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Verfahren zum Verschmelzen eines gläsernen Tellerfußes mit dem Kolben
eines elektrischen Entladungsgefäßes, insbesondere einerRundfunkröhre Der Fuß handelsüblicher
elektrischer Entladungsgefäße, wie insbesondere Rundfunkröhren, besteht häufig aus
einer Glasscheibe, durch die die Stromzuführungen für die Elektroden hindurchgeschmolzen
sind. Die äußeren Enden ,der Stromzuführungen sind dabei oft stark ausgebildet und
dienen gleichzeitig als Kontaktstifte; in diesem Fall muß auch der Fuß dick und
stark sein, um die Stromzufiihrungen halten zu können. Es ist nun schwierig, derartige
Füße mit dem Kolben so zu verschmelzen, daß in der verhältnismäßig großen Glasmasse
des Fußes oder in den benachbarten Teilen des Kolbens keine unzulässigen Spannungen
auftreten. Insbesondere ist es schwierig, in der Massenherstellung dann gute Verschmelzungen
zu erhalten, wenn schnell gearbeitet werden soll. Infolge von Sprüngen während oder
nach dem Verschmelzen werden viele schadhafte Röhren erhalten.
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Aufgabe der Erfindung ist .es, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung
dichter und widerstandsfähiger Verschmelzungen zwischen einem Glasfuß und dem Kolben
zu erhalten, bei dem keine unzulässigen Spannungen auftreten.
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Die Erfindung besteht in einem Verfahren zum Verschmelzen eines gläsernen
Tellerfußes mit dem Kolben eines elektrischen Entladungsgefäßes, insbesondere einer
Rundfunkröhre, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß der Tellerfuß vorgewärmt
und
während des Verschmelzens seines Randes -mit dem Kolben in der Mitte von einer unterhalb
der Deformationstemperatur des Glases liegenden Temperatur gehalten wird.
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c Ein Ausführungsbeispiel für den Gegenstand der Erfindung ist in
den Abbildungen dargestellt.
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Der Kolben i einer Rundfunkröhre ist gemäß Abb. r derart- über die
Elektrodenanordnung 2 herübergeschoben, daß sich der untere Rand des Kolbens in
der Nähe des Scheibenfußes 3 befindet. Vorzugsweise überlappt die Kante den Fuß
etwas, wenn es auch möglich ist, die Kante auf die Oberseite des Fußes aufstoßen
zu lassen. Die Kontaktstifte q., die in einem Kreis angeordnet und dicht in den
Fuß eingeschmolzen und an die ihnen zugeordneten Elektroden des Systems :2 angeschlossen
sind, sind in Löcher oder Bohrungen im oberen Ende der Spindel 5 eingesetzt. Der
Kolben wird durch die biegsamen Abstandshalter 6 der Elektrodenanordnungen oder
im Bedarfsfall durch besondere Halter axial mit der Spindel 5 gehalten. Gasbrenner
7 sind vorgesehen und auf die Außenseite des Kolbens gegenüber der Kante des Fußes
gerichtet; zur Erzielung einer gleichmäßigen Erhitzung ist es zweckmäßig, die Spindel
umlaufen zu lassen. Die Spindel wird durch Brenner 8 auf eine Temperatur erhitzt,
die zweckmäßig unterhalb 300° oder unterhalb der Deformat.ionstemperatur des Glases
liegt, um auf diese Weise den Fuß durch Strahlung vor dem Eintritt in die Flammenzone
vorzuwärmen. Gute Ergebnisse wurden mit einer Spindeltemperatur von 26o° erhalten.
Auf diese Weise wird eine unzulässig plötzliche Erhitzung des Fußes beim Eintritt
in die Flammenzone vermieden. Die Schnelligkeit der Herstellung der Röhre kann noch
weiter durch Vorheizen des Fußes erhöht werden. Durch Erhitzen des Fußes auf angenähert
die Spindeltemperabur, z. B. 26d°', kann erreicht werden; daß die scharfen Einschmelzflammen
sehr schnell nach dem überschieben des Kolbens über den Fuß angewandt werden können.
Während die Kante des Fußes auf die Verschmelzungstemperatur erhitzt wird, kühlt
man nun den Mittelteil des Glasfußes. Dabei ist es zweckmäßig, auch die verhältnismäßig
großen Metallmassen der Kontaktstifte unterhalb der Glasverschmelzungstemperatur
zu halten. Auf diese Weise wird verhindert, daß die Temperatur der Kontaktstifte
und des Mittelteils des Fußes über die Vorheiztemperatur gesteigert werden,. wenn
die Einschmelzflammen auf die Teile einwirken. Beim üblichen Weichglas, z. B. Bleiglas,
ist diese Temperatur vorzugsweise bei 3od°'oder niedriger, so daß s.i-ch als:o@
die Teile unterhalb der Deformationstemperatur des Glases befinden: Infolge des
Einstelleis der Temperatur des Mittelteils der Scheibe und der Kontaktstifte kann
die Verschmelzungsstelle schnell erhitzt und abgekühlt werden, wobei dem Glas derartige
@emperaturänderungen aufgezwungen werden, daß das Glas unter normalen Verhältnissen
springen würde. Auf diese Weise wird die Oxydation der Metallteile, die mit den
Kontaktstiften verbunden sind, herabgesetzt. Der zweckmäßigste Weg zur Kühlung ,der
Fußmitte -und der Kontaktstüfte ist das Anblasen der Fußmitte mit Luft, deren Temperatur
nur wenig über Raumtemperatur liegt; die Luft wird durch eine Bohrung 9 in der Achse
der Spindel 5 hindurchgeführt. Es ist auch möglich, den Fuß durch mechanischen Kontakt
der Fußmitte mit. der Spindel oder durch Anblasen der unteren Enden der Kontaktstifte
zu kühlen. Es wurde festgestellt, daß .die Verteilung von Druck- und Zugspannungen,
deren Verlauf in der Spannungsoptik gewöhnlich durch isokline Linien dargestellt
wird, die im vorliegenden Fall konzentrisch zur Fußmitte verlaufen und gegenüber
den Kontaktstiften etwas gewellt sind, durch Einstellen der Einschmelzflammen und
der Luftzuführung zur Fußmitte nach Bedarf eingestellt werden kann; außerdem ist
es möglich, die Art der Spannungen in der Einschmelzregion selber zu beeinflussen.
Bei der Massenherstellung bewährte es sich besonders, die Flammen- und die Luftzufuhr
so einzustellen, daß an der Außenkante des Fußes eine neutrale Zone oder eine Zone
geringer Druckspannungen entstand.
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Die in den Abb. i bis 3 dargestellten Röhren, - sogenannte Miniaturröhren,
wurden beispielsweise in einer Zahl von 6oo oder mehr in der Stunde auf einer üblichen
Einschmelzmaschine mit sechzehn Stellungen hergestellt. Kolben und Fuß dieser Röhren
können aus handelsüblichem Bleiglas bestehen; solches Glas hat eine Wärmeausdehnung
von etwa 9,6 - 1o-6. Die Füße hatten sieben Kontaktstifte von i mm Durchmesser,
die auf einem Kreis von etwa 1o mm Durchmesser angeordnet waren und aus Chromeisen
mit einer Wärmeausdehnung von 1o,5 - 1o-6 bestanden. Der Glaskolben hatte einen
Durchmesser von etwa 17 mm, eine Länge von etwa 40 mm und eine Wandstärke von o,5
bis 0,75 mm, während der Glasfuß etwa 2,5 mm stark war.
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Für ein solches Anwendungsbeispiel wird im folgenden ein Einschmelzverfahren
angegeben, das sich besonders bewährte. Es zeigte sich, daß für jeden Brennerslatz
-die Spannungsverteilung im Glas von der Zuführung an Kühlluft abhängig ist. Die
übliche Einschmelzmaschine mit sechzehn Stellungen wurde bei dem Verfahren benutzt,
und die Spindeln wurden 7 Sekunden in jeder Stellung gehalten. Dabei rotierten die
Spindeln, sobald sie ; sich vor den Flammen befanden, und als Brenngas wurde handelsübliches
Leuchtgas benutzt. In den Stellungen i, 2 und 3 wird die Elektrodenanordnung auf
die Spindel aufgesetzt und der Glaskolben in die Stellung gemäß Abb. i gesenkt:
In der Stellung q. wird .die Spindel etwa 2o mm unter ihrem Ende mit scharfen Flammen
geheizt, die einen Kegel von 2S-mm. Länge haben und um 150 abwärts gerichtet sind;
wenn ein besonderer Halter für den Kolben benutzt wird, ist es zweckmäßig, auch
diesen zu heizen. In der Stellung 5 wird das Heizen fortgesetzt, um die Temperatur
der Spindel auf etwa 270° zubringen; gleichzeitig wird der Kolben unmittelbar oberhalb
des Fußes mit einer mittelscharfen Flamme von 22 mm Kegellänge oder mit einem Fischschwanzbrenner
mit horizontaler
Ebene vorgewärmt. In der Stellung 6 wird die untere
Kante des Kolbens mit einer scharfen Flamme durch drei außenstehende Brenner geheizt,
wobei die Flammen einen Kegel von etwa 37 mm Länge haben. In der Stellung 7 wird
das Erhitzen des unteren Randes des Kolbens mit drei scharfen Flammen von 4o mm
Konuslänge fortgesetzt, wobei die Flammen gegen den Rand des Fußes gerichtet sind.
Gleichzeitig wird Luft von Raumtemperatur durch die Bohrung 9 in einer Menge von
etwa 300 1 in der Stunde zugeführt, wobei diese Menge bei Atmosphärendruck
gemessen ist. Die Temperatur dieser Luft ist beim Auftreffen auf den Fuß im allgemeinen
etwas oberhalb der Heiztemperatur. In der Stellung 8 werden dieselben Flammen wie
in der Stellung 7 benutzt, und die Luftmenge steigt auf 4oo 1 in der Stunde. In
dieser Stellung ist der Rand des Kolbens genügend weich, um mit dem Rand des Fußes
zu verschmelzen:. In den Stellungen 8 und 9 wird die Luftzuführung weiter auf 6oo
1 je Stunde erhöht, während die Flammen fortgenommen werden; andererseits wird jetzt
Luft von einem geeigneten Druck dem Innern des Kolbens durch das Pumprohr io zugeführt,
um das weiche Glas an der Verschmelzungsstelle und oberhalb der Verschmelzungsstelle
zu formen. In der Stellung 9 wird der Fuß durch Zuführung von 2ooo 1 Luft in der
Sekunde gekühlt. In der Stellung io wird die Kühlung mit einem Luftstrom von i4oo
1 in der Stunde fortgesetzt. In der Stellung i i wird mit einer mittleren Flamme
von 9 mm Konuslänge, die etwa 30° Öffnungswinkel aufweist und gegen die Verschmelzung
gerichtet ist, getempert, während die Kühlluftzuführung iioo 1 in der Stunde beträgt.
In dieser Stellung kühlt die Verschmelzung auf helle Rotglut ab. In der Stellung
i2 wird wieder eine Temperflamme wie bei der Stellung i i benutzt, und die Luftzuführung
wird auf iooo 1 in der Stunde herabgesetzt. Hier hört die Verschmelzung auf, sichtbar
zu glühen. In der Stellung 13 werden weder Luft noch Flammen gegen das Glas gerichtet;
jedoch wird die Spindel mit scharfen Flammen erwärmt. In der Stellung 14 werden
alle Flammen und jede Luftzufuhr fortgenommen. Wenn die Spindel in die Stellung
15 gelangt, wird die Röhre hochgehoben, so daß die Kontaktstifte nicht mehr in die
Spindel eingreifen, und in der Stellung 16 wird die Röhre ausgeworfen.
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Anschließend wird die Röhre entgast, gepumpt und abgeschmolzen. Das
Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit und vermeidet
das Auftreten schädlicher Spannungen.