Verfahren zur Herstellung elektrischer Entladungsgefässe. Es ist bekannt, den Vakuumverschluss elektrischer Entlaidungsgefässe durch Ver schmelzen, Verschweissen oder Verlöten her zustellen. Es ist hierzu notwendig, die Dich tungsstelle mehr oder weniger stark zu er wärmen, wodurch die innern Gefässteile mit erwärmt werden und das, Elektrodensystem gefährdet ist.
Wird der vakuumdichte Ab schluss durch Verschmelzen oder Aufschmel zen eines sich im vorgewärmten Zustand be findlichen Dichtungsmittels, beispielsweise durch eine auf einen Isolierkörper aufge schmolzene Glasscheibe auf den Kolben eines metallischen Entladungsgefässes bewirkt, so muss dieses vor dem zum Abschluss des Ge fässes idienenden Prozess unter grossem Zeit- und damit im Fabrikationsfalle Kostenauf wand im allgemeinen zweimal auf seine Transformationstemperatur erwärmt werden.
Die Vorwärmung und Verschmelzung er folgt dabei durch zwei verschiedene, nach einander wirkende Wärmequellen. Die Iier- stellung des mit dem Glasteil zu versehenden Systemträgers (Tragkörper) erfordert eine besondere Vorrichtung. Für das Einschmel zen der Stromzuführungen muss ein weiterer Arbeitsgang vorgesehen werden. Auch die Auskühlung der fertigen Tragkörper bedingt einen weiteren Zeitaufwand. Erst jetzt kann der Tragkörper mit dem Elektrodensystem versehen werden.
Eine Senkung der zum Verschmelzen not wendigen Temperatur, die ungefähr bei 800 C liegt, könnte durch den Gebrauch weicherer Gläser erzielt werden. Damit stei gen jedoch die Schwierigkeiten bei .der Trag körperherstellung, weil die auf den Isolier- körper aufzuschmelzende Glasscheibe um so schwerer plan bleibt, je leichter sie erweicht. Aus diesem Grunde lässt sich auch eine der artig weiche Glasscheibe nicht durch Ruf pressen oder ein ähnliches Verfahren auf dem Tragkörper anbringen.
Die Verwendung leicht erweichender Gläser hat trotz der Vor teile der Temperaturerniedrigung und der guten Temperaturwechselbeständigkeit eine Grenze durch die vorgeschriebenen Sehwie- rigkeiten bei der Tragkörperherstellunb.
Erfindungsgemäss (Erfinder Dr. Rudolf Scharfnagel, Stuttgart) wird nun bei der Herstellung elektrischer Entla.dunbs--@efässe das zum vakuumdichten Verschluss verwen dete Glas in durch Erwärmen mindestens er weichtem Zustand unter durch Cberdrucl; bewirkter Geschwindigkeit auf die Dich tungsstelle aufgebracht, zum Zweelie, die Haftung des Glases als Dichtungungsmittel auf der Diehtunbsstelle zu steigern und gleichzeitig die dazu nötige Temperatur zii reduzieren.
Die Dichtungsstelle ist dabei die Oberfläche einer Seite des Tragkörpers und der Rand -des Gefässkolbens, auf die das Glas aufgedrückt bezw. .aufgespritzt wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren ermög licht, einen vollen Arbeitsbang einzusparen und die vorstehend beschriebenen Schwierig- keiten dadurch zu beheben, .da.ss der aus kera mischem Werkstoff bestehende systemtra gende Isolierkörper vor seiner Verbindung mit dem Gefässkolben kein Dichtungsmittel, d. h. keine Glasschicht in irgendeiner Form, beispielsweise keine Glasscheibe, trägt. Das Glas wird vielmehr vorteilhaft nach der Systemmontage auf dem dichtLinbsniittel- freien Isolierkörper und dem metallischen Gefässrand gleichzeitig aufgebracht..
Das Glas kann von diesem Gesichtspunkt aus fast, unbegrenzt weich sein.
Bleibt die Betriebstemperatur der Dich tungsstelle durch besondere, insbesondere in duktive Massnahmen genügend weit unter dem Erweiehungspunkt des Glases, so steht ,der Verwendung extrem leicht erweichender Gläser nichts mehr im Mrege. Der Vorteil derart weicher Gläser für die Abdichtung des Gefässes besteht: 1.
In der Herabsetzung der für die Glas haftung nötigen Metalltemperatur, welche die für die übliche "Glasverschmelzung" erfor derliche Höhe, die Glühhitze, hei weitem nicht zu erreichen braucht, -wodurch das Elektrodensystem ohne Anwendung von Kühlmitteln ungefährdet bleibt.
Diese Eigen schaft tritt besonders in Er.scheiniinb, -wenn der Gefässkolben aus einer schon bei relativ niederer Temperatur leicht oxydierenden, arger dann nicht mehr weiter oxydierenden und die Glashaftinig aus diesem Grunde för dernden Chrom-Eisenlegierung mit über 15 !% Chromgehalt besteht.
Hat das Glas ausser dem die Eigenschaft, das schon bei niedriger Temperatur sich bildende Oxyd einer solchen Legierung leicht zu lösen, so braucht der Metallteil des Gefässes erfahrungsgemäss nur noch ganz schwach, d. h. höchstens auf un gefähr 409o' der für Glasverschmelzungen nötigen Temperatur erwärmt zu werden, um dieselbe innige und sichere Glashaftung und gasdichte Verbindung zu gewährleisten wie ein Aufsclimelzprozess.
2. Lä sst sich durch die erzielte Verein fachung das Herst:ellunbsverfahren erheblich verbilligen und durch die für .den Abschluss- prozess erreichbare geringe Zeitdauer die Menbenherstellun- wirksamer steigern.
Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Verfahrens beschrie ben. Das Dichtungsmittel Glas wird in einem geeigneten tiegelartigen Gefäss niederge schmolzen und durch Temperatursteigerung in dünnflüssigen Zustand gebracht oder schon seine Bestandteile in dieses Gefäss ein- befülirt und erst in ihm das Glas darauf er schmolzen. Seine Zusammensetzung ist so beschaffen, @dass die Dünnflüssigkeit schon bei sehr niederen Temperaturen erreicht wird.
Im Boden des Schmelzgefässes ist eine vom Fliissigkeitsniveau stets überdeckte, in Form einer auswechselbaren feinen Düse mit kleinem Austrittsquerschnitt senkrecht nach unten führende Öffnung vorgesehen, durch -welche das Glas in viskosem Zustand noch nicht, in durch Temperatursteigerung be wirktem dünnflüssigem Zustand aber trop fenweise austreten kann.
Dies wird verhin dert und die Düse nach Bedarf abgesperrt durch Erzeugung eines Unterdruckes über der Oberfläche des flüssigen Glases im Schmelztiegel. Dareh eine geeignete, selbst tätig wirkende und im Rhythmus des U ater- sehiebens der abzuseliliessenden Gefässe unter die Düse besteuerten Umschaltvorrichtung wird nun dieses Vakuum über dem Glas kurzzeitig und stossartig aufgehoben,
näm lich für die Zeit -des Verschlussprozesses er setzt durch einen ebenfalls von aussen zuge führten Überdruck, welcher das flüssige Glas durch die entsprechend geformte Düse unter hoher Geschwindigkeit und in fein verteilter Menge auf die Dichtungsstelle des abzu schliessenden Gefässes aufspritzt. Durch ge- eignete Wahl des Düsenprofils und/o,der An ordnung von Nadeln oder Spitzen kann auch eine Zerstäubung des Glases erzielt werden. Die Halterung der Zerstäuberorgane kann Cre ichzeitig zur Abdieckung der Stromzu führungen für die elektrische Beheizung die nen.
Wird durch geeignete Abgleichung von Düsenprofil, von Überdruck und Viskositäts- grad des Glases, sowie Einstellung eines ent sprechenden, Abstandes zwischen Düse und Dichtungsstelle des abzuschliessenden Ge fässes eine genügend, hohe Auftreffges ehwin- digkeit des Glases auf der Dichtungsstelle er zielt, so haftet erfahrungsgemäss das aufge spritzte und seiner Zusammensetzung ent sprechend sehr rasch erstarrende Glas, insbe sondere bei Verwendung der :
erwähnten gün stig oxydierenden CrFe-Legierungen als Unterlage"sehon auf ganz wenig erwärmten Metallflanschen des Gefässkolbens so innig wie bei einem üblichen Aufsichmelzprozess auf stark oxydiertem, glühendem Gefäss metall. Die erforderliche geringe Metall erwärmung erfolgt ohne Zeitverluste - im Gegensatz zu den langdauernden Vorwärme prozessen - stossartig erst wenige Augen blicke vor dem eigentlichen Verschlussprozess zweckmässig durch die Einwirkung hoch- frequenter Wirbelströme.
Der keramische Teil der Unterlage braucht indessen, infolge der Rauhigkeit seiner Oberfläche und seiner Porosität, praktisch überhaupt nicht erwärmt zu werden. Es ist sehr einfach, bei einer Mengenherstellung die Dosierung der Spritz- menge durch Einstellung der Zeitdauer der Überdruckwirkung unter Konstanthalten der Höhe desselben zu bewirken.
Man erreicht durch das beschriebene Ver fahren eine ungewöhnlich rasche und zuver- lässige, insbesondere aber hochbelastbare Ab dichtung elektrischer Entlaadungsgefässe ohne komplizierte Vorrichtungen und zeitraubende Arbeitsgänge. Das E:lektrodensystem kann auf dem schwer erweichenden,, die Stromzu führungen tragenden Isolier- oder Tragkör per aufgebaut werden, ohne dassderselbe irgendein Dichtungsmittel oder einen Glasteil trägt.
Vor -dem Aufbau des Elektrodensystems werden die Stromzuführungen in den kera mischen Tragkörper bei dessen Herstellung, <B>d.</B> h. zeitlich vor dem vakuumdichten Ab schluss des, Kolbens, befestigt. Die Stromzu führungen können in den keramischen Trag körper eingesintert oder eingepresst werden. Bei dem beschriebenen Verfahren entfällt der Arbeitsgang, der der eigentlichen Trag- körperherstellung dient.
Auch die Einpas sung desselben in das Entladungsgefäss ist nicht notwendig, da die Tragkörper so her gestellt sind, @dass sie passen. Der vakuum dichte Abschluss des Entladungsgefässes wird dadurch auf einen einzigen, keinerlei längere Vorbereitung erfordernden Arbeitsgang zu rückgeführt, der somit für eine laufende Mengenherstellung sehr gut geeignet ist. Durch die Verwendung eines schon bei nied riger Temperatur, beispielsweise 450' C, schmelzenden Glases. wird erreicht, -dass der vakuumdichte Abschluss in einer sehr kurzen Zeit durchgeführt werden kann.
Die Zeichnung veranschaulicht in Fig. 1, zum Teil schematisch, eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Ver fahrens.
Fig. 2 zeigt ein Steuerventil im Schnitt, Fig. 3 ist ein Schnitt nach Linie 3-3 der Fig. 2, und Fig. 4 ist ein nach dem Verfahren hergestellter Gefässkolben.
In Fig. 1 bedeutet 1 das mit wärme stauenden Massen 2 und Kühlrippen 3 ver sehene, tiegelartige Schmelzgefäss, welches an seinem untern Ende 4 die Spritzdüse 5 trägt. Das von oben eingebrachte Dichtungs mittel 6 (Glas) wird mit Hilfe der elektri schen Heizung 7, welche die Wärme vor zugsweise dem untern Schmelztiegelende zu- führt und nach aussen durch geeignete Iso liermittel 8 abgedeckt ist, bis zur Dünnflüs- sigkeit erweicht.
Kurzschlüsse in dieser Rei zung, hervorgerufen durch den möglicher- weise metallischen Tiegelmantel, werden durch Anordnung dünner Asbestlagen :1 unterbunden. Besonders stark gekühlt wird der beheizte Tiegel an seinem obern Ende mit Hilfe des wasserdurchströmten, zylin drischen Kühlgefässes 10.
Dadurch ist c,s möglich, die obere Füllöffnung -des Schmelz- ti:egela durch den fettgedichteten Konus 11 luftdicht abzuschliessen. Der Sicherung des konisehen. Abschlussstopfens Il gegen Über druck dient der Bajonettverschluss 14 und der Beobachtung des geschmolzenen Glases das luftdicht eingekittete Fenster 12.
Die Höhe des auslaufverhindernden Va kuums im Raum 15 über dem erweichten Glas, erzeugt durch eine Vakuumpumpe 32 mit parallel liegendem Vorratsgefäss 33, wird eingestellt durch den Hahn 16 und das mit feiner Luftöffnung versehene Ventil 17. Der vom Kompressor 18 erzeugte Überdruck wird ein_zestellt mit Hilfe des Hahnes 19 und des Feinregelventils 20 und gelangt durch das Steuerventil 21, in Fig. 2 im Schnitt und in Teilansicht dargestellt, periodisch in den Tiegel.
In Fig. 2 bedeutet 22 eine feststehende, mit mehreren auf demselben Lochkreis ange ordneten Durchgangsbohrungen 23 versehene Ventilscheibe. Durch diese führen alle Kanäle 23 in den Hohlraum 24, welcher mit der Zu leitung 25 verbunden ist. Eine ebensolche Scheibe 26, welche mit den Bohrungen; 27 versehen ist, ist luftdicht in die Scheibe 22 eingefügt. Ihre Bohrungen kommunizieren mit dem Raum 28, welcher mit der Leitung 29 in Verbindung steht.
Auf der geschliffe nen Oberfläche der bündigen Scheiben 22 und 26 gleitet, mit vorbestimmter Geschwindig keit von aussen angetrieben, die Steuerscheibe 30, in welcher der Verbindungskanal 31 ein g o ebohrt ist. Dieser Kanal verbindet die je- weiligen Bohrungen 23 und 27, bei bestimm ter Stellung der Steuerscheibe 30,
miteinan der und gibt auf .diese Weise in entsprechen- der Zeitfolge der Druckluft den Weg zum Tiegel und zum kurzzeitigen Aufspritzen des Glases durch die Düse 5 frei.
Die Fig. 4 zeigt ein nach dem erfindungs gemässen Verfahren hergestelltes Entladungs gefäss. 1 ist der Gefässkolben, in dem der Tragkörper 2 mit den das Elektrodensystem 4 tragenden Durchführungen 3 befestigt ist. Das Elektrodensystem ist dabei nur schema tisch dargestellt, da dies für die Erfindung unwesentlich ist. 5 ist das auf die obere Seite des Tragkörpers 2 und den Rand des Gefäss kolbens, d. h. auf die Dichtungsstelle aufge brachte, als Dichtungsmittel verwendete Glas.