DE895956C - Vorrichtung zum Verschmelzen von Teilen aus in der Hitze erweichendem Isoliermaterial, vorzugsweise aus Glas und/oder Keramik, im hochfrequenten Spulenfeld - Google Patents

Description

• Vorrichtung zum Verschmelzen von Teilen aus in der Hitze erweichendem Isoliermaterial, vorzugsweise aus Glas und/oder Keramik, im hochfrequenten Spulenfeld Das Verschmelzen von Teilen aus Isoliermaterial, das in der Hitze erweicht, erfolgte früher allgemein unter örtlicher Erhitzung durch Wärmeübertragung oder Strahlung, etwa mittels einer Flamme oder durch Heizplatten. Insbesondere bei der Serienherstellung ist dieses - Verfahren umständlich, da es nicht einfach ist zu erreichen, daß die Erhitzung gleichmäßig, reproduzierbar, gut dosierbar und möglichst nur in der Verbindungszone erfolgt. Auch können Flammengase durch in ihnen enthaltene chemische Bestandteile oder durch unkontrollierbare Erwärmung entfernt liegender Stellen schädlich sein; -dies gilt insbesondere für den Kathodenbelag von Elektronenröhren oder für gewisse Leuchtstoffschichten. Um diese Schwierigkeiten zu umgehen, ist bereits vorgeschlagen worden, die für die Verschmelzung erforderliche Erwärmung durch Hochfrequenzerhitzung zu erzeugen. Da sich homogenes Isoliermaterial in einem räumlich ausgedehnten, nahezu homogenen Feld in weitem Bereich gleichmäßig erwärmen und dabei möglicherweise in unerwünschtem Umfang seine Form verändern würde, hat man Kerne und/oder Polschuhe aus Hochfrequenzeisen vorgesehen, um das Hochfrequenzfeld und damit die Erhitzung auf die Anschmelzzone zu konzentrieren. Die bekannten Vorrichtungen genügten jedoch nicht, um empfindliche, dicht neben der Verschmelzungszone angeordnete Teile, beispielsweise das Kathodenröhrchen einer Elektronenröhre, vor unzulässiger Erwärmung im ausreichenden Maße zu schützen.
• Ferner wurde bereits vorgeschlagen, vorzugsweise bei Glas- und Keramikteilen, in der z. B. kreisförmigen Anschmelzstelle eine Zwischenschicht, etwa in Form eines Ringes oder einer ,Scheibe aus Metall oder Glas oder -auch nur aus Glaspulver vorzusehen. Bei geeigneter Wahl der von dem umgebenden Glas abweichenden Leitfähigkeit und/oder Dielektriizitätskonstante soll diese Zwischenschicht bewirken, .daß sich die Hochfrequenzverluste in ihr konzentrieren und die Erhitzung in der Anschmelzzone selbst stattfindet. Auch bei Kunststoffen, wie den sogenannten Thermoplasten, wird an der Verbindungsstelle häufig ein beim Erweichen gut haftendes Material abweichender Dielektrizitätskonstante eingefügt. Bei diesen bekannten Verfahren ist also eine besondere Zwischenschicht in der Anschmelzstelle erforderlich; dadurch werden zusätzliche Vorbereitungen nötig und .gegebenenfalls besondere Teile, durch die die fertige Anschmelzstelle inhomogen wird; außerdem können beim Abkühlen Spannungen auftreten, :die die Haltbarkeit der Verbindungsstelle beeinträchtigen: Bei einer Vorrichtung zum Verschmelzen von Teilen aus in der Hitze erweichendem Isoliermaterial, vorzugsweise aus Glas und/oder Keramik, im hochfrequenten Spu.lenfeld unter Anwendung von Kernen und/oder Polschuhen aus Hochfrequenzeisen können dicht neben der Verschmelzungszone liegende Teile sicher geschützt werden, wenn gemäß der Erfindung ein scheibenartig ausgebildeter Kern bzw. Polschuh aus Hochfrequenzeisen an dem einen und/oder,dem anderen Ende der Hochfrequenzsp.ule angeordnet ist, der gegebenenfalls eine öffnung für den zu erhitzenden Gegenstand besitzt. Unter Kernen und/oder Polschuhen sind ganz allgemein Teile eines ferromagnetischen Mantels bzw. Abschirm- oder Leitplatten od. dgl. für das magnetische Feld zu verstehen.
• Besonders wenn zylindrische Körper durch ein nahezu konzentrisches Hochfrequenzfeld erhitzt werden sollen, ist eine Vorrichtung nach der Erfindung zweckmäßig, weil durch den scheibenartig ausgebildeten Kern bzw. Polschuh (Leitplatte) aus Hochfrequenzeisen sowohl das Feld auf die Anschmelzzone konzentriert wird als auch Teile, die vom Hochfrequenzfeld aus gesehen hinter der Leitplatte liegen, gegen dieses Feld abgeschirmt und damit gegen möglicherweise unerwünschte Erwärmung geschützt sind.
• Als ferromagnetisches Material verwendet man zweckmäßig ein solches Material, das bei der angewendeten Hochfrequenz geringe Verluste, geringe Leitfähigkeit und einen hohen spezifischen Widerstand, vorzugsweise von mehr als ioo,o Ohm/cm, insbesondere mehr als 'ro5 Ohm/cm, hat.
• Auch bei Anwendung einer Vorrichtung nach der Erfindung kann in die Verbindungsstelle eine Schicht aus Stoffen eingefügt werden, die sich im Hochfrequenzfeld schneller erwärmen oder einen niedrigeren Erweichungspunkt haben als das umgebende, zu verbindende .Material. Es ergeben sich hierbei große Vorteile, weil infolge der starken Konzentrierung des Hochfrequenzfeldes für .die Zwischenschicht ein Material genommen wenden kann, das sich in seinem elektrischen und thermischen Verhalten nur wenig von dem zu verbindenden Werkstoff zu unterscheiden braucht; man ist daher in ider Wahl dieses Zwischenseh:ichtmaterials freier, und das Ausmaß der Inhomogenität kann in engeren Grenzen gehalten werden.
• Zweckmäßig wird die Anschmelzstelle durch übliche Mittel, beispielsweise durch Flammen oder Heizplatten, bis dicht an den Transformationsp#unkt vorerwärmt, worauf die zum Schmelzen erforderliche weitere Erwärmung durch Anwendung von Hochfrequienz erfolgt.
• Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.
• In Fig. i ist im Schnitt eine Vorrichtung nach der Erfindung schematisch dargestellt, die sich besonders dafür eignet, runde Gegenstände miteinander zu verschmelzen, beispielsweise den Glasteller und den Glaskolben einer Elektronenröhre.
• In Fig. z ist .dargestellt, wie die miteinander zu verschmelzenden Teile einer Röhre zweckmäßig im Hochfrequenzfeld angeordnet werden.
• Fig. 3 zeigt einen Ring, der zur Vorerhitzung Anwendung finden kann.
• Fig. q. .zeigt die Anordnung eines Ringes aus Hochfrequenzeisen, wodurch die Stifte einer Elektronenröhre vor unerwünschter Erhitzung geschützt werden.
• Die Spule i in Fig. i besteht aus acht in zwei Lagen gewickelten Kupferrohrwindungen, die von 2 nach 3 über nicht dargestellte Schlauchverbindungen von einem Kühlmittel durchflossen werden, während gleichzeitig ein Hochfrequenzstrom von beispielsweise ioo A hindurchgeschickt wird. Diese Spule ist eingeklemmt zwischen zwei Isolierschichten q. und 5, an die sich Scheiben 6 und 7 aus Hochfrequenzeisen sowie Isolierplatten 8 und 9 anschließen. Durch Bolzen io und Muttern i i wird die Anordnung zusammengepreßt und mechanisch gehalten. Das Feld: der Spule i ohne die Scheiben 6 und 7 würde etwa einen Verlauf haben, wie er durch die beiden punktierten Linien 12 angedeutet ist. Es würde sich also im Innenraum der Spule ein annähernd homogenes Feld ausbilden, so d.aß in das Feld eingebrachte Gegenstände nahezu gleichmäßig erwärmt würden. Gemäß :der Erfindung sind jedoch scheibenförmige Kerne oder Polschuhe 6 und 7 aus Hochfrequenzeisen angeordnet, durch deren Einfluß sich das Hochfrequenzfeld derart verformt, daß die Kraftlinien innerhalb der Spule etwa parabelförmig verlaufen (gestrichelte Linien @13). Das Feld ist also innerhalb der Spule konzentriert und verstärkt, während der Außenraum der Spule nahezu feldfrei bleibt. Eine solche Anordnung läßt sich auch mit Vorteil verwenden, um das Gettermaterial in einem Vakuumgefäß, beispielsweise einer Elektronenröhre, zu verdampfen: denn dabei ist es oft erwünscht, die Erhitzung auf den Träger des Gettermaterials zu beschränken und von den übrigen Teilen des Elektrodensystems fernzuhalten.
• In Fig. 2 ist dargestellt, welche Lage der Glaskolben 14 und der Glasteller 15 mit den Stiften. 16 einer Elektronenröhre während des Einschmelzvorganges in dem gestrichelt 13 angedeuteten Feld einer Hochfrequenzerhitzungsanordnung gemäß Fig. i einnehmen soll. Es ist leicht einzusehen, idaß die Erhitzung vorwiegend am Tellerrand 17 erfolgt.
• Um unerwünschte Spannungen im Glas zu vermeiden, ist es meist erforderlich, einen größeren Teil des Glases in der Nähe der Anschmelzstelle, zweckmäßig mit abnehmender Stärke, vorzuwärmen. Dazu eignet sich besonders gut ein. Ring 18 nach Fig. 3, der aus dem eigentlichen Kurzschlußring 19 und Ableitzungen 2,o besteht. Zur Durchführung der Vorerwärmung des Glases wird der Ring über den zu verschmelzenden Gegenstand geschoben. .Das Hochfrequenzfeld erhitzt den Ring 19 bis zum Glühen; durch die Zungen 2o wird die Wärme mit abnehmender Stärke noch auf das angrenzende Material, vorwiegend durch Strahlung, übertragen, so daß das Temperaturgefälle ausgeglichen wird. Derartige Wärmeleitzungen können erforderlichenfalls auch auf der anderen Seite (in Fig. 3 nach unten gerichtet) des Ringes lig vorgesehen sein. Ihre Form 'kann beliebig der Gestalt des Werkstückes sowie -der gewünschten Temperaturverteilung angepaßt sein. Durch geeignete Formgebung und Anordnung der Hoehfrequenzeisenteile kann das Feld in der jeweils gewünschten Weise gestaltet und die Erwärmung entsprechend geleitet werden.
• Um Metallteile, wie beispielsweise die Kontaktstifte im Teller einer Elektronenröhre, vor unerwünschter Erwärmung zu schützen, können diese entsprechend Fig. q. mit einem zweckmäßig geschlitzten Abschirmmantel 21 (Schutzring) _ aus Hochfrequenzeisen oder auch in bekannter Weise mit einem geschlossenen Ring aus gut leitendem Material, wie Kupfer, unterhalb des Tellers 15 umgeben werden.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Vorrichtung zum Verschmelzen von Teilen aus in der Hitze erweichendem Isoliermaterial, vorzugsweise aus Glas und/oder Keramik, im hochfrequenten Spulenfel'd unter Anwendung von Kernen und/oder Polschuhen aus Hochfrequenzeisen zur Konzentration des Hochfrequenzfeldes auf die Verschmelzungszone, dadurch gekennzeichnet, daß.ein scheibenartig ausgebildeter Kern bzw. Polschuh (6, 7) aus Hochfrequenzeisen an dem einen und/oder dem anderen Ende der Hochfrequenzspule (i) angeordnet ist und gegebenenfalls eine Öffnung für den zu erhitzenden Gegenstand besitzt.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, gekennzeichnet .durch einen mittels Hochfrequenz erhitzbaren Kurzschlußring (19) mit Ableitzungen (2o) zur Vorwärmun:g der außerhalb des Hochfrequenzfeldes liegenden Teile (Fig. 3).
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch eine ;Schutzvorrichtung (21) aus Hochfrequenzeisen zur Vermeidung unerwünschter Erhitzung von Teilen, die sich in der Nähe der vorgesehenen Erhitzungszone befinden, welche Schutzvorrichtung wenigstens nahezu zylindrische oder scheibenförmige Gestalt hat und vorzugsweise an wenigstens einer Stelle geschlitzt ist (Fig.
4. 4.). q.. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Kerne und/oder Polschuhe aus hochwertigem Hochfrequenzeisen, wie z. B. Ferrit, vorzugsweise mit- einem spezifischen Widerstand von wenigstens iooo Ohm/cm, insbesondere mehr als 1o5 Ohm/cm.
5. 5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Mittel zur Vorwärmung der Verschmelzungszone in üb- licher Weise, z. B. Gasbrenner oder Heizplatten.