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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Schutzrohrkontakten
in einem Einschmelzautomaten, d. h. von Kontakten mit zwei oder mehr Kontaktfedern,
die in einem vorzugsweise mit Ineri gas gefüllten Glasrohr eingeschmolzen sind.
Die rasch steigende Anzahl von Schutzrohrkontakten, die für Schaltzwecke der verschiedensten
Art benötigt werden, bedingt eine schnelle und billige Herstellung derartiger Kontakte.
Die bislang verwendeten Vorrichtungen übertragen die Wärmeenergie von hocherhitzten
stromdurchflossenen Heizspiralen auf die zu erweichenden Glasrohrenden. In dieser
Wärmeübertragung und in den zur Erhitzung der Heizspiralen selbst erforderlichen
Zeiten liegen die für das Herstellungsverfahren zeitbestimmenden Faktoren. Durch
teilweise Überschneidung der Heizzeiten der beiden Einschmeizspiralenkann; wie beispielsweise
in der deutschen Auslegeschrift 1218 061 beschrieben, eine begrenzte Abkürzung des
Einschmelzvorgangs erreicht werden.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, das die bisher erreichten
Einschmelzzeiten der Schutzrohrkontakte wesentlich verringert. Erfindungsgemäß wird
dies dadurch erreicht, daß Infrarotstrahlung stark absorbierendes Glas als Schutzrohrmaterial
verwendet wird. Dies hat folgende Vorteile: Da die Wärmeübertragung bei den hohen
Einschmelztemperaturen bevorzugt durch Strahlung erfolgt, ist die zum Erweichen
des Glases erforderliche Zeit bei konstanter Temperatur der Spirale eine Funktion
der optischen Eigenschaften der verwendeten Glasrohre. Entscheidend ist dabei das
Absorptionsvermögen des Glasrohres für die von den Heizspiralen emittierte Strahlung.
Da diese zu einem großen Teil im Gebiet des nahen Infrarot liegt, bestimmt das Absorptionsvermögen
des verwendeten Glases im Infrarotgebiet weitgehend die für das Einschmelzen von
Schutzkontakten notwendigen Zeiten. Durch den Zusatz von einigen Prozent Eisenoxyd
oder Kobaltoxyd gelingt es, das Absorptionsvermögen von Einschmelzglas im Gebiet
des Infrarot wesentlich zu erhöhen. Durch die erfindungsgemäße Verwendung derartiger
Gläser werden die Einschmelzzeiten bei sonst völlig gleichbleibenden Bedingungen
auf etwa die Hälfte der mit normalen Gläsern erreichbaren Zeiten vermindert.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird die Erhitzung wie bei
den bisher verwendeten Infrarotstrahlen schwach absorbierenden Gläsern mit widerstandserhitzten
Heizspiralen vorgenommen. Die erreichten Einschmelzzeiten lassen sich jedoch gemäß
weiterer Erfindung noch wesentlich dadurch herabsetzen, daß die Erhitzung mit einer
Strahlungsquelle erfolgt, deren Emissionen dem Absorptionsverhalten des Infrarot
absorbierenden Glases angepaßt ist. Als Strahlungsquelle wird vorzugsweise eine
Halogen-Quarzlampe mit einer in der Ebene der Schmelzstelle nahezu punktförmigen
Heizwendel verwendet. Vorteilhaft wird die von der Strahlungsquelle emittierte Strahlung
durch geeignete Refrak tions- oder Reflexionssysteme auf die Einschmelzstelle fokussiert.
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Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen beschrieben.
Es zeigt F i g. 1 eine Anordnung zum Einschmelzen von Schutzrohrkontakten in perspektivischer
Darstellung, F i g. 2 ein parabolisches Reflexionssystem mit einer Strahlungsquelle
und der Einschmelzstelle, F i g. 3 eine Ausbildung eines Reflexionssystems in Gestalt
zweier Ellipsen, F i g. 4 ein unter Verwendung von Linsen aufgebautes fokussierendes
System.
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Bei einer in F i g. 1 dargestellten Einrichtung eines Automaten zum
Einschmelzen von Schutzrohrkontakten werden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
Glasrohre 1 verwendet, die aus Infrarotstrahlen stark absorbierendem Glas bestehen.
Die einzuschmelzenden Kontakte 2 und 3 werden beim Einschmelzvorgang. durch geeignete
Vorrichtungen 4 und 5 in der gewünschten Lage gehalten. Als Strahlungsquelle für
die Infrarotstrahlung können widerstanderhitzte Heizspiralen benutzt werden. Die
bei Infrarot absorbierenden Gläser unter Verwendung von normalen Heizspiralen erzielbaren
Zeiten lassen sich durch den Einsatz anderer Strahlungsquellen noch wesentlich weiter
herabsetzen. Das geschieht dadurch, daß das Emissionsspektrum der zum Einsatz gelangenden
Strahlungsquellen weitgehend dem Absorptionsspektrum des Infrarotstrahlen absorbierenden
Glases angepaßt wird. Besonders geeignet als Strahlungsquelle sind Halogen-Quarzlampen,
die das Maximum der Emission im nahen Infrarotgebiet haben. Dort liegt auch das
Maximum der Absorption der zum Einsatz gelangenden Infrarotstrahlen absorbierenden
Gläser, so- daß eine optimale Anpassung der emittierenden Strahlungsquelle (Halogen-Quarzlampe)
und des absorbierenden Mediums (Glas) erzielt wird.
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Die Halogen-Quarzlampen haben weiterhin noch die Vorteile, daß sie
auf Grund des in ihnen ablaufenden Halogen-Zyklus ihre Strahlungsleistung nicht
verändern, denn die bei sonst üblichen Lampen auftretende teilweise Verdampfung
der Heizwendel und der damit verbundene dunkle Niederschlag am Glaskolben, der sonst
zu einer Intensitätsschwächung führt, tritt in derartigen Lampen nicht auf. Ferner
bringen diese Strahlungsquellen auf Grund ihrer Bauart keinerlei- Verunreinigungen
mit in den Einschmelzautomaten. Außerdem haben sie keine merkliche Aufheizzeit,
sie sind nach dem Einschalten sofort mit voller Leistung betriebsbereit. Ferner
entfallen die bei wechselstromgespeisten Heizspiralen ohne bifilare Wicklungen auftretenden
Vibrationen der Kontaktfedern während des Einschmelzvorgangs, die ein Ausrichten
der Federn erschweren können. Als Form der Strahlungsquellen eignen sich sowohl
nahezu punktförmige Fäden in der Halogen-Quarzlampe, als auch zylinderförmige Lampen
mit einem glühenden Faden in der gesamten Längsachse im Innern der Lampe. Letztere
Ausführung ist geeignet, beide Schmelzstellen eines Kontaktes gleichzeitig einzuschmelzen.
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Eine derartige Halogen-Quarzlampe 6 ist (F i g. 1) in einiger
Entfernung parallel zu dem einzuschmelzenden Schutzrohrkontakt angebracht. Die ausgesendete
Infrarotstrahlung 7 gelangt dann zum Glasrohr und bewirkt dessen sehr schnelles
Erhitzen. Die zwischen beiden Einschmelzstellen liegenden Teile des Glasrohres,
die nicht erhitzt werden sollen, werden durch absorbierende, oder günstiger durch
reflektierende Blenden 8 und 9 abgedeckt. Diese Blenden können direkt am Glasrohr
anliegen und gleichzeitig als Halterung für das Glasrohr beim EinschmeIzvorgang
ausgebildet sein, sie können auch vom Glasrohr weiter entfernt angeordnet werden.
Sollte
eine gewisse Zeitverschiebung zwischen den Einschmelzungen der beiden Einschmelzstellen
erforderlich sein, so ist dies in gewünschtem Maße durch einfache Abdeckmaßnahmen
der oberen oder unteren Einschmelzstelle erreichbar, beispielsweise durch eine Blende
10.
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An Stelle nur einer Halogen-Quarzlampe kann zu beiden Seiten des Schutzrohrkontaktes
je eine Halogen-Quarzlampe angebracht sein. Zweckmäßig ist es, die abgegebene Strahlung
zu fokussieren.
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Die zur Fokussierung der von der Quelle abgegebenen Strahlung erforderlichen
Refraktions- oder Reflexionssysteme werden dem Infrarotgebiet weitgehend dadurch
angepaßt, daß die brechenden oder reflektierenden Systeme zum Fokussieren der Infrarotstrahlung
im Falle von Refraktionssystemen in diesem Teil des elektromagnetischen Spektrums
nur geringes Absorptions- und Reflexionsvermögen haben, während im Falle der Reflexionssysteme
Absorptions- und Transmissionsvermögen im betrachteten Infrarotgebiet gering gehalten
werden. Das geschieht dadurch, daß die als Reflektoren dienende Fläche oberflächlich
mit Edelmetallen (Gold oder Rodium oder ähnlichem) belegt sind, die im Infrarotgebiet
keine nennenswerte Absorption oder Transmission haben, sondern bei geeigneter Oberflächengüte
nahezu 99 % reflektieren. Ein derartiges Blech 11 in F i g. 1 umgibt die Lampe und
den einzuschmelzenden Kontakt.
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F i g. 2 zeigt schematisch in Draufsicht die Ausbildung eines derartigen
fokussierenden Systems. Die reflektierenden Bleche 11 und 11' bilden ein parabolisches
System und bewirken, daß sich alle abgegebenen Strahlen der Strahlungsquelle 6 im
Einschmelzbereich des Glasrohres 1 treffen.
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In F i g. 3 wird das fokussierende System durch zwei Bleche 11" und
11"' gebildet, die zwei Ellipsen bilden. An dem gemeinsamen Brennpunkt beider Ellipsen
ist der Einschmelzbereich des Glasrohres 1 angeordnet, an den beiden anderen Brennpunkten
ist je eine Strahlungsquelle 6 und 6' angebracht.
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F i g. 4 zeigt ein mit Hilfe von Linsen aufgebautes fokussierendes
System. Bei diesem System gelangt die Strahlung von der Lampe 6 über zwei Linsen
12 und 13 zu der Einschmelzstelle des Glasrohres 1.