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Verfahren zur Herstellung einer vakuumdichten, isolierenden Verbindung
von metallischen Stromdurchführungen mit metallischen Wandungsteilen von Elektronen-
bzw. elektrischen Entladungsröhren In der Hochvakuumtechnik wird oft Metall mit
Glas verschmolzen mit Hilfe von Maschinen, die .die zu verschmelzenden Werkstücke
in Drehung versetzen und bei denen gleichzeitig die Werkstücke durch geeignete Brenner
erhitzt werden. Durch die Drehung der zu verschmelzenden Werkstücke während ihrer
Erhitzung wird eine gleichmäßige Erhitzung derselben ermöglicht. Außerdem kann durch
Einstellung der Brenner sowohl die Temperatur als auch der Ort der Erhitzung genau
festgelegt werden. So wird eine sichere Verbindung mit Hilfe von Maschinen erreicht,
die sowohl leicht zu bedienen als auch zur Fertigung ;großer Stückzahlen geeignet
sind. Handelt es sich um Glas-Metall-Verschmelzungen, bei denen das Metallvolumen
:gegenüber dem gleichzeitig zu. erhitzenden Glasvolumen klein ist, so bestechen
heute für die Verwendung solcher Maschinen keine Schwierigkeiten. Mit .der fortschreitenden
Entwicklung der Metallröhrentechnik ergab sich immer mehr die Forderung, in metallische
Wandungsteile Stromdurchführungen mit Hilfe von Glas isolierend einzuschmelzen.
Dabei ist die Anwendung maschineller Fertigungsverfahren mit Schwierigkeiten verbunden,
denn das Volumen der .gut wärmeleitenden Metallkörper übertrifft,das des zu verschmelzenden
Glases beträchtlich. Infolge ,der stark voneinander abweichenden Wärmekapazitäten
der
Glas- und Metallteile und der sich daraus ergebenden ungleichmäßigen Wärmeverteilung
können im Glas gefährliche Zugspannungen auftreten. Auch werden die Verschmelzungen
bisher meist in elektrischen oder anderen Ofen vorgenommen, wobei die zu verschmelzenden
Teile zunächst außerhalb des Ofens mit Hilfe von Vorrichtungen in die verlangte
Lage zueinander gebracht und festgehalten werden. Solche Vorrichtungen bestehen
vorzugsweise aus wärmebestähdi:gem Stahl, z. B. Chromstahl, und sind je nach der
Konstruktion der Verschmelzung mehr .oder weniger umfangreich und kompliziert und
besitzen eine große Wärmekapazität, wodurch beim Einschmelzen im Ofen zusätzlicher
Aufwand an Heizenergie notwendig wird. Außerdem muß ein unerwünschtes Verlaufendes
(Glases in hierfür nicht vorgesehene Hohlräume unter Verwendung von geeigneten Einsatzkörpern,
vorzugsweise aus Graphit, verhindert werden. Um solche fehlerhafte Verschmelzungen
zu vermeiden, ist ein erheblicher Arbeits- und Materialaufwand notwendig. Auch kann
bei ungeeigneter Temperaturführung im Ofen unter Umständen ein Haften der Oberflächenschicht
des Glases auf dem (Graphit bei bestimmten Temperaturen, z. B. 85o°, nicht vermieden
werden. Eine solche Verbindung des Graphits mit dem Glas führt wegen der stark voneinander
abweichenden Ausdehnungskoeffizienten von Glas und Graphit beim Abkühlen und Erstarren
des Glasflusses leicht zu Sprüngen und damit zu Undiehtigkeiten.
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Die Erfindung löst nun die Aufgabe durch die Anwendung eines Verfahrens;
bei dem sehr einfache Vorrichtungen ohne Verwendung von Einsatzkörpern aus Graphit
oder ähnlichem Werkstoff gebraucht werden.
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Erfindungsgemäß wird eine vakuumdichte isolierende Verbindung metallischer
Stromndurchführungen, z. B. aus Eisen oder Kupfer, mit metallischen Wandungsteiden,
vorzugsweise aus Eisen oder einer Eisenlegierung, einer Elektronen-oder elektrischen
Entladungsröhre unter Verwendung von Glas als isolierender Zwischenschicht nach
einem Verfahren hergestellt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die metallischen
Teile, die durch einen vorzugsweise ringförmigen Glaskörper voneinander isoliert
sind, mitsamt -diesem in Drehung versetzt und :gleichzeitig durch geeignete Heizelemente,
vorzugsweise Gasbrenner, derartig erhitzt werden, daß der vorzugsweise ringförmi.ge
Glaskörper in zähflüssigem Zustand den Raum zwischen .den metallischen Teilen vakuumdicht
ausfüllt und nach dem Abkühlen des Systems diese Teile isoliert, mechanisch fest
und vakuumdicht miteinander verbunden sind. In den Fig. i und 2 sind solche Glas-Metall-Verschmelzungen
dargestellt. Mit i ist das metallische, etwa eiserne Wandungsteil z. B. eines elektrischen
Gasentladungsgefäßes bezeichnet. 2 ist der verschmolzene Glaskörper und 3 die Stromdurchführung,
z. B. aus Eisen. In Fig. i ist eine Verschmelzung gezeigt, bei der der verschmolzene
(Glaskörper eine nach außen gewölbte Oberfläche hat, während Fi:g. 2 eine sehr flache
Verschmelzung zwischen Glas und Metall zeigt. Eine Verschmelzung nach Fig. 2 hat
eine sehr günstige Form des verschmolzenen Glaskörpers 2, da eine gute Annäherung
an die ideale Druckglasverschmelzung erreicht ist, bei der keine oder nur zulässige
Zugspannungen :im Glas auftreten. An Hand von Fi:g.3 soll das Verfahren näher beschrieben
werden. Auf eine Grundplatte q., vorzugsweise aus wärmebeständigem Stahl, z. B.
Chromstahl, wird der metallische Wandungsteil i unter Zwischenlegung eines wärmebeständigen
Distanzringes 7 aufgesetzt. Die Stromdurchführung 3 wird durch die Mitte der Bohrung
5 des Wandungsteiles i hindurchgeführt und in der Bohrung 6 der Grundplatte q. festgehalten.
Der ringförmige Glaskörper 2: wird. über -die Stromdurchführung 3@ geschoben und
in die Bohrung 5 eingesetzt, so daß er auf der Grundplatte q. direkt aufliegt. Die
Brenner 8 erhitzen das obere Ende :der Stromdurchführung 3 und: das obere Ende :des
ringförmigen Glaskörper s 2. Die Brenner 9 erhitzen den Teil i.
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Die (Grundplatte q. wird während der Erwärmung und während des Einschmelzvonganges
mit den auf- bzw. eingesetzten Teilen in Drehung versetzt, während die Brenner
0 und 9 feststehen., so. daß in jedem Augenblick ein anderes Volumenelement
der Metall- bzw. des (Glaskörpers erhitzt wird, wo-,durch eine gleichmäßige Erwärmung
ermöglicht wird. Der Winkel, unter :dem die feststehenden Brenner 8 und 9 die Teile
i, 3 und 2 erwärmen, kann verändert werden und .damit auch der Ort der Erwärmung.
Die Tdmperatur der Brenner 8 und 9 kann durch Regelung der Gas- und Druckzufuhr
verändert werden. Bei der Erwärmung der zu verschmelzenden Teile wird vor allem
die Stromzuführung 3 an ihrem oberen Ende und der metallische Wandungsteil i in
der Umgebung seiner Bohrung 5 erhitzt. Die Wärme wird am unteren Ende :der Stromzuführung
dadurch schnell abgeführt, @daß diese Stromzuführung durch guten Wärmekontakt in
der Bohrung 6 mit :der Grundplatte q., die genügend Wärmekapazität besitzt, verbunden
ist. Dadurch wird erreicht, daß das obere Ende der Stromzuführung 3 erheblich heißer
ist als ihr unteres Ende und die Glasschmelze deshalb nicht auf die Grundplatte
q. herunterfließt, sondern sich an der Stromdurchführung 3 hochzieht. Durch geeignete
Temperaturführung während des Einschmelzprozesses, die durch Verstellbarkeit der
Brenner 8 und 9 in der Vertikalen nach oben und unten und durch Regelung der Gas-
und Luftzufuhr möglich ist, kann die Wölbung des verschmolzenen Glaskörpers reguliert
werden. Durch die Veränderung des zu verschmelzenden Glasvolumens kann die Höhe
der überwölbung des metallischen Wandungsteiles i durch den Glasfluß auf seiner
Ober- bzw. Unterseite eingestellt werden. Durch das Verfahren gemäß der Erfindung
kann eine Einschmelzung gemäß Fig. 2 hergestellt werden. Bei geeigneter Temperaturführung
besteht keine Gefahr der Benetzung :der Grundplatte q. durch den zähflüssigen Glasfluß
des erhitzten Glaskörpers
z, und dadurch kann auf jede Zwischenschicht
aus einem hochwärmebeständigen Material, z. B. aus Graphit, zwischen Grundplatte
q. und lern vorzugsweise ringförmigen Glaskörper 2 verzichtet werden. Die Gefahr
des Auftretens gefährlicher Risse in dem verschmolzenen Glaskörper durch Haftung
zwischen Glas und Graphit im warmen Zustand und nachfolgende Abkühlung ist dadurch
vermieden.