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ELEMENTS DE SCELLEMENT METALLISES.
La présente invention est relative à des éléments de scel- lement métalliques et,en particulier, à ceux utilisés dans l'éta- blissement des scellements métal/verre.
L'objet principal de l'invention est d'établir un élément de scellement métallique d'une forme donnant au scellement le degré de solidité désirée et ne provoquant pas sa rupture sous les efforts dus à l'échauffement.
Dans l'établissement; de scellements métal/verre, en par- ticulier du type utilisé dans les tubes à vide, dans lesquels l'en- veloppe du tube comporte une partie de verre et une partle métalli- que, il est d'usage de biseauter en un mince bord de scellement la partie métallique à sceller à la partie de verre. L'établissement dudit bord mince, joint à l'utilisation d'un métal de scellement mou,
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tel que le cuivre, assure le degré de flexibilité voulu à ladite par- tie métallique de sorte qu'elle puisse se déformer et ne pas briser le verre lorsqu'il se dilate ou se contracte. L'utilisation d'une surface de scellement très mince, tout en évitant les ruptures, offre l'inconvénient de nuire à la solidité de l'élément de scellement qui a tendance de céder sous l'influence de variations de température.
Suivant certaines caractéristiques de l'invention, il est prévu un élément de scellement de forme particulièrement efficace qui assure un degré de minceur voulu du métal sur une partie de son con- tact avec la partie de verre et un degré d'épaisseur suffisant sur une autre partie dudit contact pour éviter la rupture et la déformation.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la des- cription détaillée qui suit et à l'examen des dessins joints qui re- présentent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de mise en oeuvre de l'invention.
La figure 1 représente, une coupe longitudinale suivant la ligne 1-1 de la figure 2 d'un scellement métallique conforme à cor- taines caractéristiques de l'invention et scellé à des parties de verre.
La figure la représente une vue de détail agrandie d'une partie du scellement de la figure 1.
La figure 2 représente une vue en bout partielle de l'élé- ment de scellement .
Sur les dessins, 1 est l'élément de scellement métallique, de préférence de cuivre, ce métal étant facile à travailler et bon conducteur de l'électricité. Ledit élément se présente sous la forme d'un collier cylindrique comportant une partie principale relativement épaisse 2 présentant une surface cylindrique intérieure 5 et une sur- face cylindrique extérieure 4. Des manchons 5 et 5' sont disposés de part et d'autre de la partie principale 2. Les surfaces intérieures 6 et 6' desdits manchons sont cylindriques. Leurs surfaces extérieures présentent un amincissement d'abord peu marqué en 7 et 7' dans la
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partie voisine de la pièce principale 2 puis assez rapide en 8 et 8' les parties 9 et 9' étant extrêmement minces. Les bords extrêmes des manchons forment un angle vif d'environ 45 .
On comprendra que la représentation des dessins est agran- die et que les proportions réelles des dimensions ne sont pas toujours respectées. par exemple, l'épaisseur g de la partie terminale des manchons est représentée beaucoup plus forte que dans la réalité où elle est généralement très faible.
Des dimensions convenables du scellement sont les suivantes Angle 45
Longueur a 4,5 mm
Longueur b .......... 3 mm
Longueur c .......... 1,5 mm
Epaisseur d .......... 0,3 mm
Epaisseur e 0,15 mm
Epaisseur f 0,075 mm
Epaisseur g .......... 0,035 à 0,05 mm
Le diamètre intérieur h de l'élément peut être établi à la demande suivant les électrodes ou les connexions susceptibles d'être disposées dans l'enveloppe et devant traverser ledit élément.
De même, le diamètre extérieur de la surface 4 peut être établi sui- vant les besoins mais doit permettre l'établissement d'une connexion électrique si le scellement doit être utilisé au support de l'une des électrodes du tube, par exemple la grille. En outre, la longueur i de la surface 10 doit être prévue suffisante pour permettre la fixation de tous organes désirés tels qu'une ligne concentrique pour accord en très haute fréquence.
La partie habituelle 11 de l'enveloppe peut être scellée au manchon 5 et une partie analogue 11' au manchon 5', comme indiqué sur la représentation agrandie de la figure 1. Dans l'établissement de scellements pour enveloppes de tubes à vide, il est d'usage d'ame- ner le lobe extérieur 12 de la partie de verre jusqu'en 13, à une
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courte distance seulement du bout du manchon et le lobe inférieur 14 plus profondément jusqu'en 15 à l'intérieur du manchon. De cette manière, la partie du scellement métallique serrée entre les lobes de verre se réduit à la partie très mince 9 du manchon, relativement courte, qui se déforme facilement avec le verre sous l'influence des variations de température et ne brise pas le verre.
La forme des bords extrêmes suivant l'angle ? d'environ 45 degres contribue éga- lement à réduireles efforts mécaniques qui tendraient à briser le verre. L'élément de scellement métallique est doué d'une solidité suffisante en raison de l'augmentation rapide de l'épaisseur entre le point 13 et le point 15 où parvient le lobe intérieur du verre.
En 15, l'épaisseur e suffit à empêcher la déformation du scelle- ment aux températures élevées de sorte que le scellement en profon- deur du lobe intérieur 14 à la surface cylindrique 6 atteignant le point 15 permet d'éviter des déformations de l'enveloppe, cependant que la minceur en 13 empêche ladite enveloppe d'être brisée.
Il n'est pas indispensable que l'épaisseur augmente brusquement de g à f, comme représenté en 8, bien que cette forme soit particulièrement avantageuse étant donné qu'elle présente la minceur voulue pour le lobe supérieur 12 et une épaisseur suffisante pour le lobe inférieur 14. On peut cependant, si on le désire, pré- voir une conicité plus uniforme, à condition que la proportion des épaisseurs, plus faible pour le lobe 12 que pour le lobe 14, soit respectée.
On peut améliorer considérablement l'étanchéité de l'é- lément de scellement aux gaz s'échappant à travers le métal en lami- nant à froid les manchons et particulièrement leurs parties exté- rieures depuis la dimension d jusqu'aux extrémités. Le laminage à froid réduit les dimensions des cristaux à des valeurs telles que des fuites de gaz entre lesdites cristaux deviennent très improbables.
Cette réduction des cristaux est particulièrement efficace avec les scellements de cuivre, ce métal étant généralement recuit avant
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l'établissement du scellement et le recuit étant effectué en chauf- fant le cuivre, généralement en présence d'hydrogène ce qui a pour effet de produire de gros cristaux dans le cuivre, par exemple, un cristal peut atteindre après récuit une longueur ou un diamètre de 0,08mm, ou même davantage. Lorsque des cristaux d'une telle dimen- sion sont présents il y a danger d'infiltration de gaz entre les cristaux surtout si les gros cristaux se trouvent dans les parties minces des manchons. En conséquence la dimension des cristaux ne doit pas dépasser la moitié et, de préférence, être inférieure au dixième de l'épaisseur du métal.
En laminant le cuivre à froid, le diamètre ou la longueur des cristaux peuvent être réduits au minimum; on constate qu'on peut ainsi obtenir des cristaux de 0,0025 à 0,0035 mm, diamètre convenable pour les dimensions des manchons in- diquées dans l'exemple ci-dessus.
L'élément de scellement conforme à certaines caractéris- tiques de l'invention est particulièrement utile pour l'établisse- ment de connexions avec des électrodes, telles qu'une grille, dans un tube à vide. Le support de l'électrode peut être fixé à la partie cylindrique intérieure 3 qui lui assure une base solide. Le conductar électrique peut être relié à l'élément extérieur 4. La présence dudit élément extérieur 4 est également avantageuse en ce qu'il con- stitue un support auquel on peut fixer, le cas échéant, un cylindre convenable pour ligne coaxiale.
L'invention est, bien entendu, susceptible de nombreuses variantes, accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées, et sans s'écarter de l'esprit de l'invention.
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METALLIC SEALING ELEMENTS.
The present invention relates to metallic sealing elements and, in particular, to those used in the establishment of metal / glass seals.
The main object of the invention is to establish a metal sealing element of a shape giving the seal the desired degree of solidity and not causing it to break under the forces due to heating.
In the building; of metal / glass seals, particularly of the type used in vacuum tubes, in which the tube casing has a glass part and a metal part, it is customary to bevel to a thin one. sealing edge the metal part to be sealed to the glass part. Establishing said thin edge, together with the use of a soft sealing metal,
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such as copper, provides the desired degree of flexibility to said metallic part so that it can deform and not shatter the glass as it expands or contracts. The use of a very thin sealing surface, while avoiding ruptures, has the drawback of reducing the strength of the sealing element, which tends to give way under the influence of temperature variations.
According to certain features of the invention, there is provided a particularly effective shaped sealing element which ensures a desired degree of thinness of the metal on a part of its contact with the part of glass and a sufficient degree of thickness on one part. other part of said contact to prevent breakage and deformation.
The invention will be better understood on reading the detailed description which follows and on examining the accompanying drawings which represent, by way of non-limiting example, an embodiment of the invention.
Figure 1 shows a longitudinal section along the line 1-1 of Figure 2 of a metal seal in accordance with certain features of the invention and sealed to parts of glass.
Figure la shows an enlarged detail view of part of the seal of Figure 1.
Figure 2 shows a partial end view of the sealing element.
In the drawings, 1 is the metallic sealing element, preferably copper, this metal being easy to work and a good conductor of electricity. Said element is in the form of a cylindrical collar comprising a relatively thick main part 2 having an inner cylindrical surface 5 and an outer cylindrical surface 4. Sleeves 5 and 5 'are arranged on either side of the sleeve. main part 2. The inner surfaces 6 and 6 'of said sleeves are cylindrical. Their outer surfaces show a thinning initially little marked at 7 and 7 'in the
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part next to the main part 2 then quite fast in 8 and 8 'parts 9 and 9' being extremely thin. The end edges of the sleeves form a sharp angle of about 45.
It will be understood that the representation of the drawings is enlarged and that the actual proportions of the dimensions are not always respected. for example, the thickness g of the end part of the sleeves is shown much greater than in reality where it is generally very small.
Suitable dimensions of the seal are as follows Angle 45
Length a 4.5 mm
Length b .......... 3 mm
Length c .......... 1.5 mm
Thickness d .......... 0.3 mm
Thickness e 0.15 mm
Thickness f 0.075 mm
Thickness g .......... 0.035 to 0.05 mm
The internal diameter h of the element can be established on demand depending on the electrodes or the connections which may be placed in the casing and which must pass through said element.
Likewise, the external diameter of the surface 4 can be established according to the needs but must allow the establishment of an electrical connection if the seal is to be used to the support of one of the electrodes of the tube, for example the grid. . Furthermore, the length i of the surface 10 should be provided sufficient to allow the attachment of any desired members such as a concentric line for very high frequency tuning.
The usual part 11 of the casing may be sealed to the sleeve 5 and a similar part 11 'to the sleeve 5', as shown in the enlarged representation of figure 1. In making seals for casings of vacuum tubes, it is customary to bring the outer lobe 12 of the glass part to 13, to a
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short distance only from the end of the sleeve and the lower lobe 14 deeper to 15 inside the sleeve. In this way, the part of the metal seal clamped between the glass lobes is reduced to the very thin part 9 of the sleeve, relatively short, which easily deforms with the glass under the influence of temperature variations and does not break the glass. .
The shape of the extreme edges according to the angle? of about 45 degrees also helps to reduce mechanical stresses that would tend to break the glass. The metal sealing element is provided with sufficient strength due to the rapid increase in thickness between point 13 and point 15 where the inner lobe of the glass reaches.
At 15, the thickness e is sufficient to prevent deformation of the seal at elevated temperatures so that the deep seal from the inner lobe 14 to the cylindrical surface 6 reaching point 15 prevents deformations of the lobe. envelope, while the thinness at 13 prevents said envelope from being broken.
It is not essential that the thickness suddenly increase from g to f, as shown at 8, although this shape is particularly advantageous since it has the desired thinness for the upper lobe 12 and sufficient thickness for the lobe. lower 14. However, if desired, a more uniform taper can be provided, provided that the proportion of thicknesses, smaller for lobe 12 than for lobe 14, is respected.
The tightness of the sealing member to gases escaping through the metal can be considerably improved by cold rolling the sleeves and particularly their outer parts from dimension d to the ends. Cold rolling reduces the dimensions of the crystals to such values that gas leakage between said crystals becomes very unlikely.
This reduction of crystals is particularly effective with copper seals, as this metal is generally annealed before
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the establishment of the seal and the annealing being carried out by heating the copper, generally in the presence of hydrogen which has the effect of producing large crystals in the copper, for example, a crystal can reach after annealing a length or a length. diameter of 0.08mm, or even more. When crystals of this size are present there is a danger of gas infiltration between the crystals, especially if the large crystals are found in the thin parts of the sleeves. Accordingly, the size of the crystals should not exceed half and preferably be less than one tenth of the thickness of the metal.
By cold rolling copper, the diameter or length of the crystals can be minimized; it is found that it is thus possible to obtain crystals of 0.0025 to 0.0035 mm, a diameter suitable for the dimensions of the sleeves indicated in the example above.
The sealing member according to certain features of the invention is particularly useful for making connections with electrodes, such as a grid, in a vacuum tube. The electrode support can be fixed to the inner cylindrical part 3 which gives it a solid base. The electric conductar can be connected to the external element 4. The presence of said external element 4 is also advantageous in that it constitutes a support to which can be attached, if necessary, a suitable cylinder for a coaxial line.
The invention is, of course, susceptible of numerous variants, accessible to those skilled in the art, depending on the applications envisaged, and without departing from the spirit of the invention.