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Verschlußteil für elektrische Entladungsröhren aus Metall Es ist bereits
bekannt, eine Stromzuführung in der Weise durch eine .aus Metall bestehende Wandung
eines elektrischen Entladungsgefäßes hindurchzuführen, daß ein Ring von U-förmigem
Profil benutzt wurde, dessen außen gelegener einer Schenkel auf seiner ganzen Länge
mit dem Gefäß und dessen innen gelegener anderer Schenkel auf seiner ganzen Länge
mit einem dieStromzuführung tragenden Steatitisolator vakuumdicht verbunden wurden.
Eine derartige Anordnung weist leichte innere Spannungen auf und ist für die Massenherstellung
wenig geeignet, besonders wenn gleichzeitig mehrere Stromzuführungen durch einen
Isolator hindurchgeführt werden sollen.
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Es ist ferner bereits bekannt, für elektrische Entladungsröhren aus
Glas einen Preßglasfuß zu benutzen, der auf einem Kreis angeordnete Durchführungen
und einen gläsernen Pumpstutzen aufweist. Bei einem Kolben aus Metall liegen aber
wesentlich andere Verhältnisse vor.
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Schließlich wurde bereits vorgeschlagen, eine keramische Abschlußplatte
mit Hilfe eines Metallkragens mit dem Kolben einer metallischen Elektronenröhre
zu verbinden.
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Die Erfindung betrifft eine einfache, für die Massenherstellung geeignete
Form von Verschlußteilen für elektrische Entladungsröhren aus Metall.
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Ein Verschlußteil für elektrische Entladungsröhren aus Metall, bei
dem ein Metallring mit U-förmigem Profil mit einem eine Durchführung tragenden Isolierteil
verbunden ist, ist gemäß der Erfindung derart ausgebildet, daß der Metallring
in
einen sich senkrecht zu dein äußren Schenkel des U-förmigen Profils nach außen erstreckenden
Flansch übergeht, der mit einem entsprechenden Flansch des Kolbens verschweißt ist,
und daß. der den inneren Schenkel des U-förmigen Profils bildende Teil mit seiner
dem Flansch abgewendeten Seite am Rande des die eingeschmolzenen Durchführungen
- -enthaltenden scheibenförmigen Teiles aus gepreßtem Glas anliegt und mit ihm verschmolzen
ist.
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Elektrische Entladungsröhren hat man bereits mit Gefäßen aus einem
an einem Ende durch eine Kreisscheibe oder einen Fuß aus Metall abgeschlossenen
topfförmigen Metallkolben- hergestellt. Die gewöhnliche Ausführungsform eines solchen
Fußes besitzt eine Anzahl von aufgeschweißten Metallhülsen; in die mit Hilfe von
Glasperlen Durchführungsdrähte eingeschmolzen sind. Da diese Glasperlen notwendigerweise
klein sind, weisen solche Böden kurze Kriechwege auf, und der elektrische Widerstand
zwischen dem Zuführungsdraht und dem Bodenkörper ist verhältnismäßig gering. Ferner
sind solche Füße ziemlich schwierig und kostspielig herzustellen, da sie eine Anzahl
von Glas-Metall- und Metall-Metall-Verbindungen erfordern.
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Die Erfindung bietet nun einen Fuß, bei dem der Kriechwiderstand über
das Isoliermaterial zwischen den Zuleitungen vergrößert ist. Gleichzeitig kann der
Fuß wirtschaftlich hergestellt werden.
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Die Erfindung wird nunmehr an Hand der Abbildungen näher erläutert.
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Die in Abb. i dargestellte Röhre weist einen Metallkolben i mit einem
Absatz 2 auf, der bei 3 nach unten verlängert ist. Im Kolben befindet sich das E
lektrodensystem 4: Abgeschlossen ist der Behälter am unteren Ende durch einen erfindungsgemäßen
Fuß. Dieser Fuß ist in Abb. 2 in größerem Maßstabe dargestellt und enthält einen
Metallring 5, der einen U-förmigen Querschnitt hat und. aus zwei zylindrischen Teilen
oder Ringen 6 und die durch einen radialen Mittelteil 8 verbunden sind, und einem
radial nach außen gebogenen Flansch 9 besteht. Er wird am besten durch Rollen oder
Drücken aus Metallblech hergestellt. Für das Blech wählt man ein Metall, etwa Chromeisen
oder Nickeleisen, dessen Ausdehnungskoeffizient mit dem des Glases übereinstimmt.
Um das Schweißen zu erleichtern und die Gefahr einer Oxydation herabzusetzen, kann
man den Ring mit Kupfer plattieren. Die durch den inneren Zylinder 6 gebildete Öffnung
wird durch ein flaches Preßstück io aus Glas abgeschlossen,, welches in der Mitte
ein nach unten ragendes Pumpröhrchen i i enthält. Die Zuleitungsdrähte 12 durchsetzen
die Scheibe und sind darin längs einer vorzugsweise mit der äußeren Peripherie der
Scheibe konzentrischen Kreislinie luftdicht eingeschmolzen. Für die Zuleitungsdrähte
kann man. die für Radioröhren und Glühlampen üblichen Drähte, z. B. aus Kupfermanteldraht
oder einer Metallegierung mit passendem Wärmeausdehnungskoeffizienten, benutzen.
Nachdem der Metallring, der Glasteil und die Zuführungsdrähte zu einem Fuß zusammengebaut
sind, kann man darauf das Elektrodensystem am besten durch Anschweißen an die oberen
Enden der Zuführungsdrähte befestigen und den Flansch9 -des Fußes gasdicht mit dem
Absatz 2 des Metallkolbens i verschweißen.
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Die Verlängerung 3 des Metallkolbens i kann gegebenenfalls auch fortgelassen
werden und dafür am äußeren Rande des Flansches g. des Fußes ein -entsprechender
Teil 3' vorgesehen werden -(s. Abb. 3).
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Der erfindungsgemäße Fuß mit der flachen Scheibe To hat eine sehr
geringe vertikale Höhe; er gestattet, .die Zuführungsdrähte in größtem Abstand voneinander
anzuordnen und ergibt deshalb sehr kleine Kriechströme über und durch das Einschmelzisoliermaterial.
Außerdem ist der Fuß besonders für die Mässenherstellung von Radioröhren mit Metallkolben
geeignet. Der Flansch des Fußes wird durch schnell bewegliche Elektroden mit einem
Druck von etwa mehreren i!oo, kg je Quadratzentimeter gegen den Flansch 2 des Metallkolbens
gepreßt und durch einen Strom in der Größenordnung von 6o ooo bis 75 ooo Ampere,
der etwa 1/2o Sekunde lang durch die aneinaildergepreßten Verbindungsflächen .der
beiden Flansche fließt, elektrisch verschweißt. Beim Schweißen werden die benachbarten
Teile mechanisch und thermisch sehr stark und stoßweise beansprucht; durch die neue
Konstruktion des Fußes wird aber verhindert, daß die Glasverschmelzungen springen.
Zwischen der Schweißstelle zwischen den Metallteilen 9 und 2 und der Glas-Metall-Verschmelzung
bei 6 ist der Metallring dreimal rechtwinklig umgebogen, wobei ein radialer Mittelteil
8 zwischen den zylindrischen Teilen 6 und 7 gebildet ist; diese Anordnung schützt
das Glas vor der Stoßbeanspruchung. Es wird nämlich nicht nur der Wärmeleitungsweg
zwischen dem Glas und der Schweißstelle beträchtlich verlängert, vielmehr werden
auch die durch die relative Bewegung der Teile des Fußes gegeneinander hervorgerufenenmechanischen
Spannungen durch die drei Krümmungen aufgezehrt. Gute Ergebnisse wurden mit einem
aus Nickelblech von o,5 mm Stärke gedrückten Ring 5 erhalten. Die zylindrischen
Teile 6 und 7 - waren dabei etwa 5 mm lang und in radialer Richtung etwa 3 mm voneinander
entfernt. Die Kanten zwischen den Zylindern 6 und 7 und dem oberen Mittelteil 8
besäßen einen Krümmungsradius von etwa o,64 mm. Das Nickeleisen des Ringes kann
gegebenenfalls kupferplattiert sein. Der gläserne Quetschfuß war etwa
-2,5 mm dick und hatte einen Durchmesser von 17 mm. Er war aus Weichglas
gepreßt, welches etwa ioo/o Blei und die üblichen Silikate enthielt. Es wurde festgestellt,
daß es sich leicht mit dem kupferplattierten Nickeleisenring verschmelzen ließ und
den Spannungen und Stößen bei der Herstellung und im Gebrauch widerstand.
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Ein bevorzugtes Herstellungsverfahren für den Fuß und eine Ausführungsform
einer hierfür geeigneten Vorrichtung ist in den Abb.4, 5, 6 und ;7
dargestellt.
Diese Vorrichtung ist im wesentlichen eine Formpresse, die das Glas in die gewünschte
Form bringt und gleichzeitig die Zuführungsdrähte in das geformte Glas vakuumdicht
einschmilzt. Diese besondere Ausführungsform besteht aus einem CTnterstempel 2o@,
welcher auf der Oberseite einen hervorstehenden runden Teil 21 aufweist, dessen
äußerer Durchmesser gerade eben in die Innenwand des Ringes 5 hineinpaßt, der umgekehrt
auf die Platte gelegt wird. Die zylindrische Wand6 und die Oberfläche des hervorstehenden
Teiles 21 der Platte bilden den einen Teil der Preßform, in der der Fuß geformt
wird. Um die-Zuführungsdrähte während des Formprozesses zu haltern, führt eine Reihe
von Öffnungen 22, deren Durchmesser etwas größer als der Durchmesser der Zuführungsdrähte
sind, durch .die Platte 2o hindurch. Sie sind auf einem konzentrischen und etwas
kleineren Kreise auf dem hervorstehenden Teil 21 verteilt. Der Oberstempel 24 wird
so aufgebaut, daß er sich in senkrechter Richtung über dem Unterstempel hin und
her bewegen kann. Er hat Öffnungen 25, die sich mit den Öffnungen 22 im Unterstempel
decken, und hat außerdem zur Aufnahme des Pumpröhrchens i i eine mittlere Öffnung
26. Wie in der Abbildung dargestellt, ist das untere Ende der Öffnung 26 im Oberstempel
etwas ausgeweitet. Desgleichen sind die Öffnungen 22 und 25 für die Zuleitungsdrähte
etwas ausgeweitet und bilden konische Vertiefungen, die dazu dienen, das Glas um
die Zuführungsdrähte herum zu formen. Im fertigen Zustand zeigt der Fuß um die Zuführungsdrähte
herum kleine vorstehende Erhöhungen und um ,das Pumpröhrchen einen kleinen Wulst,
wodurch die Verschmelzungen und das Pumpröhrchen verstärkt werden.
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Das Glas für den Fuß wird in Form von zwei Glasringen oder -kragen
28 und 29 zugeführt. Sie werden, wie dargestellt, auf den Unterstempel innerhalb
bzw. außerhalb des Kreises der Offnungen z2 aufgesetzt; die Zuführungsdrähte werden
in ihre Löcher 22 und 25 im Unterstempel und im Oberstempel eingesetzt. Die Hitze
wird dem Glas am besten durch Gasbrenner 30 zugeführt, die über dem oberen Rand
der Glasringe spielen. Sobald die Glasringe weich werden, fließen ihre oberen Ränder
zusammen und bilden um die Zuführungsdrähte eine plastische Masse, die an den Drähten
festhaftet. Um das Glas genügend weich zu machen und die Gefahr einer Überhitzung
oder Oxydation des '.Metallringes 5 auf ein Mindestmaß herabzusetzen, werden die
Zuführungsdrähte und die daran haftende Glasmasse im nächsten Schritt des Herstellungsverfahrens
über die Formplatte gehoben, wie in Abb. 5 dargestellt. Zu diesem Zweck wird der
die Drähte 12 tragende Kolben 31 unter dem Unterstempel angehoben, so daß die Drähte
das Glas nach oben und direkt in die Gasflamme bringen. Das Glas wird hier so lange
gelassen, bis es genügend plastisch ist und sich zu einem praktisch gleichförmigen
Ring zusammenzieht, wie es schematisch in Abb. 6 zu erkennen ist. Darauf wird der
Kolben, 31 wieder Heruntergelassen. Durch Abwärtsbewegung des Oberstempels 2,4 wird
dann das Glas in innige Berührung mit der Innenwand des Ringes und mit dem Ende
des Pumpröhrchens i i gebracht, so daß es damit verschmilzt und die Versenkungen
um die Zuführungsdrähte ausfüllt. Um die Öffnung des Pumpröhrchens frei zu halten,
wird ein Tauchstück 32 Mit einem zugespitzten Ende 33 angehoben, wie am besten in
Abb. 7 zu erkennen; es beschränkt,das -geschmolzene Glas auf den, Raum außerhalb
des Pumpröhrchens. Das Glas kühlt zwischen dem Stempel und dem Formblock sehr schnell
ab, so daß man den fertigen Fuß herausnehmen kann, sobald der Preßstempel zurückgezogen
ist.
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Zur Befestigung des Elektrodensystems auf dem Fuß kann man das Pumpröhrchen
i i bequem als Handhabe benutzen. Dann wird der ringförmige Flansch 9, luftdicht
mit dem Absatz 2 der Metallhülse verbunden, und der so hergestellte Behälter wird
ausgepumpt und das Pumpröhrchen in üblicher Weise abgeschmolzen. Das Abschmelzen
des Pumpröhrchens kann auf den normalen Maschinen vorgenommen werden und die fertige
Röhre in üblicher Weise gesockelt werden.
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Die oben beschriebene Entladungsröhre läßt sich praktisch auf einer
umlaufenden Maschine herstellen, auf :der die in den Abb. d., 5, 6 und 7 dargestellten
Vorrichtungen für den Fuß aufgebaut sind. Der Fuß ist also leicht und schnell herzustellen.
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Wesentlich ist auch, daß der innere Durchmesser des Metallkolbens
praktisch gleich dem Außendurchmesser des zylindrischen Teiles 7 des Ringes 5 ist,
so daß der Zylinder 7 die inneren Teile vor dem geschmolzenen Metall schützt, welches
beim Zusammenschmelzen von Fuß und Kolben nach innen gepreßt wird.
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Der innere Zylinder 6 des Ringes 5 kann aus dünnem Metall gebildet
sein, welches sich leicht mit dem Glas verschmelzen läßt, während der Rest des Ringes
aus Eisen oder einem anderen Metall, welches wenig kostet, besteht. Die beiden Metallteile
des Ringes werden dann durch Hartlöten oder Schweißen miteinander verbunden. Bei
der Herstellung des Fußes kann im Bedarfsfall der Oberstempel während des Pressens
noch einmal abgehoben und das gläserne Preßstück zum zweiten Male Erhitzt werden.
Darauf wird der Preßstempel dann noch einmal gesenkt, um eine gute Verbindung zwischen
den :Metall- und den Glasteilen zu gewährleisten.