CH158179A - Process and machine for the production of synthetic gemstones. - Google Patents

Process and machine for the production of synthetic gemstones.

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CH158179A
CH158179A CH158179DA CH158179A CH 158179 A CH158179 A CH 158179A CH 158179D A CH158179D A CH 158179DA CH 158179 A CH158179 A CH 158179A
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CH
Switzerland
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arc
melting
support cone
electrodes
dependent
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German (de)
Inventor
Marti Emil
Wydler Hermann
Original Assignee
Marti Emil
Wydler Hermann
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B11/00Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
    • C30B11/04Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the melt
    • C30B11/08Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the melt every component of the crystal composition being added during the crystallisation
    • C30B11/10Solid or liquid components, e.g. Verneuil method

Description

  

  Verfahren und     31aschine        zur    Herstellung     synthetiseher    Edelsteine.    Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur  Herstellung synthetischer Edelsteine.  



  Die bis heute verwendeten Verfahren zur  Herstellung synthetischer Edelsteine bestehen  darin, dass das Schmelzgut vermittelst einer  Knallgasflamme geschmolzen wird. Da die  Knallgasflamme nur eine Temperatur von  zirka 2200  C besitzt, ist es notwendig, die  zu verwendenden Oxyde in Alaune umzu  wandeln, damit dieselben geschmolzen werden  können. Durch dieses Verfahren gehen den  betreffenden     Materialien    bedeutende Stoffe  verloren, welche für die     Qualität    der Steine  von Wert sind. Die Steine     werden    äusserst  spröde und zerfallen bei den geringsten  Temperaturschwankungen. Auch entstehen  bei diesem Verfahren häufig Einschlüsse von  Gasblasen, welche die technische Verwend  barkeit der Steine bedeutend beeinträchtigen.  



  Diese Nachteile können dadurch ver  mieden werden, dass man die     betreffenden     Oxyde direkt schmilzt, ohne dass solche in       Alaune    umgewandelt werden müssen. Die  Temperaturen, um diese Oxyde zu schmelzen,    betragen zirka 3000-3500  C und können  dieselben mit dem elektrischen Lichtbogen  erzeugt werden.  



  Bei dem Verfahren nach vorliegender  Erfindung werden synthetische Edelsteine  auf elektrischem Wege dadurch hergestellt,  dass das pulverige Schmelzgut durch eine  bestimmte Zone eines elektrischen Licht  bogens geführt wird und hierbei auf das  von diesem     Lichtbogen    umspülte obere Ende  eines Tragkegels fällt, auf dem sich der  Stein bildet.  



  In der beiliegenden Zeichnung ist eine  beispielsweise Ausführungsform einer Ma  schine zur     Durchfübrung    des Verfahrens  dargestellt.  



       Fig.    1 zeigt einen Vertikalschnitt durch  die Maschine gemäss Linie     A-B    der     Fig.    2;       Fig.    2 zeigt einen Horizontalschnitt durch  die Maschine gemäss Linie     C-D    der     Fig.    1;       Fig.    3 zeigt einen Vertikalschnitt gemäss  Linie     E-F    der     Fig.    2 ;       Fig.    4-5 zeigen eine magnetische Kupp  lungsvorrichtung;           Fig.    6-12 zeigen Einzelheiten der Ma  schine.  



  Die im Beispiel gezeigte Maschine ruht  auf einem Sockel 1, auf welchem zwei Wände  2 und     2a    montiert sind. Auf diese zwei Wände  aufgeschraubt ist die Zwischenplatte 3. Diese  Zwischenplatte 3 trägt das Gehäuse 4, auf  welchem der Support 5 aufgebaut ist. In den  Support 5 ist das     Pochwerk    6 eingebaut.  



  Das     Pochwerk    6 besitzt einen Behälter 7,  in welchem sich das Schmelzgut befindet.  Der Behälter 7 ist durch ein Sieb 8 unten  abgeschlossen. Durch Drehen der Welle 9  wird vermittelst eines Schraubenrades das  Zahnrad 10 betätigt. Die Zähne des Zahn  rades 10 schlagen beim Drehen derselben  auf den Hebel 11, welcher um den Zapfen 12  eine schwingende Bewegung ausführt und in  regelmässigen Intervallen an den Behälter 7  anschlägt. Dadurch wird das Schmelzgut im  Innern des Behälters 7 locker und fällt durch  das Fallrohr 13 in das Mundstück 14 und  von dort in den Lichtbogen 15 des Brenn  raumes 16 auf den Tragkegel 17, um dort  den Stein zu bilden.  



  Der Brennraum 16 ist mit     Chamotte-          Steinen        17"    ausgekleidet. Zwischen dem Ge  häuse 5 und den     Chamotte-Steinen    ist ein  Luftzwischenraum vorgesehen. Das Gehäuse 4  kann mit Wasserkühlung versehen sein.  



  An dem Gehäuse 4 sind zwei Führungen  18 und 19 angebracht, in welchen die Fas  sungen 20 und 21 für die Elektroden 22  und 23 laufen. Die Fassungen 20 und 21  besitzen eine Zähnung. Die Elektroden sind  unter einem stumpfen Winkel eingebaut,  damit sich der Lichtbogen auf der vordern  Seite bildet.     Üeber    den beiden Elektroden  22 und 23 ist ein Magnet 24 eingebaut;  welcher derart auf den Lichtbogen einwirkt,  dass derselbe eine     Sichelform    bekommt und  die Flammenzone des Lichtbogens das Ober  teil des Tragkegels 17, auf dem sich der  Stein bildet, umspült.  



  Der Vorschub der Elektroden 22 und 23,  entsprechend ihrem     Abbrand,    geschieht me  chanisch, vermittelst der Zahnkolben 25 und  26, die durch je ein     Kegelräderpaar    27, 28    angetrieben werden. Jedes Rad 28 des Kegel  räderpaares ist starr verbunden mit den Stirn  rädern 29 und 29a, welche wieder durch die  Zwischenräder 30 und<B>30"</B> von den Zahnrädern  31 und     31a.    die mit der Welle 32 verbunden  sind, angetrieben werden. Auf der Welle 32  ist lose das Zahnrad 33 gelagert. Dasselbe  steht durch das Zwischenrad 34 mit dem  Zahnrad 35 in     Antriebverbindung,    das fest  auf der Welle 36 sitzt, die an ihrem äussern  Ende das Zahnrad 37 trägt.

   Das Rad 37  wird durch die Zahnräder 38, 39 und 40  von der Welle 41 eines Motors 93 aus ange  trieben     (Fig.    8). Auf der Welle 32 ist ein  Kupplungsstück 42 verschiebbar angeordnet,  welches durch das Gegenstück 43 und die  Feder 44 mit dein Zahnrad 33 gekuppelt  werden kann. Das Kupplungsstück 42 weist  eine Nut 45 auf, in welche die Zapfen 46  des Hebels 47 eingreifen     (Fig.    3, 11 und 12).  Der Hebel 47 ist auf der Achse 48 drehbar  gelagert und wird entgegen der Feder 49,  die stärker als die Feder 44 ist, von dem  Eisenkern 50 des     Elektrömagnetes    51 ange  zogen. Dreht sich nun die Motorwelle 41,  so wird durch die Zahnradübertragung das  Zahnrad 33 gedreht. Der Magnet 51 ist mit  dem Stromkreis der Elektroden 22 und 23  in Verbindung.

   Sobald Strom in die Elektroden  gelassen wird, wird der Eisenkern 50 magne  tisch und zieht das Eisenstück 52 an. Da  durch wird die Feder 44 für die Kupplung 42  freigegeben und das Rad 33 wird mit der  Welle 32 fest gekuppelt. Dadurch werden  die Elektroden 22 und 23 vermittelst der  Zahnräder 31, 30 und 29,     bezw.        31a,        30a     und     29a,    der     Kegelräderpaare    27 und 28,  sowie der Zahnkolben 25 und 26 und der  Zahnstangen an den Fassungen 20 und 21  vorgeschoben.  



  Durch das Handrad 53 kann vermittelst  der     Kegelradübertragung    54,     55,    56 und 57  die Zündung der Elektroden eingeleitet wer  den. Ebenso ist es möglich, damit den Nach  schub der Elektroden von Hand zu betätigen.  Die Kegelräder 28 sitzen lose auf den Achsen  58, werden aber durch das als Reibungs  kupplung ausgebildete Stück 59 vermittelst      der Feder 60 mitgenommen.

   Dadurch ist es  möglich, vermittelst der Scheibe 61     bezw.   <B>61.</B>  jede Elektrode für sich zu verstellen, damit  bei verschiedenen     Elektrodenlängen    oder bei  eventuell ungleichmässigem     Abbrand    der Be  rührungspunkt der     Elektrodenachsen    immer  auf das Zentrum des Tragkegels gerichtet  werden kann.  



  Um einen ruhigen Lichtbogen zu be  kommen ist es vorteilhaft, Gleichstrom zu  verwenden. Die Stromquelle zur Bildung des  Flammenbogens kann von derjenigen zum  Antrieb des Motors verschieden sein.  



  Der Stein, der sich sukzessive auf dem  Tragkegel bildet, wird immer länger und  man ist erfahrungsgemäss genötigt, den Trag  kegel 17, je nach dem Tempo des Aufbaues  des Steines, zurückzuschieben, um das Ende  des Steines immer in einer bestimmten  Flammenzone zu haben. Der Rückschub des  Tragkegels geschieht selbsttätig.  



  Der Tragkegel 17 ist vermittelst einer  Klemmvorrichtung 62 mit der Achse 63  verbunden. Zwischen zwei Tragringen 69,  die fest mit der Achse 63 verbunden sind,  ist das Zwischenstück 64 lose auf der Achse  63 montiert. Dieses Zwischenstück 64 besitzt  zwei Nuten     64a,    in welche die Zapfen 66  des Hebels 67 eingreifen. Der Hebel 67 ist  mit der Welle 68 fest verbunden. Die Achse  68 kann vermittelst des Hebels 70 verdreht  werden,     (Fig.    1. und 4), um damit die An  fangsstellung des Tragkegels 17 genau fest  zulegen. Der Hebel 70 ist vermittelst einer  Reibkupplung und der Feder<B>70.</B> mit der  Welle 68 verbunden in der Weise, dass, wenn  der Hebel 70 durch die Regulierstange 71  bewegt wird, derselbe die Welle 68 dreht.  Die Stange 71 wird durch den Hebel 72  bewegt und ist mit der Achse 73 fest ver  bunden.

   Mit der Achse 73 fest verbunden  sind ebenfalls die Rollenhebel 74 und 75,  welche an dem Nocken 76 und Gegennocken  77 anliegen. Beim Verstellen der Achse 68  durch den Hebel 65 schleift die Kupplung  auf Hebel 70, da sich der Hebel 71 nur  durch die Nocken 76 und 77 bewegen lässt.    Um die Verstellung des Tragkegels 17  während einer     Nockenumdrehung    verändern  zu können, ist in dem Hebel 70 ein Schlitz  78 vorgesehen, in welchem ein Zapfen am  obern Ende der Stange 71 verschoben werden  kann. Die Verschiebung der Stange 71 ge  schieht beispielsweise von Hand durch die  Hebelverbindung 79, 80, 81, 82, 83 und 84.  Diese Verschiebung kann auch     zwangläufig     im Verhältnis zur Umdrehung der Nocken  geschehen.  



  Die Nocken 76 und 77 sind auf der  Welle 85 befestigt. Auf der Welle 85 ist  auch ein Reibrad 86 befestigt, das vermittelst  des Reibrades 87 angetrieben wird. Die Ge  schwindigkeitsänderung der Nockenwelle 85  geschieht dadurch, dass das Reibrad 87 ver  schoben wird, wodurch sich ein anderes  Übersetzungsverhältnis ergibt. Die Verschie  bung des Reibrades 87 geschieht durch Drehen  des Handrades 88 und durch das Hebelwerk  89, 90, 91 und 92.  



  Um der Schmelzperle eine bestimmte Form  geben zu können und um dieselbe nach ihrer  Fertigstellung von dem Tragkörper 17 ab  springen zu lassen, kann der Tragkegel mit  der Welle 63 in eine rotierende Bewegung  versetzt werden. Die Welle 63 ist in den  Supports 94 und 95 gelagert. Im Lager 94  ist eine Büchse 96 eingelegt, welche mit der  Seilscheibe 97 durch die Saite 98 gedreht  werden kann. Damit die Achse 63 von der  Büchse 96 mitgenommen wird, ist ein geil  99 vorgesehen. Die Saite 98 wird durch die  Scheibe 100 bewegt, welche wiederum ver  mittelst zweier     Friktionsräder    101 und 102  angetrieben wird. Das Reibrad 102 ist ver  schiebbar auf der Welle 103 angeordnet.

    Auf der Welle 103 sitzt die Seilscheibe 104,  welche durch die Saite<B>105</B> von der Seil  scheibe 106 des Motors 93 angetrieben wird       (Fig.    7).  



  Die Regulierung der Umdrehungszahl der  Welle 63 geschieht durch Verschieben des  Reibrades 102 auf dem Reibrad 101. Die  Verschiebung kann mit dem     Handgriff    127  durch das Hebelwerk 107, 108, 109, 128, 129       (Fig.    7 und 9) bewerkstelligt werden. Auch      ist es möglich, durch     Verschieben    des Reib  rades 102 bis in das Zentrum des Reibrades  101 die Umdrehung der Welle 63 anzuhalten.  



       .Auf    der Welle 9, die im Support 5 und  im Support 112 gelagert ist, ist das Reibrad  111 befestigt     (Fig.    1 und 6), das durch das  Reibrad 110 angetrieben wird. Dieses ist  verschiebbar auf der Welle 113 angeordnet,  welche die Seilscheibe 114 trägt. Die Seil  scheibe 114 wird durch die Saite 115 vom  Rad<B>116</B> angetrieben.  



  Damit mehr oder weniger     Material    in den  Lichtbogen fallen kann, ist die Anzahl der  Umdrehungen der Welle 9 ebenfalls regulier  bar und zwar durch Verschieben des Reib  rades<B>110</B> auf der Welle 113. Die Ver  schiebung kann vermittelst des     Handgriffes     117 und durch das Hebelwerk 118, 119, 120  121 und 122 vorgenommen werden     (Fig.    5  und 6). Auch kann durch Verschieben des  Reibrades 110 bis in das Zentrum der  Scheibe 111 das     Pochwerk    6 zum Stillstand  gebracht werden.  



  Das Handrad 123 hat den Zweck, ver  mittelst der Kettenräder 124 und 125 und  der Kette 126 die Nocken 76 und 77 von  Hand in die richtige Anfangslage bringen  zu können.  



  Das Verfahren zur Herstellung     syntbeti-          scher    Edelsteine auf elektrischem Wege ge  mäss der Erfindung wird nun mit Hilfe der  beschriebenen Maschine wie folgt durchge  führt  Der Behälter 7 wird mit dem Schmelz  pulver gefüllt, dessen Zusammensetzung je  nach dem herzustellenden Edelstein nach  bekannten Formeln gewählt wird.  



  Nach Einstellen der Elektroden 22, 23  wird der elektrische Lichtbogen entzündet und  durch Einschalten des elektromagnetischen  Gebläses zu einer nahezu ebenen Fläche  ausgebreitet. Gleichzeitig werden die Wan  dungen der Schmelzkammer durch eine Kühl  flüssigkeit gekühlt.  



  Nun wird der Motor 93 eingeschaltet,  welcher die Seilscheiben 106, 104, die Welle  103 und das Reibrad 102, das Reibrad 101,  die Scheibe 100 und schliesslich die Seil-         scheibe    97 bewegt, so dass der Kegel 17 in  der Schmelzkammer rotiert. Die Umdrehungs  zahl der Welle 63 und des Kegels 17 wird  wie beschrieben, durch den     Handgriff    127  reguliert. Ferner wird vom Motor aus durch  Seilscheibe 114, Reibrad 111 und Welle 9  das     Pochwerk    in Tätigkeit gesetzt und wie  beschrieben, durch     Handgriff    117 reguliert.  



  Unter dem Einfluss des     Pochwerkes    fällt  nun das Schmelzpulver durch die Düse 14  senkrecht durch die von den     Elektrodenachsen     bestimmte Ebene in den     auseinandergezogenen     elektrischen Lichtbogen hinein auf die Spitze  des von diesem umspülten, rotierenden Trag  kegels. Es wird dort geschmolzen und setzt  sich auf dem Tragkegel zu einer Schmelzperle  von kristallinischem Gefüge ab.  



  Das obere Ende des Tragkegels, auf  welchem sich die Schmelzperle bildet, wird  nun in eine bestimmte Zone des Lichtbogens  durch Verstellung des Hebels 65 eingestellt  das heisst nach Massgabe des Wachsens der  Schmelzperle allmählich gesenkt. Nötigenfalls  wird auch die Krümmung des Lichtbogens  nach Massgabe des Wachsens der Schmelz  perle durch das magnetische Gebläse ver  ändert.  



  Statt den Tragkegel zu senken, könnten  auch die Elektroden     entsprechend    gehoben  werden, und ebenso könnte durch Verschiebung  der Düse 14 relativ zur     Tragkegelspitze    15  der Pulverstrahl nach Massgabe des seitlichen       Wachsens    der Schmelzperle nach deren Rän  dern zu abgelenkt werden. In der Regel  erfolgt jedoch eine geringe Ablenkung bereits  durch die dem elektrischen Lichtbogen inne  wohnende Kraft.



  Process and machine for the production of synthetic gemstones. The invention relates to a method for producing synthetic gemstones.



  The processes used to date for the production of synthetic gemstones consist of melting the melt using an oxyhydrogen flame. Since the oxyhydrogen flame only has a temperature of around 2200 C, it is necessary to convert the oxides to be used into alums so that they can be melted. As a result of this process, the materials in question lose important substances that are of value for the quality of the stones. The stones become extremely brittle and disintegrate with the slightest temperature fluctuations. This process also often results in inclusions of gas bubbles, which significantly impair the technical availability of the stones.



  These disadvantages can be avoided by melting the oxides in question directly without having to convert them into alums. The temperatures to melt these oxides are around 3000-3500 C and can be generated with an electric arc.



  In the method according to the present invention, synthetic gemstones are produced electrically by guiding the powdery melting material through a certain zone of an electric arc and falling onto the upper end of a support cone on which the stone is formed and surrounded by this arc.



  In the accompanying drawing, an example embodiment of a Ma machine for performing the method is shown.



       Fig. 1 shows a vertical section through the machine according to line A-B of Fig. 2; FIG. 2 shows a horizontal section through the machine according to line C-D of FIG. 1; Fig. 3 shows a vertical section along line E-F of Fig. 2; 4-5 show a magnetic coupling device; Fig. 6-12 show details of the Ma machine.



  The machine shown in the example rests on a base 1 on which two walls 2 and 2a are mounted. The intermediate plate 3 is screwed onto these two walls. This intermediate plate 3 carries the housing 4 on which the support 5 is built. The stamping mechanism 6 is built into the support 5.



  The stamping mechanism 6 has a container 7 in which the material to be melted is located. The container 7 is closed by a sieve 8 at the bottom. By rotating the shaft 9, the gear 10 is actuated by means of a helical gear. The teeth of the toothed wheel 10 hit when rotating the same on the lever 11, which executes an oscillating movement about the pin 12 and strikes the container 7 at regular intervals. As a result, the molten material inside the container 7 is loose and falls through the downpipe 13 into the mouthpiece 14 and from there into the arc 15 of the combustion chamber 16 on the support cone 17 to form the stone there.



  The combustion chamber 16 is lined with chamotte stones 17 ″. An air gap is provided between the housing 5 and the chamotte stones. The housing 4 can be provided with water cooling.



  On the housing 4 two guides 18 and 19 are attached, in which the Fas solutions 20 and 21 for the electrodes 22 and 23 run. The versions 20 and 21 have a perforation. The electrodes are installed at an obtuse angle so that the arc is formed on the front side. A magnet 24 is installed above the two electrodes 22 and 23; which acts on the arc in such a way that it has a sickle shape and the flame zone of the arc washes around the upper part of the support cone 17 on which the stone is formed.



  The advance of the electrodes 22 and 23, according to their burn-up, happens me mechanically, mediated by the toothed pistons 25 and 26, which are each driven by a pair of bevel gears 27, 28. Each wheel 28 of the pair of bevel gears is rigidly connected to the spur gears 29 and 29a, which are again driven by the intermediate gears 30 and 30 "from the gears 31 and 31a, which are connected to the shaft 32 The gear 33 is loosely mounted on the shaft 32. The same is in drive connection through the intermediate gear 34 with the gear 35, which sits firmly on the shaft 36 which carries the gear 37 at its outer end.

   The wheel 37 is driven by the gears 38, 39 and 40 from the shaft 41 of a motor 93 (Fig. 8). A coupling piece 42 is arranged displaceably on the shaft 32 and can be coupled to your gear 33 by the counterpart 43 and the spring 44. The coupling piece 42 has a groove 45 into which the pins 46 of the lever 47 engage (FIGS. 3, 11 and 12). The lever 47 is rotatably mounted on the axis 48 and is pulled against the spring 49, which is stronger than the spring 44, of the iron core 50 of the electric magnet 51 is. If the motor shaft 41 now rotates, the gear wheel 33 is rotated by the gear transmission. The magnet 51 is connected to the circuit of the electrodes 22 and 23.

   As soon as current is let into the electrodes, the iron core 50 becomes magne table and attracts the iron piece 52. Since the spring 44 for the clutch 42 is released and the wheel 33 is firmly coupled to the shaft 32 by. As a result, the electrodes 22 and 23 by means of the gears 31, 30 and 29, respectively. 31a, 30a and 29a, the bevel gear pairs 27 and 28, as well as the toothed pistons 25 and 26 and the racks on the mounts 20 and 21 are advanced.



  By means of the handwheel 53, the bevel gear transmission 54, 55, 56 and 57 can initiate the ignition of the electrodes. It is also possible to use it to manually feed the electrodes. The bevel gears 28 sit loosely on the axles 58, but are carried along by the spring 60 by means of the piece 59 designed as a friction clutch.

   This makes it possible, by means of the disk 61 respectively. <B> 61. </B> to adjust each electrode individually so that the contact point of the electrode axes can always be directed to the center of the support cone with different electrode lengths or in the event of uneven burn-off.



  In order to get a steady arc it is advantageous to use direct current. The power source for forming the flame arc can be different from that for driving the motor.



  The stone that gradually forms on the supporting cone becomes longer and longer and experience has shown that it is necessary to push back the supporting cone 17, depending on the speed at which the stone is built, in order to always have the end of the stone in a certain flame zone. The pushing back of the support cone happens automatically.



  The support cone 17 is connected to the axle 63 by means of a clamping device 62. The intermediate piece 64 is loosely mounted on the axis 63 between two support rings 69, which are firmly connected to the axis 63. This intermediate piece 64 has two grooves 64a in which the pins 66 of the lever 67 engage. The lever 67 is firmly connected to the shaft 68. The axis 68 can be rotated by means of the lever 70, (Fig. 1 and 4) in order to set the starting position of the support cone 17 exactly. The lever 70 is connected to the shaft 68 by means of a friction clutch and the spring 70 in such a way that when the lever 70 is moved by the regulating rod 71, the same rotates the shaft 68. The rod 71 is moved by the lever 72 and is firmly connected to the axis 73 a related party.

   The roller levers 74 and 75, which rest on the cam 76 and counter-cam 77, are also firmly connected to the axle 73. When the axis 68 is adjusted by the lever 65, the clutch slips on the lever 70, since the lever 71 can only be moved by the cams 76 and 77. In order to be able to change the adjustment of the support cone 17 during one cam revolution, a slot 78 is provided in the lever 70, in which a pin at the upper end of the rod 71 can be moved. The displacement of the rod 71 is done by hand, for example, by means of the lever connection 79, 80, 81, 82, 83 and 84. This displacement can also necessarily take place in relation to the rotation of the cams.



  The cams 76 and 77 are mounted on the shaft 85. A friction wheel 86, which is driven by means of the friction wheel 87, is also attached to the shaft 85. The change in speed of the camshaft 85 occurs in that the friction wheel 87 is displaced, which results in a different transmission ratio. The displacement of the friction wheel 87 is done by turning the handwheel 88 and by the lever mechanism 89, 90, 91 and 92.



  In order to be able to give the melting bead a certain shape and to allow it to jump off the support body 17 after its completion, the support cone with the shaft 63 can be set in a rotating movement. The shaft 63 is mounted in the supports 94 and 95. A bushing 96 is inserted in the bearing 94 and can be rotated with the pulley 97 through the string 98. So that the axis 63 is taken along by the sleeve 96, a horny 99 is provided. The string 98 is moved by the disk 100, which in turn is driven by means of two friction wheels 101 and 102. The friction wheel 102 is arranged on the shaft 103 so as to be displaceable.

    The pulley 104 sits on the shaft 103 and is driven by the string 105 from the pulley 106 of the motor 93 (FIG. 7).



  The number of revolutions of the shaft 63 is regulated by shifting the friction wheel 102 on the friction wheel 101. The shift can be accomplished with the handle 127 through the lever mechanism 107, 108, 109, 128, 129 (FIGS. 7 and 9). It is also possible to stop the rotation of the shaft 63 by moving the friction wheel 102 up to the center of the friction wheel 101.



       The friction wheel 111, which is driven by the friction wheel 110, is fastened on the shaft 9, which is mounted in the support 5 and in the support 112 (FIGS. 1 and 6). This is arranged displaceably on the shaft 113 which carries the pulley 114. The pulley 114 is driven by the string 115 from the wheel 116.



  So that more or less material can fall into the arc, the number of revolutions of the shaft 9 can also be regulated by shifting the friction wheel 110 on the shaft 113. The shift can be carried out by means of the handle 117 and are made by the lever mechanism 118, 119, 120, 121 and 122 (FIGS. 5 and 6). The stamping mechanism 6 can also be brought to a standstill by moving the friction wheel 110 up to the center of the disk 111.



  The handwheel 123 has the purpose of being able to bring the cams 76 and 77 into the correct starting position by hand by means of the sprockets 124 and 125 and the chain 126.



  The method for producing synthetic gemstones by electrical means according to the invention is now carried out with the aid of the machine described as follows. The container 7 is filled with the melting powder, the composition of which is selected according to known formulas depending on the gemstone to be produced.



  After the electrodes 22, 23 have been set, the electric arc is ignited and, by switching on the electromagnetic fan, spreads out to form an almost flat surface. At the same time, the walls of the melting chamber are cooled by a cooling liquid.



  Now the motor 93 is switched on, which moves the pulley 106, 104, the shaft 103 and the friction wheel 102, the friction wheel 101, the pulley 100 and finally the pulley 97 so that the cone 17 rotates in the melting chamber. The number of revolutions of the shaft 63 and the cone 17 is regulated by the handle 127 as described. Furthermore, the stamping mechanism is activated by the motor through pulley 114, friction wheel 111 and shaft 9 and, as described, regulated by handle 117.



  Under the influence of the stamping mechanism, the melting powder now falls through the nozzle 14 perpendicularly through the plane determined by the electrode axes into the expanded electric arc onto the tip of the rotating support cone around which it flows. It is melted there and settles on the support cone to form a melting bead with a crystalline structure.



  The upper end of the support cone, on which the melting bead is formed, is now set in a certain zone of the arc by adjusting the lever 65, that is to say gradually lowered in accordance with the growth of the melting bead. If necessary, the curvature of the arc is changed according to the growth of the enamel bead by the magnetic fan.



  Instead of lowering the support cone, the electrodes could also be lifted accordingly, and by shifting the nozzle 14 relative to the support cone tip 15, the powder jet could be deflected according to the lateral growth of the melting bead according to its margins. As a rule, however, there is already a slight deflection due to the force inherent in the electric arc.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH I: Verfahren zur Herstellung synthetischer Edelsteine auf elektrischem Wege, dadurch gekennzeichnet, dass das pulverige Schmelzgut durch eine bestimmte Zone eines elektrischen Lichtbogens geführt wird und hierbei auf das von diesem Lichtbogen umspülte obere Ende eines Tragkegels fällt, auf dem sich der Stein bildet. UNTERANSPRÜCHE: 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtbogen mittelst eines magnetischen Gebläses auseinander gezogen wird und das Schmelzgut senk recht durch die von den Elektrodenachsen bestimmte Ebene in den elektrischen Licht bogen hinein geleitet wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragkegel während der Schmelzung in Drehung versetzt wird. 3. PATENT CLAIM I: Process for the production of synthetic gemstones by electrical means, characterized in that the powdery melting material is passed through a certain zone of an electric arc and falls onto the upper end of a support cone on which the stone is formed and surrounded by this arc. SUBClaims: 1. The method according to claim I, characterized in that the arc is pulled apart by means of a magnetic fan and the melting material is passed perpendicularly through the plane determined by the electrode axes into the electric arc. 2. The method according to claim I, characterized in that the support cone is set in rotation during the melting. 3. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das obere Ende des Tragkegels, auf welchem sich die Schmelzperle bildet, in eine bestimmte Zone des Lichtbogens ein gestellt wird. 4. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 1 und 3, dadurch ge kennzeichnet, dass das obere Ende des Tragkegels während der Bildung der Schmelzperle nach Massgabe des Wachsens derselben allmählich gesenkt wird. h. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 1 und 3, dadurch ge kennzeichnet, dass die Elektroden nach Massgabe des Wachsens der Schmelzperle allmählich gehoben werden. 6. A method according to claim 1 and dependent claim 1, characterized in that the upper end of the support cone on which the melting bead is formed is placed in a specific zone of the arc. 4. The method according to claim I and dependent claims 1 and 3, characterized in that the upper end of the support cone is gradually lowered during the formation of the melting bead according to the growth of the same. H. Method according to claim 1 and dependent claims 1 and 3, characterized in that the electrodes are gradually raised as the melting bead grows. 6th Verfahren nach Patentanspruch I und Unter ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeich- riet, dass der Pulverstrahl nach Massgabe des seitlichen Wachsens der Schmelzperle von der Spitze des Tragkegels nach den Rändern der Schmelzperle zu abgelenkt wird. 7. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch das magnetische Gebläse die Krümmung des Lichtbogens nach Mass gabe des Wachsens der Schmelzperle verändert wird. Method according to claim 1 and sub-claims 1 and 2, characterized in that the powder jet is deflected from the tip of the support cone towards the edges of the melt bead in accordance with the lateral growth of the melting bead. 7. The method according to claim I and dependent claim 1, characterized in that the curvature of the arc is changed by the magnetic fan according to the measurement of the growth of the melting bead. PATENTANSPRUCH II: Maschine zur Ausübung des Verfahrens nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch einen verschiebbaren Tragkegel, welcher sich in einem von aussen kühlbaren Brennraum befindet, in welchen verschiebbare Elektroden hineinragen. UNTERANSPRÜCHE: B. Maschine nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass über den Elektroden ein magnetisches Gebläse zur Beeinflussung des elektrischen Licht bogens vorgesehen ist. 9. Maschine nach Patentanspruch II, ge kennzeichnet durch einen Antrieb, welcher den Tragkegel in drehende Bewegung versetzt. 10. PATENT CLAIM II: Machine for carrying out the method according to claim I, characterized by a displaceable support cone which is located in a combustion chamber which can be cooled from the outside and into which displaceable electrodes protrude. SUB-CLAIMS: B. Machine according to claim II, characterized in that a magnetic fan for influencing the electric arc is provided over the electrodes. 9. Machine according to claim II, characterized by a drive which sets the support cone in rotating motion. 10. Maschine nach Patentanspruch II, ge kennzeichnet durch eine elektromagne tische Kupplung in Verbindung mit einem elektromotorischen Antrieb zur Verschie bung der Elektroden. 11. Maschine nach Patentanspruch II und Unteranspruch 9, gekennzeichnet durch ein Wechselgetriebe zur Änderung der rotierenden Bewegung des Tragkegels. 12. Maschine nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass zur Zuführung des Schmelzgutes in den Lichtbogen ein Pochwerk vorgesehen ist. 13. Maschine nach Patentanspruch II und Unteranspruch 10, dadurch gekennzeich net, dass die Elektroden unter einem stumpfen Winkel zusammengeführt sind. Machine according to claim II, characterized by an electromagnetic clutch in conjunction with an electric motor drive for moving the electrodes. 11. Machine according to claim II and dependent claim 9, characterized by a change gear for changing the rotating movement of the support cone. 12. Machine according to claim II, characterized in that a stamping mill is provided for feeding the molten material into the arc. 13. Machine according to claim II and dependent claim 10, characterized in that the electrodes are brought together at an obtuse angle.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2591561A (en) * 1943-04-28 1952-04-01 Elgin Nat Watch Co Apparatus for producing refractory rods
US2965456A (en) * 1956-12-31 1960-12-20 Union Carbide Corp Process for crystalline growth employing collimated electrical energy
US2970895A (en) * 1956-12-31 1961-02-07 Union Carbide Corp Process for crystalline growth employing collimated electrical energy

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