DE2136428B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Quecksilberelektrodenschaltern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Quecksilberelektrodenschaltern unter Verwendung eines Glasrohres aus infrarotabsorbierendem Glas oder Geräteglas und mindestens zweier stiftförmiger Elektroden, die in das eine Ende des Glasrohres unter gasdichtem Verschließen dieses Endes mittels mindestens eines Infrarotstrahlers oder eines Heizdrahtes eingeschmolzen werden, worauf Quecksilber in das Glasrohr eingefüllt und danach das mit einem inaktiven oder reduzierenden Gas oder Gasgemisch gefüllte bzw. ein Vakuum aufweisende Glasrohr an seinem anderen Ende mittels mindestens eines Infrarotstrahlers oder eines Heizdrahtes gasdicht verschmolzen wird.

Es ist ein Verfahren dieser Art bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 286 217), das zur Herstellung von Schutzrohrkontakten verwendet wird. Das mit eingeschmolzenen Kontaktfedern versehene Glasrohr ist zwar mit Inertgas gefüllt, jedoch ist nicht ersichtlich, wie und wann dieses Inertgas in das Glasrohr eingefüllt wird.

Der ErEindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Verfahren der oben bezeichneten Art zu schaffen, mit dessen Hilfe die stiftförmigen Elektroden, ohne zu oxydieren, einwandfrei in das Glasrohr eingeschmolzen werden und das Glasrohr mit Sicherheit vollständig mit inaktivem oder reduzierendem Gas oder einem Gasgemisch bzw. einem Vakuum versehen wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Infrarotstrahler oder der Heizdraht erst eingeschaltet wird, wenn Gas durch das Glasrohr strömt, und so lange eingeschaltet bleibt, bis das Glasrohr zwischen den Elektroden zusammengeschmolzen ist, daß nach dem Abschalten des Infrarotstrahlers oder des Heizdrahtes und nach dem Abkühlen des mit den Elektroden verschmolzenen Endes des Glasrohres eine dosierte Menge Quecksilber in das Glasrohr eingefüllt wird und daß die Gaszufuhr bis nach der Verschmelzung des den Elektroden gegenüberliegenden Glasrohrendes erhalten bleibt.

Dadurch, daß gemäß der Erfindung der Infrarotstrahler oder der Heizdraht erst eingeschaltet wird,

wenn Gas durch das Glasrohr strömt, ergibt sich der Vorteil, daß eine Oxydation der Stiftelektroden bei der Verschmelzung des Glasrohres mit den stil'tfor niigen Elektroden ausgeschlossen und damil eine einwandfreie Einschmelzung der stiftförmigen Elektroden in das Glasrohr gewährleistet ist. Da bereits das Gas vur dem Einschalten des Infrarotstrahlers bzw. des Heizdrahtes strömt, ist die Gewähr dafür gegeben, daß das gesamte Glasrohr von vornherein mit Gas ausgefüllt ist. Eine Verunreinigung durch die Außenluft ist ausgeschlossen, weil ja die Oaszufuhr bzw. das Vakuum bis nach der Verschmelzung des den Elektroden gegenüberliegenden Glasrohrendes erhalten bleibt. Durch das vorzeitige Einströmen von Schutzgas wird die Luft aus dem Glasrohr herausgetrieben. Eventuelle Feuchtigkeit wird dem Glasrohr beim nachfolgenden Einschalten des Infrarotstrahlers oder des Heizdrahtes entzogen. Dadurch wird eine Haftung des Quecksilbers am Glasrohr und an den Elektroden vermieden und eine gute, konstante Laufeigenschaft des Quecksilbers erreicht, wie sie bei Quecksilberelektrodenschaltern unbedingt notwendig ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung bleibt der Infrarotstrahler oder der Heizdraht beim Verschmelzen des den Elektroden gegenüberliegenden Endes des Glasrohres so lange eingeschaltet, bis sich das im zusammengeschmolzenen Glasrohr befindliche Gas so erwärmt hat, daß seine Ausdehnung das weiche Glas nach außen drückt und dadurch die Verschmelzung zu einer Halbkugel ausformt. Dadurch wird eine Spitze, wie sie bekannte Quecksilberelektrodeiischalter aufweisen, vermieden.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Vorrichtung verwendet, in der ein Sockel vorgesehen ist, an dem das Glasrohr in senkrechter Stellung mittels eines Halters befestigt ist und der Sackbohrungen zur Aufnahme der stiftförmigen Elektroden aufweist, und in der zu beiden Seiten des Glasrohres je ein Infrarotstrahler vorgesehen ist, die in zwei verschiedene Stellungen verschiebbar sind und deren Brennpunkte etwa auf der Mittelachse des Glasrohres liegen. Der Sockel ist mit dem Halter und dem Glasrohr durch eine Glocke dicht abgedeckt, die eine Gaseinlaßöffnung und ein Quecksilbereinfüllrohr aufweist. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, dem Glasrohr Gas zuzuführen bzw. ein Vakuum im Glas herzustellen und Quecksilber in das Glasrohr einzufüllen.

Der Innenraum der Glocke steht mit einer durch den Sockel hindurchführenden Leitung in Verbindung, die außerhalb des Sockels durch ein Ventil verschließbar ist. Durch diese Leitung und das Ventil können die i:n Glasrohr bzw. in der Glocke befindliche Luft und das Gas abströmen. Bei der Herstellung eines Vakuums ist das Ventil geschlossen. Die Glocke kann durch eine Preßluftvorrichtung von dem Sockel abhebbar sein. An denjenigen Stellen, an denen die Glocke von den Infrarotstrahlen durchdrungen wird, besteht sie aus einem Infrarotstrahlendurchlässigen Werkstoff. Die Glocke kann auch vollständig aus einem infrarotstrahlendurchlässigcn Werkstoff, z. B. Quarzglas, bestehen.

Für die Herstellung von Quecksilberelektrodenschaltern mit mehr als zwei Elektroden ist auf dem Sockel ein Elekt; odenhalter befestigt, in dem diejenigen Elektroden angeordnet sind, die in das obere Ende des Glasrc !ires eingeschmolzen werden.

Die Vorrichtung kann zur völligen Automatisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Programmlau l'weik zur automatischen Steuerung der ArlDeitsgänge aufweisen, das durch einen Schalicr in Gang setzbar ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren und ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zu seiner Durchführung sollen an Hand der Figuren erläutert werden. Es zeigt
ι. Fig. 1 ein Glasrohr,

F i g. 2 eine stiftförmige Elektrode,
F i g. 3 eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig.4 eine Vorderansicht und eine Seitenansicht des Glasrohres gemäß Fig. 1 mit an einem Ende eingeschmolzenen Elektroden gemäß F i g. 2,

F i g. 5 einen aus dem Glasrohr gemäß F i g. 4 fertiggestellten Quecksilberei iktrodenschalter,

Fig. 6 einen aus dem Glasrohr gemäß Fig. 4 fertiggestellten Elektrodenschalter mit drei Elektroden und

F i g. 7 einen aus dem Glasrohr gemäß F i g. 4 fertiggestellten Quecksilberelektrodenschalter mit vier Elektroden.

In Fig. 1 ist ein Glasrohr 1 dargestellt, das aus sogenanntem Grünglas besteht, das Infrarotstrahlen absorbiert. Fig. 2 zeigt eine stilli'örmige Elektrode2 aus Eisennickel, dessen Ausdehnungskoeffizient etwa gleich dem des Glasrohres 1 ist.

In F i g. 3 ist eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Die Vorrichtung weist eine Grundplatte 3 auf, auf der ein Sockel 4 und zwei Lampenhalter 5 befestigt sind. Beide Lampenhalter 5 tragen je einen Infrarotstrahler6, z.B. einen energiereichen Halogen-Infrarotstrahler. Die Infrarotstrahler 6 können zwei verschiedene Arbeitsstellungen einnehmen. Ihre untere Stellung ist durch voll ausgezogene Linien und ihre obere Stellung durch gestrichelte Linien gekennzeichnet. Ein oberer schmaler Teil 7 des Sockels 4 weist zwei senkrechte Sackbohrungen 8 auf, die zur Aufnahme von zwei stiftförmigen Elektroden 2 dienen. An dem Sockel 4 ist ein Halte: 9 befestigt, der zur Halterung des Glasrohres 1 dient. Der obere Teil 7 des Sockels 4 mit den beiden Elektroden 2 und dem Halter 9 mit dem Glasrohr 1 ist durch eine Glocke 10 abgedeckt, die sich mit ihrem unteren Ende an einer Dichtung 11 abstützt, die in eine entsprechende ringförmige Nut des Sockels 4 eingelegt ist. Die Glocke 10, die aus einem infrarotstrahlendurchlässigen Werkstoff, z.B. Quarzglas, besteht, weist eine Gaseinlaßöffnung 12 und ein Quecksilbcreinfüllrohr 13 auf. In die obere Öffnung der Glocke 10 ist eine Kolbenstange It dicht eingesetzt, die von einer Prcßluftvorrichtung 15 in senkrechter Richtung so verschoben werden kann, daß bei der Verschiebung nach unten die Glocke 10 die in Fig. 3 dargestellte Lage einnimmt und bei Verschiebung in senkrechter Richtung nach oben die Glocke 10 sich oberhalb des Glasrohresl befindet. Der obere Teil 7 des Sockels 4 weist eine Querbohrung 16 auf, die über eine senkrechte Bohrung 17 des Sockels 4 mit einer Leitung 18 in Verbindung steht, die ein Ventil 19 aufweist.

Vor der Benutzung der Vorrichtung befindet sich

die Glocke 10 so weit oberhalb des Halters 9, daß in

die Bohrungen 8 zwei stiftförmige Elektroden2 nach

Fig.2 und in den Halter9 ein Glasrohr 1 gemäß

Fig. 1 eingefühlt werden können. Hierbei befinden

sich die beiden Elektroden 2 innerhalb des Glasrohres I.

Zu der Vorrichtung gemäß F i g. 3 gehört ein nicht dargestelltes Programmlaufwerk, das so vorprogrammiert ist, daß alle Arbeitsgänge automatisch gesteuert werden. Dieses Programmlaufwerk wird durch einen Schalter in Gang gesetzt. Es kann auch das Einsetzen der Elektroden 2 und des Glasrohres 1 steuern. Dann wird die Preßluftvorrichtung 15 betätigt, deren Kolbenstange 14 die Glocke 10 so weit senkt, daß sie auf der Dichtung 11 aufliegt. Kur? nach dem Aufsetzen der Glocke 10 auf der Dichtung 11 strömt Schutzgas durch die Gaseinlaßöffnung 12 in dlie Glocke 10 und damit auch in das Glasrohr 1 ein. Dieses Schutzgas strömt dann durch die Querbohrung 16, die senkrechte Bohrung 17 und die Leitung 18 sowie das geöffnete Ventil 19 nach außen. Während das Schutzgas in der vorbeschriebenen Weise strömt, werden die Infrarotstrahler 6 eingeschaltet, die so angeordnet sind, daß ihre Brenn punkte auf der Mittelachse des Glasrohrcs 1 liegen. Die fokussierenden Strahlen der Infrarotstrahler 6 erzeugen im gemeinsamen Brennpunkt eine Temperatur von etwa 1600⁰C. Durch diese Temperatur erweicht das infrarotstrahlcnabsorbicrende Glasrohr 1 am unteren Ende, das erweichte Glas legt sich um die Elektroden 2. Die Infrarotstrahler 6 Bleiben so lanjje eingeschaltet, bis das Glasrohr 1 zwischen den Elektroden 2 zusammengeschmolzen und damit das Glasrohr 1 an seinem unteren Ende dicht verschlossen ist (F i g. 4). Nach dem Ausschalten der Lampen kühlt das untere Ende des Glasrohres 1 mit den beiden Elektroden 2 ab. Nach dieser Abkühlung wird durch das Quecksilbereinfüllrohr 13 eine dosierte Menge Quecksilber 1' in das am unteren Ende dicht geschlossene Glasrohr 1 eingefüllt. Danach erfolgt eine Verschiebung der Infrarotstrahler 6 nach oben ^:n die in F i g. 3 durch gestrichelte Linien dargestellte Lage, in der der gemeinsame Brennpunkt der beiden Infrarotstrahler6 auf der Mittelachse des Glasrohres 1 etwas unterhalb seines oberen Endes liegt. Die Infrarotstrahler 6 werden nun eingeschaltet, und ihre fokussierenden Strahlen erweichen das obere Ende des Glasrohres 1, das nach innen kippt und das Glasrohr 1 dicht verschließt. Die Infrarotstrahler 6 bleiben so lange eingeschaltet, bis das eingeschlossene Schutzgas sich in dem dicht geschlossenen Glasrohr 1 erwärmt und durch seine Ausdehnung das weiche Glas nach oben drückt und dadurch die Verschmelzung zu einer Halbkugel 20 ausformt, wie aus F i g. 5 klar ersichtlich ist, die den fertigen Quccksilbcrclektrodenschalter zeigt. Darauf wird der Schutzgaszufluß durch die Gaseinlaßöffnung 12 abgeschaltet und die Glocke 10 durch die Kolbenstange 14 der Prcßluftvorrichtung 15 nach oben bewegt. Der fertige

ίο Quecksilberelektrodenschalter kann aus dem Halter 9 herausgenommen werden.

Die beiden Infrarotstrahler 6 werden wieder in ihre untere Stellung gemäß F i g. 3 zurückgebracht.
Für die Herstellung von Druckgasquccksilbcrelektrodenschaltern wird das Steuerprogramm für das Programmlaufwerk so abgeändert, daß während der Schmelzvorgänge das Ventil 19 geschlossen bleibt. Dadurch baut sich in der Glocke 10 und damit auch im Glasrohr 1 ein höherer Druck auf. der nach dem gasdichten Verschmelzen de:> Glasrohrcs 1 als vorbestimmter Überdruck vorhanden ist.

Für die Herstellung von Unterdruckquccksilherelektrodenschaltern bleibt das Ventil 19 ebenfalls geschlossen, und durch die Gaseinlaßöffnung Ϊ2 wird

as die in der Glocke 10 und im Glasrohr 1 befindliche Luft abgesaugt und durch Schutzgas ersetzt, das durch die Öffnung 12 eingefüllt wird. Dieses eingefüllte Schutzgas wird aber d mn wieder abgesaugt, so daß in der Glocke 10 und im Glasrohr 1 eine Restatmosphäre verbleibt, die aus Schutzgas und nicht aus Luftsaucrstofr besteht, >o daß damit eine Oxydation der Elektroden 2 beim Schmelzen verhindert wird.

Zur Herstellung von Quecksilberelektrodenschaltern mit mehreren als zwei Elektroden ist auf dem Sockel ein Elektrodenhalter befestigt, in dem diejenigen Elektroden angeordnet sind, die in das obere Ende des Glasrohres eingeschmolzen werden. Diese Elektroden werden vom Elektrodenhalter so fcstgchalten, daß sie von oben in das Glasrohr 1 mit einei vorbestimmten Länge hineinragen. Eine Änderung des Vc:rschmelzungsvorganj>es erfolgt hierbei nicht Entsprechende Quecksilberelektrodcnschalter sind ir den Fig. 6 und 7 dargestellt. Die Fig. 6 zeigt einer Quecksilberelektrodenschalter mit drei Elektroder und die F i g. 7 einen solchen mit vier Elektroden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (10)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Quecksilberelekiroctenschaltern unter Verwendung eines Glasrohres aus infrarotabsorbierendem Glas oder Geräteglas und mindestens zweier stiftförmiger Elektroden, die in das eine Ende des Glasrohres unter gasdichtem Verschließen dieses Endes mittels mindestens eines Infrarotstrahlers oder eines Heizdrahtes eingeschmolzen werden, worauf Quecksilber in das Glasrohr eingefüllt und danach das mit einem inaktiven oder reduzierenden Gas oder einem Gasgemisch gefüllte bzw. ein Vakuum aufweisende Glasrohr an seinem anderen Ende mittels mindestens eines Infrarotstrahlers oder eines Heizdrahtes gasdicht verschmolzen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Infrarotstrahler (6) oder der Heizdraht erst eingeschaltet wird, wenn Gas durch das Glasrohr

(1) strömt, -und so lange eingeschaltet bleibt, bis das Glasrohr (1) zwischen den Elektroden (2) zusammengeschmolzen ist, daß nach dem Abschalten des Infrarotstrahlers (6) oder des Heizdrahtes wnd nach dem Abkühlen des mit den Elektroden

(2) verschmolzenen Endes des Glasrohres (1) eine dosierte Menge Quecksilber (1') in das Glaslohr (1) eingefüllt wird und daß die Gaszufuhr bis nach der Verschmelzung des den Elektroden gegenüberliegenden Glasrohrendes erhalten bleibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß de., Infra, otstrahler (6) oder der Heizdraht beim Verschmelzen des den Elektroden (2) gegenüberliegenden Endes des Glasrohres (1) so lange eingeschaltet bleibt, bis sich das im zusammengeschmolzenen Glasrohr (1) befindliche Gas so erwärmt hat, daß seine Ausdehnung das weiche Gas nach außen drückt und dadurch die Verschmelzung zu einer Halbkugel (20) ausformt.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sockel (4) vorgesehen ist, an dem das Glasrohr (1) in senkrechter Stellung mittels eines Halters (9) befestigt ist, und der Sackbohrungen (8) zur Aufnahme der stiftförmigen Elektroden (2) aufweist, und daß zu beiden Seiten des Glasrohres (1) je ein Infrarotstrahler (6) vorgesehen ist, die in zwei verschiedene Stellungen verschiebbar sind und deren Brennpunkte etwa auf der Mittelachse des Glasrohres (1) liegen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sockel (4) mit dem Halter

(9) und dem Glasrohr (1) durch eine Glocke (10) dicht abgedeckt ist, die eine Gaseinlaßöffnung (12) und ein Quecksilbereinfüllrohr (13) aufweist.

5. Vorrichtung üach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum der Glocke

(10) mit einer durch den Sockel (4) hindurchführenden Leitung (18) in Verbindung steht, die außerhalb des Sockels (4) durch ein Ventil (19) verschließbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Glocke (10) durch eine Preßluftvorrichtung (15) von dem Sockel (4) abhebbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Glocke (10) an denjenigen Stellen, an denen sie von den Infrarotstrahlen durchdrungen wird, aus einem infrarotstrahlendurchlässigen Werkstoff besteht.

8. Vorrichtung nach Anspruch?, dadurch gekennzeichnet, daß die Glocke (10) vollständig aus Quarzglas besteht.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf crem Sokkel (4) ein Elektrodenhalter befestigt ist, in dem diejenigen Elektroden (2) angeordnet sind, die in das obere Ende des Glasrohres (1) eingeschmolzen werden.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Programrnlaufwerk zur automatischen Steuerung der Arbeitsgänge aufweist, das durch einen Schalter in Gans setzbar ist.