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Vorrichtung zum Herstellen einer dichten Verbindung von Teilen eines
aus kaltschweißbarem Metall herzustellenden Behälters Die Erfindung bezieht sich
auf Kaltpreßschweißapparate.
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InVerbindung mit flüssigkeitsgefüllten,beispielsweise ölgefüllten,
elektrischen Kabeln ist es bekannt, Vorrichtungen zum Ausgleich der durch die Temperaturänderungen
verursachten Ausdehnung und Zusammenziehung der Ölfüllung vorzusehen. Zu diesem
Zweck werden biegsame und ausdehnungsfähige, gasgefüllte Behälter verwendet. Eine
bekannte Form eines gasgefüllten Behälters oder einer gasgefüllten Zelle besteht
aus zwei gekümpelten, kreisförmigen Blechscheiben, die durch Hartlöten ihrer Ränder
@hermetisch verschlossen werden. Um solche Zellen herzustellen, muß ein Füllrohr
verwendet werden, das nach dem Füllen mit einem Gas, beispielsweise mit Luft, bis
zu dein erforderlichen Druck dicht verschlossen wird.
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Dieses Verfahren ist dadurch ziemlich langwierig und unbefriedigend,
daß leicht undichte Stellen entstehen können und ein Gegenstand der vorliegenden
Erfindung besteht darin, einen Preßschweißapparat zu schaffen, mit dem solche gasgefüllten
Zellen in einfacher und bequemer Weise hergestellt werden können.
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Erfindungsgemäß erfolgt das dichte Verbinden der Teile eines aus kaltschweißbarem
Metall herzustellenden Behälters durch Kaltpreßschweißung und das Unterdrudksetzen
oder Leerpumpen des Behälters in einer Vorrichtung, die aus einem Zylinder und einem
im Zylinder geführten Kolben besteht,
die so ausgebildet sind, daß
sie eine abgeschlossene Kammer zur Aufnahme des lierzus.tellenden Behälters bilden
und daß sowohl der Zylinder als auch der Kalben durch Anordnung von Preß'leisten
als Schweißwerkzeuge ausgebildet sind, die nach dem Unterdrucksetzei oder Entleeren
des Behälters die Preß-schweißung ausführen.
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Vorzugsweise wird Kaltpreßschweiß.ung verwendet, obgleich in gewissen
Fällen zusätzlich zum Druck Hitze angewandt werden kann.
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Der Druck in dem Behälter kann mittels äußerer Vorrichtungen erreicht
werden, er kann aber auch einfach durch Kompression im Zylinder erzielt werden.
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Der Zylinder kann .in einem Kaltpreßschweißwerkzeug untergebracht
sein oder er kann mit diesem gemeinsam ausgebildet werden. Der Kolben kann als Kaltpreßschweißwerkzeug
ausgebildet sein oder er kann ein solches tragen oder dazu .dienen, ein damit zusammenarbeitendes
Kaltpreßschweißwerkzeug zu bedienen: Die Zylinderwand kann für den Durchgang des
Gases durchbohrt sein.
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Sollen zwei kreisförmige, gewölbte Aluminiumscheiben entlang ihrer
Kanten hermetisch verschlossen werden, so müssen die zusammenarbeitenden Werkzeuge
-kreisförmig sein, um auf die aufeinanderliegenden Kanten ,der Scheiben einwirken
zu können. Die Werkzeuge können vorstehende Ansätze am Stirnende des Kolbens und
im Zylinderboden sein. Es werden nun mehrere Anordnungen des Apparates gemäß der
vorliegenden Erfindung als Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben,
in denen die Fig. tz einen senkrechten Mittelschnitt einer Ausführungsform des Apparates
zum Füllen mit Luft und zum .dichten Verschließen der Druckluftzellen von ölgefüllten
Kabeln zeigt. Fig. 2 zeigt im Mittelschnitt eine abgeänderte Ausführungsform des
Apparates zum Entleeren und dichten Verschließen von -Ionisationskammern der Zellenbauart
von Kondensörmanometern. Gleiche Teile in den Fig: r und -2 `haben gleiche Bezugszeichen.
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Gemäß Fig. z besteht der Apparat zum Füllen mit Luft und zum dichten
Verschließen der Druckluftzellen für ölgefüllte, elektrische Kabel, die aus kreisförmigen
Scheiben aus handelsmäßig reinem Aluminium hergestellt sind, aus einem Fundament
z aus weichem Stahl mit kreisförmigem Querschnitt, das axial ausgebohrt ist und
so einen Zylinder bildet. Die Bohrung des Zylinders ist so bemessen, daß die Scheiben
n2 der Zelle gerade lose hineinpassen, und am Boden des Zylinders ist ein vorstehen.derT
ringförmiger Ansatz 3 mit .einem kleinen-Abstand von der Seitenwand der Bohrung
vorgesehen.
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Der obere Teil des Ansatzes 3, der aus dem Metall des Fundamentes
,z ausgedreht ist, ist eben, d. h. .der obere Teil des Ansatzes 3 bildet
einen ebenen Ring in einer zur Achse der Bohrung rechtwinkligen Ebene, und zwar
bildet der Ansatz 3 eines von einem Paar ringförmiger Kaltpreßschweißwerkzeuge.
Praktisch ist der Ansatz 3 auf der Innenkante eines Absatzes 4 ringförmig am Boden
der Bohrung gebildet, und, damit dem Zylinder Luft zugeführt werden kann, ist ein
Luftkanal s durch den Zylinderboden:z parallel zur Bodenfläche des Zylinders gebohrt.
Dieser Luftkanal 5 hat eine Abzweigung 6, die radial innerhalb des Ansatzes 3 endet.
Einem Rohr 8, das ein Manometer g trägt und in "den Luftkanal s eingeschraubt ist,
kann Druckluft zugeführt werden, wozu .geeignete, nicht gezeigte Gewindezapfen oder
Hähne vorgesehen sind: Ein Kolben uo, der sich mit guter Passung in dem Zylinder
bewegt, besteht ebenfalls aus weichem Stahl, und. der Kolbenboden ist mit einem
Absatz z,r und einem Ansatz 12, ausgebildet, die den am Boden der Zylinderbohrung
befindlichen Absatz sowie Absatz 3 ergänzen. Der Ansatz z2 am Kolben io bildet das
andere Werkzeug des Paares von Kaltpreßschweißwerkzeugen, und ein Luftkanal v3 verbindet
einen Punkt, der radial nach außen in bezug auf die Schulter 12, auf dem Kolben
io gelegen ist, mit einem Punkt, der radial nach innen in bezug auf den Absatz :i
r des Kolbens z o liegt. Der Kolben tio ist nicht mit einer Kolbenstange versehen,
und die Länge der Bohrung des Zylinders und die Länge des Kolbens ro. sind so eingerichtet,
daß die erforderliche prozentuale Verminderung von ungefähr ; o °/o der -Gesamtdicke
der beiden Aluminiumlagen an der Schweißstelle erhalten wird, wenn der obere Teil
tdes Kolbens bündig mit dem oberen Teil des Zylinders ist. Um den notwendigen Schweißdruck
zu erhalten, werden der Kolben und das Zylindergründgestell i zwischen den Druckplatten
r4 .einer Presse untergebracht, und der Kolben 1ü wird hineingepreßt, um das Schweißen
zu bewirken. Frei nach Wahl können geeignete Anschläge vorgesehen( und der Kolben
kann durch eine Kolbenstange bewegt werden, die damit verbunden ist oder einen Teil
einer Presse bildet. Die miteinander hermetisch zu verschließenden Scheiben :2 sind
leicht gewölbt undhaben erhabene, ebene Umfangskanten 15, derart, daß zwischen den
Hauptteilen der Scheiben 2 ein Zwischenraum entsteht und auf diese Weise ein Luftbehälter
gebildet wird. Das Scheibenpaars- wird nach Reinigung der zusammenzuschweißenden
Stirnflächen mittels einer rotierenden Kratzbürste in dem Zylinder i auf dem unteren
Schweißwerkzeug 3 angeordnet.
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Um die Schweißung zu bewirken, wird der Kolben.i-o in das Zylindergrundgestell
-r eingeführt, Luft durch das Rohr 8 bis zur Erreichung ,des erforderlichen Druckes
hineingepumpt und der Kolben 1o durch die Druckplatten i4 der Presse niedergepreßt,
wodurch die Kanten 15 der Scheiben zusammengeschweißt werden. Die Luft ist in der
so gebildeten Druckzelle bei dem erforderlichen Druck dicht eingeschlossen; beim
Nachlassen .des Druclees, der von der Presse auf den Kolben 1o und das Zylindergestell
r ausgeübt wird, unterstützt der Luftdruck in .dem Zwischenraum zwischen dem
Kolben
io und dem Grundgestell i das Aufwärtsgehen des Kolbens (i o.
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Wie oben erwähnt, wird die prozentuale Verminderung der Stärke der
Schweißverbindung ungefähr 701/o der gemeinsamen Dicke .der beiden Kanten 15 ausmachen.
Die radiale Breite der ebenen Arbeitsflächen der Ansätze 3 und ih, wird im Vergleich
zur Stänke der Scheiben 2 geeignet gewählt, aber in :der Figur -sind der Deutlichkeit
wegen die Ansätze mit einer vergrößerten radialen Breite .gezeigt.
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Anstatt Wer'lczetige mit ebenen Arbeitsflächen zu verwenden, können
Werkzeuge benutzt werden, die leicht gewölbt sind, bei denen aber auf jeden Fall
der Wölbungsradius im Vergleich zu der Stärke des geschweißten Materials groß sein
sollte. Überdies brauchen die Schweißwerkzeuge nicht in einem Stück mit dem Kolben
io und dem Zylinder i ausgebildet zu sein; falls gewünscht, können die Werkzeuge
einfach von diesen Teilen getragen werden oder an ihnen befestigt sein.
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Wenn es gewünscht wird, einen luftleer gemachten Behälter mit einem
Ringverschluß oder einen ähnlichen Behälter mit einem anderen Gas als Luft herzustellen,
wird das Rohr 8 mit einer Vakuumpumpe verbunden, gegebenenfalls über einen Zweiwege#hahn
mit einer Zuleitung des verlangten Gases. Ein etwas abgeänderterApparat zumAuspumpen
und dichten Verschließen von Ionisationskammern nach Art der Manometerkapseln, die
zwei flache, rings um ihre Kanten kalt zusammengeschweißte Aluminiumschalen umfaßt,
ist in Fig.,2 dargestellt. Solche Zellen haben eine isolierte Innenelektrode mit
einer Zuführung, die mittels einer isolierten Muffe durch die Zellenwand verläuft,
während die Schalen die andere Elektrode bilden. Mit Bezug auf die Fig.2 sind der
Kolben und der Zylinder umgekehrt angeordnet, wie bei dem in Fig. I gezeigten Ausführungsbeispiel
und in der abgeänderten Konstruktion ist der Kolben @io mit einer quadratischen
Grundplatte i5 aus weichem Stahl verschraubt. Der Kolben io sitzt eben auf der Platte
15, und rings um die Bodenkante des Kolbens herum ist die Platte mit einer Nut 16
versehen, in der ein gegen 01 widerstandsfähiger ,Gummiring. 17 in seine Betriebslage
gedehnt untergebracht ist. Der Zweck dieses Ringes 17 wird aus der folgenden Beschreibung
erkennbar. Der Oberteil des Kolbens io ist mit einem Ansatz m, der bei :zi eine
Nut aufweist, um einen Spalt für die Anschlußmuffe der Zelle zu bilden, und mit
einem Schweißring 12 versehen. Ein Kanal 13 verbindet die innerhalb und außerhalb
:des Scihweißringes ,i2 liegenden Zwischenräume.
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Der Zylinder wird durch einen röhrenförmigen Teil, 18 gebildet, der
oben mit einem Deckel 1:9 verschlossen ist. Der Deckel,ig ist mit Schrauben befestigt,
wobei Dichtungsmittel in den Zwischenraum 2o zwischen dem Deckel ig und dem Teil
18
eingelegt werden, und wie vorher ist der Zylinder mit einem vorstehenden
Rand q. und einem Schweißring 3 versehen. Ein Kanal 5, der zu den innerhalb und
außenhalb des Schweißringes 3 mündenden Kanälen i6 und 7 führt, ist in dem Deckel:zg
vorgesehen.
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Beim Auspumpen und dichten Verschließen einer Zelle sind die beiden
Schalen, deren zu verschweißende Oberflächen ,durch Behandlung mit einer Kratzbürste
zu reinigen sind, aufeinanderliegend auf dem Kolben io aufzulegen, wobei sich die
Anschlußmuffe der Zelle in der Vertiefung um befindet. Der Kolben und der Zylinder
sind dann so gegeneinander zu bewegen, daßder Teil 18 den Ring 17 berührt und leicht
zusammenpreßt, daß aber ein vollständiges Zusammendrücken durch nicht gezeigte entfernbare
Anschläge vermieden wird. Die Schalen; werden auf diese Weise in einer luftdichten
Kammer gehalten, aber es wird kein Druck auf die Berührungsflächen der beiden Schalen
angewandt, so daß die Luft gänzlich ungehindert aus dem zwischen ihnen vorhandenen
Zwischenraum entweichen kann. Dann wird die Luft durch den im Deckel ig befindlichen
Kanal 5 aus der Kammer herausgepumpt, bis das notwendi@ge Vakuum erreicht ist. Dann
werden Anschläge entfernt, so daß der Zylinder unter der Kraftwirkung einer Presse
vollständig herunterkommen kann, um die Schalen miteinander kalt zu verschweißen.
Das Zusammentreffen des Bodens des Teiles 18 mit der Stirnfläche der Platte 15 vermeidet
ein übermäßiges Eindringen der Schultern 3 und 12 in das Metall der Schalen und
regelt dadurch die prozentuale Verminderung der Dicke des geschweißten Ringes. Der
in den Fig. i und 2 dargestellte Apparat kann zum Evakuieren und dichten Verschließen
von Radioröhren mit zwei radialen Flanschen Anwendung finden. So kann, wie in Fig.3
gezeigt ist, ein Radialflansch 25, dessen innerer Rand -a3 mit einem röhrenförmigen
Teil 24. verbunden ist, mit dem Ra:dialflansch 25 eines anderen Teiles mittels zweier
Preßbacken 26 und 27 durch Kaltschweißung verbunden werden.
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Der Preßsehweißapparat kann mit elektrischen Verbindungen versehen
sein, um die Veredelung einer Radioröhre z. B. durch die übliche Glüherwärmung mittels
Wechselströmen zwecks Entgasung vornehmen zu können, während sich die Röhre im Apparat
befindet. Für diesen Zweck kann der Apparat in der geschlossenen Kammer einen Widerstandsheizkörper
und eine Heizwickliun!g erhalten.
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Bei der Anwendung der Erfindung zur Herstellung von Kathodenstrahlröhren,
die einen ebenen Glasschirm aus hochwertigem Flachglas haben, der mit einem trichterförmigen,
das Elektroden.system tragenden Metallkörper .dicht verschlossen ist, kann der Körper
in zwei Teilen aus Metall, beispielsweise aus einem für die Kaltpreßschweißung geeigneten
Kupfer, hergestellt werden. Die Radialflansche an diesen Teilen würden miteinander
in dem Apparat der oben beschriebenen :I.rt verschweißt werden. Möglicherweise kann
ein Kupferring von im allgemeinen winkligem Querschnitt eine Flachglasscheibe !haben,
die -dicht in
ihn eingeschlossen ist, :und der Radiallansch des
Ringes kann mit einem entsprechenden rlänsch auf einem trichterförmigen Teil des.
Körpers verschweißt werden.