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Verfahren zur Herstellung von Glasmetallverschmelzungen Die Erfindung
bezieht sich auf Glasmetallverschmelzungen, wie sie insbesondere für Durchführungen
elektrischer Entladungsgefäße, beispielsweise für die Elektrodeneinführungen der
Anoden oder Kathoden dieser Entladungsgefäße verwendet werden. Derartige Glasmetallverschmelzungen
können in der Weise hergestellt werden, daß ein vorgeformter Glaspfropfen in ein
Metallrohr gesteckt und während des Erhitzungsvorganges mit Hilfe einer Einschmelzform
in der richtigen Lage gehalten wird. Die Form muß so ausgebildet sein, daß während
des Einschmelzens der Glaspfropfen nicht herausfließen kann, daß dieser Pfropfen
aber auch nicht an der Form haftenblebt. Aus diesem Grunde besteht die Form entweder
ganz oder nur an den mit dem Glas in Berührung stehenden Flächen aus Graphit. Beim
Einschmelzen verbrennt der Graphit an der Oberfläche, so daß im allgemeinen Glas
und Graphit nicht aneinanderhaften. Wegen dieser Verbrennung ist für jede Einschmelzung
ein neuer Graphtkörper nötig, was einen nachteiligen Zusatzaufwand an Werkstoff
und Arbeit mit sich bringt. Die Graphitformkörper in den Einschmelzformen haben
den weiteren Nachteil, daß bei der Einschmelzung schmaler Glasringe mit großem Durchmesser,
wie sie beispielsweise bei Kathodeneinschmelzungen größerer Entladungsgefäße vorkommen,
durch den notwendigerweise genau passenden Graphitkörper schädliche Glasspannungen
erzeugt werden können, die zu feinen
Haarrissen an der Glasoberfläche
führen. Solche Risse können sich nach einiger Zeit von selbst ausweiten, so daß
der Glaskörper springt und die Einschmelzung unbrauchbar wird. Stellt man den Graphit
mit größerer Toleranz her, so fließt das Glas in die Spalten, was ebenfalls leicht
zu Rissen oder Sprüngen führt.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Glasmetallverschmelzungen,
bei dem die bisher übliche Technik der Graphitunterlage und damit die geschilderten
Nachteile des Herstellungsverfahrens vermieden werden. Gemäß der Erfindung werden
die miteinander zu verschmelzenden Formstücke während der Herstellung der Glasmetallverschm-elzung
zeitlich nacheinander in wechselnde Raumlagen gegenüber der Richtung der Schwerkraft
gebracht. Die Formstücke werden somit während der Zeit, in der sie in dem Ofenraum
der für die Herstellung der Einschmelzung erforderlichen Temperatur ausgesetzt werden,
relativ zur Richtung der Schwerkraft nacheinander in wechselnde Raumlagen gebracht.
Es wird dadurch erreicht, @daß die Erdschwere keine unzulässigen Verformungen des
beim Erhitzen erweichenden Glases hervorrufen kann. Weitere Vorteile. des Verfahrens
und Einzelheiten für seine Durchführung ergeben sich aus der Beschreibung der Zeichnungen.
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In den Fig. i und 2 sind zwei. Beispiele für Glasmetallverschmelzungen
angegeben, wie. sie bei Durchführungen elektrischer Entladungsgefäße vorkommen.
In Fig. i besteht die Einschmelzung aus einem Eisenring i und einem von ihm umschlossenen
Glaspfropfen 2. An der Berührungsfläche zwischexi dem Eisenring und dem Glaspfropfen
befindet sich eine Emailleschicht 3, die vor der Herstellung der Einschmelzung,
d. h. vor dem Erhitzen des Glases, auf den Eisenring aufgebracht wird und die Versbindung
zwischen Glas und Eisen erleichtern bzw: verbessern soll. Der Glaspfropfen 2, wird
während der Herstellung der Verschmelzung durch einen Graphitkörper q. in der gezeichneten
Raumlage gehalten. Die verwendete Glassorte kann dabei vorteilhafterweise einen
kleineren Ausdehnungskoeffizienten haben als Eisen, so daß nach erfolgter Abkühlung
das Glas unter hohen radialen Druckspannungen steht (Druckglaseinschmelzung) .
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Fig. 2 zeigt eine ringförmige Einschmelzung, die vorteilhaft ebenfalls
als sogenannte. Druckglaseinschmelzung hergestellt wird. Das bedeutet also, daß
bei dieser Einschmelzung die beteiligten Werkstoffe so gewählt und so bemessen werden,
daß der Glasring nach der Herstellung und Abkühlung dauernd einer bestimmten Druckbeanspruchung
ausgesetzt ist, Bei dieser Einschmelzung liegt zwischen zwei zylindrischen Formstücken
5 und 6, von denen das äußere 6 aus gewöhnlichem Eisen, das innere dagegen aus Chromeisexi,
- d:-h. einer Eisensorte bestehen kann, deren Ausdehnungskoeffizient dem des Glases
angepaßt ist. Zwischen beiden liegt der Glasring 7, der wiederum unter Zwischenschaltung
von Emailleschichten 8 und 9 mit dem Eisen verbunden wird. Ein Ring io aus Graphit
hält den Glasring 7 während der Herstellung der Verschmelzung in der gezeichneten
Raumlage.
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In den Fig. 3 und q. sind nun zwei Öfen dargestellt, welche zur Durchführung
des Verfahrens nach der Erfindung verwendet werden können. Der Ofen nach Fig. 3
besteht im wesentlichen aus einem Rohr i i, das außen von einer Heizwicklung 12
umgeben ist. Im Inneren des Ofenrohres i i befindet sich ein spindelförmiger Tragkörper
13, der in den beiden Verschlußstücken 1q. und 15 des Ofens,drehbar gelagert
ist und von außen her, beispielsweise über eine Treibscheibe 16, von irgendeiner
geeigneten Antriebsvorrichtung in Drehbewegungen versetzt werden kann. In dem Ofenraum
ist auf der Spindel 13 eine Reihe von Glasringverschmelzungen befestigt, die ähnlich
der Verschmelzung nach Fig. 2 aufgebaut sind. Stützringe aus Graphit, wie sie nach
den Fig. i und 2 bei bekannten Verfahren angewendet werden, fallen bei dem Ofen
nach Fig. 3 fort. Die. Formstücke,der Glasmetallverschmelzung sind statt dessen
hilfsweise aneinander befestigt, damit sie vor der Fertigstellung der Verschmelzung
ihre Raumlage behalten. Für diese Befestigung gibt es verschiedene Möglichkeiten.
Man kann entweder in einem Vorofen die radial stehende Einschmelzung so weit vorerhitzen,
daß die Emailleschichten, welche in den Fig. i und 2 mit 3 bzw. 8, 9 bezeichnet
sind, so weit zum Schmelzen gebracht werden, daß der Glaspfropfen oder- Glasring
am Metallring festklebt. Eine andere Möglichkeit, die in Fig. 3 angedeutet ist,
besteht darin,- daß die zu der Einschmelzung gehörigen Formstücke, also beispielsweise
der Glasring oder der Metallring oder beide, leicht konisch ausgebildet werden,
so daß beide Teile mechanisch aneinanderhaften und sich während des Einbaues in
den Ofen nicht voneinander lösen können.
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In Fig. q. ist ein ähnlicher Ofen dargestellt, nur mit dem Unterschied,
daß hier der ganze Ofen um eine Achse 17 gedreht werden kann, die etwa durch den
Schwerpunkt des Ofens geht. Im übrigen sind auch hier die Formstricke der Verschmelzung
auf einer Spindel z8 befestigt, welche in der Längsachse, des Ofenraumes angebracht
ist. Bei beiden Ausführungsformen der Fig. 3 und q. sind irgendwelche Haltevorrichtungen,
beispielsweise Muttern i9 oder Tragschefben 2o vorgesehen, durch die die Formstücke
.der Glasmetallverschmelzung auf den Spindeln 13 b.zw. 18 festgehalten werden.
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Die in der oben angegebenen Weise vorbereitete Glasmetallverschmelzung-wird
in den Ofen gebracht und dort so weit niedergeschmolzen, daß eine innige Verbindung
zwischen Glas und Metall eintritt. Sobald nun das Glas beginnt, sich unter der vVirkung
der Schwerkraft nach unten zu senken, wird die Verschmelzung durch eines der bei
den Fig. ,3 und q. angegebenen Mittel in eine andere Raumlage gebracht. Die Werkstücke
werden entweder, wie bei Fig. 3, innerhalb des Ofens gedreht, oder es. wird, wie
bei Fig. q., 'der ganze Ofen gedreht. Dieses Spiel wird so oft wiederholt, bis eine
gute Durchschmelzung eingetreten ist. Es wird
auch während des Abkühlens
zweckmäßig so lange fortgesetzt, bis das Glas in seinen spröden Zustand übergegangen
ist und der Schwerkraft nicht mehr folgen kann.
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Die Art und Weise, wie die Formstücke während des Herstellungsverfahrens,
d. h. während des Erhitzens im Ofen gedreht werden, richtet sich nach den jeweils
durch die Art der Einschmelzung und den Bau des Ofens gegebenen Verhältnissen. Die
Formstücke können entweder in regelmäßigen Zeitabständen von einer Raumlage in die
andere gebracht werden, man kann die Formstücke aber auch dauernd gleichmäßig drehen.
Bei der Anordnung nach Fig.3 kann dabei die Umdrehungsgeschwindigkeit so hoch gesteigert
werden, daß die Schwerkraft vollständig durch Zentrifugalkräfte aufgehoben wird.
In jedem Fall wird es zur Feststellung der günstigsten Zeit-Temperatur-Bewegungs-Funktion
zweckmäßig sein, für die Erst-. ausführung von neu konstruierten Einschmelzungen
Schaufenster in die Ofenwandung einzusetzen, wie dies bei dem Ofen nach Fig. q.
bei 21 angedeutet ist. Das Werkstück kann dabei außerdem noch beleuchtet -werden,
um die Bewegung des Glases innerhalb des Glasringes genau beobachten zu können.
Bei der Reihenherstellung erprobter Einschmelzungen werden derartige Beobachtungen
nicht mehr notwendig' sein. Der Bewegungsvorgang kann nach einem vorbestimmten Plan
selbsttätig abgewickelt werden.
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Die in den Fig. 3 und q. .dargestellten Öfen und die an ihnen vorgesehenen
Mittel zur Drehung der Formstücke sind lediglich als Ausführungsbeispiele der Erfindung
anzusehen. Ohne an dem Grundgedanken der Erfindung etwas zu ändern, können sowohl
der Ofen als auch die Vorrichtungen zur Befestigung und Drehung der Formstücke anders
ausgebildet werden. Wesentlich ist nur, daß Mittel vorgesehen sind, durch die die
Formstücke, welche miteinander verschmolzen werden sollen, während des Erhitzens
in irgendeiner Weise ihre Raumlage wechseln können, damit das zu der Verschmelzung
gehörige Glas seine Raumlage beibehält, ohne daß dazu Stützkörper erforderlich sind.
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Ein wesentlicher Vorteil des Verfahrens nach der Erfindung besteht
noch darin, daß Glasverschmelzungen, wie sie beispielsweise in den Fig. i und 2
dargestellt sind, nach ihrer'Fertigstellung nicht wie bisher an der Stelle, an der
der Graphitkörper sich befand, eben und an der gegenüberliegenden Stelle des Glaspfropfens
konkav sind, sondern daß auf beiden Seiten des Glaspfropfens nach der Fertigstellung
der Verschmelzung das Glas die gleiche konkave Form annimmt, d. h. an beiden Seiten
des Glaspfropfens geht der Glaskörper mit einem verhältnismäßig großen Krümmungsradius
allmählich in die Fläche des an ihm haftenden Eisenringes über. Es werden dadurch
Randspannungen vermieden. Schließlich hat die Tatsache, daß das Glas während der
Herstellung nicht. mit einem Fremdkörper in Berührung steht, den Vorteil, daß der
Glaspfropfen durchscheinend bleibt, während bei den bekannten Herstellungsverfahren
die mit dem Graphitkörper in Berührung befindliche Seite des Glaspfropfens eine
mehr oder weniger starke Mattierung aufweist.