DE1771997A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Einformen elektrischer Leiter in Glasartikel - Google Patents

Description

Verfahren und Vorrichtung; zum Einformen elektrischer Leiter

in Glasartikel

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einformen elektrischer Leiter in Glasartikel beim Pressen. Während der Formung eines geschmolzenen Glasklumpens zu einem Glasartikel wird das Glas in der Pressform hochgedrückt und umschliesst einen Teil der äusseren Oberfläche eines elektrischen Leiters, etwa eines Drahtes oder dergl. und schmilzt diesen Teil des Leiters in den geformten Artikel ein. Das hermetische Einschmelzen dieses Teils des Leiters in das geschmolzene Glas, welches hochgedrückt wird und diesen Teil des Leiters während des Formens des Artikels umgibt, wird dadurch erreicht, dass man durch den Leiter einen elektrischen Strom leitet, um ihn - am günstigsten während der Formung des Artikels -, bis zur oder über die Erweichungstemperatur des Glases zu erhitzen.

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Das US-Patent 2 315 292 vom 30. März 1943 schützt eine Vorrichtung zur Formung von Glasartikeln, bei welchen eine oder mehrere Leiter durch eine Wandung geführt sind. Bei der Anwendung des Patentes stellte sich jedoch heraus, dass keine lückenlosen Einschmelzungen der elektrischen Leiter in die Glasartikel erreicht werden.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist demnach die lückenlose hermetische Einschmelzung von Teilen elektrischer Leiter in Glas, indem Teile des Leiters während der Formung der erwähnten Artikel in das Glas eingeschmolzen werden.

In Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens wird jeder elektrische Leiter, der während des Formens eines Glasartikels in diesen eingeschmolzen wird, entweder während oder unmittelbar nach der Formung mittels eines elektrischen Stromes bis auf oder über die Erweichungstemperatur des Glases, aus dem der Artikel geformt wird, erhitzt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Aueführungsbeispiele anhand der Zeichnung:

Fig. 1 zeigt in drei Querschnitten eine erfindungsgemäsae

Presse und erläutert die aufeinanderfolgenden Schritte bei der Formung eines Glasartikels gemäss der Erfindung.

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Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch einen Glasartikel, der entsprechend der Erfindung geformt wurde und einen durch ihn hindurchgehenden hermetisch eingeschmolzenen elektrischen leiter aufweist.

Fig. 1 zeigt die beiden glasformenden Teile - und zwar eine Pressform 10, die die gewöhnliche glasformende Mulde enthält und einen darüberliegenden Presskolben 11 - im Querschnitt. Am Presskolben 11 ist oben der Presstössel 12 befestigt. Die Pressform 10 besitzt ein vertikales loch 10a, welches zumindest teilweise durch die Pressform verläuft und in die Formmulde mündet. Der Presskolben 11 besitzt ein Loch 11a, welches dem Loch 10a ähnelt und sowohl koaxial wie kooperativ zum Loch 10a angeordnet ist, was im Folgenden noch erläutert wird.

Weiterhin ist eine passende elektrische Stromquelle, hier die Batterie 17 mit den entgegengesetzten Polen 17a und 17b angeschlossen, wobei der Pol 17b mit dem Pol 10b, der seinerseits an der Aussenflache der Pressform liegt, elektrisch verbunden ist. Der Pol 17a der Stromquelle ist mit dem Pol 16a, der seinerseits auf dem beweglichen Teil 16c eines passenden elektrischen Schalters 16 liegt, elektrisch verbunden. Der Schalter 16 enthält weiterhin einen unbeweglichen Pol 16b, welcher mit dem Pol 11b mit der Aussenfläche des Presskolbens 11 elektrisch verbunden ist. Wie leicht einzu-

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sehen ist, ist der Pol 17a der Stromquelle dann mit dem Pol 11b am Presskolben 11 elektrisch verbunden, wenn das "bewegliche Teil 16c des Schalters 16 mit dem Pol 11b des Schalters den Kontakt herstellt.

Eb ist ratsam, an dieser Stelle zu betonen, dass die im Querschnitt wiedergegebene Anordnung der Löcher 10a und 11a in den Teilen 10 und 11 gewöhnlich der im Querschnitt wiedergegebenen Anordnung eines Leiters 13 entspricht, der - wie im folgenden beschrieben wird - in diese Löcher eingesetzt wird. Weiterhin wird darauf aufmerksam gemacht, dass Spannung und Kapazität der Stromquelle, wie Batterie 17, vom Material und der Grosse des Leiters 13 abhängen, was noch erläutert wird.

In Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens wird ein elektrischer Leiter, wie etwa 13 in das Loch 10a eingesetzt, und zwar wie im ersten Schritt der Pig. 1 abgebildet, mit seinem oberen Ende zum Loch 11a im Presskolben 11 weisend. Nach dem Einsetzen des Leiters 13 in das Loch 10a wird ein Klumpen H des geschmolzenen Glases in die glasformende Mulde der Giessform 10 gebracht und der Presstössel 12 wird wie gewöhnlich abwärts bewegt, um den Kolben 11 in die Formmulde der Giessform zu drücken und somit das in ihr befindliche geschmolzene Glas zu pressen. Unmittelbar vor, während oder nach der Bewegung des Kolbens 11 in die Pormmulde wird

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ORIGINAL JNSPECTEO

das bewegliche Teil 16c des Schalters 16 "betätigt, um den elektrischen Kontakt zwischen Kolben 11 und dem Pol 17a der Stromquelle 17 zu schliessen.

Um jedoch den unerwünschten elektrische* Lichtbogen zu vermeiden, ist die Schliessung des Schalters 16 solange zu verzögern, bis das obere Ende des Leiters 13 zumindest teilweise in das Looh 11a des Kolbens 11 eingetreten ist. Nachdem Schalter 16, wie aus Pig. 1/2 zu ersehen, in Kontaktstellung gebracht ist, ist ein elektrischer Stromkreis geschlossen, der dem Leiter 13 aus der Batterie 17 eine Strommenge zuführt oder ein elektrisches Potential anlegt, um den Leiter aufgrund seines spezifischen Widerstandes bis oder über die Erweichungstemperatur des Glasklumpens 14 zu erhitzen. Wie oben erwähnt, ist die Batterie 17 so zu wählen, dass sie eine Stromquelle liefert, deren Spannung und Kapazität durch Miterial und Grosse des Leiters 13 bestimmt ist. Spannung und Kapazität der Stromquelle sind jedoch ebenfalls von der Erweichungstemperatur des Glasklumpens H abhängig, da, wie erwähnt, der Leiter 13 auf oder über diese Temperatur erhitzt werden muss. Ein spezifisches Beispiel in dieser Beschreibung wird dies erläutern.

Wie aus Fig. 1 Schritt 3 zu ersehen, berührt der Kolben während seiner letzten Bewegungsphase den Glasklumpen 14» welcher vorher in die Formmulde gegeben wurde und presst ihn zu einem Glasartikel der gewünschten Porm entsprechend der

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Gestalt der das Glas berührenden Oberfläche der Pressform und des Kolbens 11. Während des Preseene de* Klumpens 14 wird das geschmolzene Glas hochgedrückt und umaohliesst eng den Teil des Leiters 13» der sich zwischen den das Glas berührenden Oberflächen der Pressform 10 und dem Kolbens 11 erstreckt.

Die Beheizung des Leiters 13 mittels durchfliessenden elektrischen Stroms aus einer Stromquelle oder der Batterie 17 verursacht das EinfIiessen des Glases in die feinen Ritzen und Unebenheiten der äusseren Oberfläche desjenigen Teiles des Leiters 13» der von Glas umgeben ist· Auf diese Weise wird ein enger Kontakt zwischen geschmolzenem Glas und Leiter erreicht.

Nach dem oben beschriebenen Pressen des Glasklumpens H und dem Beheizen dee Leiters 13 unterbricht Teil 16c des Schalters 16 den Kontakt zum Pol 11b des Schalters und beendet dadurch den elektrischen Stromfluss von der Stromquelle 17 zum Leiter 13· Leiter und Glas können dann zusammen abgekühlt werden, bis das Glas hart geworden ist. Während des Abkühlens wird der Leiter aufgrund des oben beschriebenen Fliessvorgangs auf seiner Oberfläche hermetisch zwischen das ihn umgebende Glas eingeschlossen.

Wenn das gepresste Glas abgekühlt und hinreichend hart ist,

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um seine Form zu wahren, wird der Korben 11 durch den Presset össel 12 wieder in seine Ausgangsstellung gebracht. Fun wird das Glas mit dem darin hermetisch eingeschmolzenen Leiter 13 aus der Formmulde der Giessform 10 entfernt. Auf diese Weise wird ein geformter Glasartikel Ha mit hindurchgehendem Leiter 13, wie er in Fig. 2 im Querschnitt dargestellt ist, erhalten. Pressform 10 und Korben 11 können nun für die Formung eines weiteren Glasartikels wie Ha in Fig. 2 benutzt werden.

Für ein kurzes spezifisches Beispiel der Anwendung vorliegender Erfindung sei die analysierte Zusammensetzung des Glasklumpens H annähernd 76,4 1° SiO₂, 4,8 # Na₃O,, 0,25 # K₂O, 0,11 # Li₂O, 15,6 £ B₂O₃, 1,8 # Al₂O₃, 0,9 $> As₂O₃ und 0,14 % F. Ein derartiges Glas hat eine Erweichungstemperatur von annähernd 789° C. Angenommen der Leiter 13 sei ein Wolframdraht mit einem Durchmesser von 0,152 cm, die Stromquelle 17 habe eine Spannung von 15 Volt und eine Stromstärke von 100 Amp. Wenn eine derartige Stromquelle an die Enden des besagten Wolframdrahtes, wie oben beschrieben, angeschlossen wird, steigt die Temperatur des Drahtes innerhalb einer Zeitspanne von 1 bis 2 see. über die Erweichungstemperatur des Glases. Die benötigten Potentiale oder Strommengen für die Anwendung der Erfindung auf Leiter anderen Materials und anderer Grosse als der des Wolframdrahtes und bei Verwendung von Gläsern mit anderen Erweichungstemperaturen können mit einem Minimum an experimentellen Aufwand bestimmt werden.

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Der Abstand der Stromquelle von den Press- und Kolbenteilen, die Länge der die Stromquelle mit diesen Teilen verbindenden elektrischen Leitungen, der elektrische Widerstand der Kontakte des Schalters 16 etc. sind jedoch, wie der Fachmann bald bemerken wird,alles Faktoren, die ebenfalls bei der Wahl der Spannung und der Kapazität der Stromquelle 17 berücksichtigt werden müssen.

Es sei betont, dass bei der Anwendung der Erfindung der Leiter 13 genauso gut zuerst in das Loch 11a des Kolbens 11 eingesetzt werden könnte, so dass das untere Ende des Drahtes aus dem Loch herausstehen und in Richtung des Loches 10a der Presseform 10 weisen würde und somit - während der ersten Phase der Bewegung des Kolbens 11 die Formmulde der Pressform 10 - das untere Ende des Leiters in das Loch 10a eingesetzt werden könnte. Weiterhin könnte das Loch 10a vollständig durch die Pressform 10 verlängert werden, und angenommen, der Leiter 13 bestünde aus einem relativ langen Draht, der auf eine Spule oder Rolle gewickelt ist, so könnte z.B. das freie Ende dieses Drahts durch das Loch 10a nach oben geführt werden und der Draht unterhalb der Pressform 10 vor, während oder nach der Formung eines Artikels, wie Ha abgeschnitten werden.

Andererseits könnte bei Verwendung eines derartig langen Drahts dieser durch das Loch 11b nach unten in oder durch das Loch 10a geführt und dann vor, während oder nach dem Formen

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dee Glasartikel über dem Kolben 11 abgeschnitten werden. Weiterhin sei hervorgehoben, dass die elektrische Stromquelle wenngleich diese in den Zeichnungen als Batterie 17 dargestellt ist - irgend eine Stromquelle geeigneter Spannung und Kapazität, wie z.B. eine Wechselstromquelle sein kann.

Obwohl hier nur ein spezifisches Beispiel des erfindungsgemässen Verfahrens dargestellt und beschrieben ist, ist einzusehen, dass mannigfaltige Veränderungen und Modifikationen im Bereich der nachstehenden Ansprüche möglich sind, ohne vom Sinn und Bereich der Erfindung abzuweichen.

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Claims (1)

1. - ίο -

   Patentansprüche

   1· Verfahren zum Pressen von Glasartikeln, unter gleichzeitigem Einformen von sich in oder durch diese hindurch erstreckenden elektrischen Leitern, dadurch gekennzeichnet, dass während oder unmittelbar nach dem Pressen durch jeden leiter ein elektrischer Strom zur Erhitzung des Leiters "bis auf oder über die Erweichungstemperatur des Glases geleitet wird.

   \2j Presse mit Aufnahmebohrungen für die einzuformenden Leiter im Presskolben und/oder in der Pressform zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressform (10) mit dem positiven und der Presskolben (11) mit dem negativen Pol einer elektrischen Stromquelle (17) verbunden sind, und dass ein Schalter (16) zum Schliessen des Stromkreises beim Pressen vorgesehen ist·

   3· Vorrichtung gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Regler vorgesehen ist, der den Strom gemäss dem spezifischen Widerstand des Leiters so regelt, dass der Leiter mindestens bis zur Erweichungstemperatur des Glases erhitzt wird.

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