageously be formed, as shown in FIG. 10, by a suitably cut metal plate, or by resistors of a suitable nature and suitably grouped and concentrated.
FIG. 11 shows a device making it possible to hot section the neck of an electron tube bulb and to weld this neck, in line with the section carried out, on the glass base or foot which serves as an inlet for the electrodes.
The glass ampoule 1 has a neck 2 and a swollen head clamped in a support 3 which is driven in a rotational movement around the axis of the bulb by means of a gear 4 and a pinion 5 olavet on a shaft 6. The base 7, the base of which has a flare 8, is extended by a tube or tail 9, which is clamped in a sleeve 10 driven by a rotational movement, synchronous with that of the support 3 and around the same axis, thanks to a gear 11 and a pinion 12 keyed on the shaft 6, the gear 11 and the pinion 12 having respectively marls diameters than the gear 4 and the pinion 5.
The sleeve 10 carries a screen 13, intended to shelter the tail against the heat radiation which emanates from both the internal concentration member C, in the form of a collar, heated as in the device of FIG. 7, and the region R of the neck of the glass ampoule, this region itself being heated by any means, such as heating resistors, not shown.
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The operation of the device of figure It is as follows:
During the synchronous rotation of the bulb 1 and of the base 7 in the electric field created by the armatures A, a very hot zone of low height appears in R, at the level of the collar 0, and at the end of a certain time, which is a function of the nature and the thickness of the glass, of the intensity and the frequency of the electric field and of the temperature developed in the zone R, the glass of the neck 2 melts in this zone and the lower part of the collar falls off by its own weight.
If we stop at this instant the high frequency current which supplies the reinforcements A, we obtain a clear cut of the glass with slightly rounded edges.
If, on the contrary, the current is maintained at high frequency, a bead of molten glass forms, which rises and thickens and finally meets the edge of the flare 8, so that this edge is welded to the bead. - lower bulb relet.
Thanks to this the collar 8 of the base 7 is heated at the same time as the neck 2 of the bulb 1 firstly by preheating, then by dielectric losses and finally by the radiation of the. heat developed in the upper part not detached from the region R of the neck 2, so that when the molten glass bead which rises while thickening comes into contact with the flare 8 the latter is at the same temperature as him.
We therefore obtain, by this device, very solid welds with the minimum of tension in the glass; moreover the electric heating, by eliminating all traces of humidity, prevents the alteration of the electrodes of the electronic tubes, while, in the ordinary process of welding by the gas torch, it is necessary to eliminate the water vapor contained in the
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gas by expensive means and requiring continuous monitoring.
The device of FIG. 11 is an example of industrial application which is particularly advantageous in circumstances where there is a shortage of gas for heating; the gas consumption is indeed very important in the torch welding process.
Moreover, all the applications which use the process of the invention for hot shaping any objects made of glass, or other vitreous material, for example to compress, flatten, flatten or stretch certain parts thereof, fall within the scope of the invention. framework of the invention.
CLAIMS -: -
1. A process for heating, by means of a very high frequency electric field, objects made of glass or other vitreous material placed in this field, with a view to shaping them while hot, so as to obtain local heating of the glass both fast and economical and to control with precision the intensity of the heating in a determined region of the glass, characterized in that this zone is heated beforehand using any heat source before being subjected to the action of the electric field., so as to increase, from the start of this action, the dielectric losses which arise in the glass and so that the lines of force of the electric field are regularly concentrated on the previously heated zone.