NL1019651C2 - Soldeerring voor vervaardigen van vacuümbuis, en werkwijze voor het vervaardigen van een dergelijke soldeerring en van een vacuümbuis. - Google Patents

Description

Soldeerring voor vervaardigen van vacuümbuis. en werkwijze voor het vervaardigen van een dergeliike soldeerring en van een vacuümbuis.

De uitvinding heeft betrekking op een soldeerring voor gebruik bij het 5 vervaardigen van een vacuümbuis, en een werkwijze voor het vervaardigen van een dergelijke soldeerring. Meer in het bijzonder heeft de onderhavige uitvinding betrekking op een soldeerring voor het verbinden van twee onderdelen van een vacuümbuis, waarbij de soldeerring een verbindingsdeel omvat dat soldeermateriaal omvat voor het vormen van een luchtdichte verbinding tussen de twee onderdelen.

10 Verder heeft de onderhavige uitvinding betrekking op een werkwijze voor de vervaardiging van een vacuümbuis en meer in het bijzonder op het aan elkaar verbinden van de verschillende onderdelen voor de vacuümbuis. Het aan elkaar verbinden van de onderdelen gebeurt met behulp van een hardsoldeer dat tussen de verbindingsplaatsen wordt aangebracht.

15 Een soldeerring voor gebruik bij het vervaardigen van een vacuümbuis is bekend uit Duitse octrooiaanvrage DE-OS-39 31 774. Dit document beschrijft een vacuümbuis, waarbij tussen het keramische huis en een eindkap een soldeerring wordt geplaatst voor het maken van een luchtdichte verbinding daartussen.

Voor het aan elkaar solderen van onderdelen is het met name bij het bevestigen 20 van eindkappen aan een keramisch huis van belang dat die eindkappen goed gecentreerd aan het huis worden bevestigd. Wanneer dat niet het geval is dan bestaat er een mogelijkheid dat de afstanden tussen spanningvoerende delen niet meer voldoende is en kan er een elektrische doorslag tussen die delen plaats vinden. Ook kunnen er grote mechanische spanningen ontstaan die een falen van het keramiek tot gevolg 25 kunnen hebben.

Om de onderdelen voor het solderen op de juiste wijze gecentreerd te houden worden deze met behulp van mallen bij elkaar gehouden. De aldus samengestelde vacuümbuis wordt in een oven geplaatst waarna achtereenvolgens met behulp van een vacuümpomp het gewenste vacuümniveau wordt bereikt en door verhitting het 30 soldeermateriaal tot smelten wordt gebracht zodat na afkoeling een vacuümbuis met het gewenste vacuüm wordt verkregen. Zowel het aanbrengen als daarna weer verwijderen van de mallen moet met de hand gebeuren. Het gebruik van mallen betekent daarmee echter dat deze werkwijze niet alleen arbeidsintensief was, maar ook dat er minder $019651« 2 samengestelde vacuümbuizen gelijktijdig in de oven vervaardigd kunnen worden en dat er vanwege de warmtecapaciteit van de mallen meer energie nodig is om de gewenste temperatuur te bereiken. Hierdoor wordt de uiteindelijke kostprijs van op een dergelijke wijze vervaardigde vacuümbuizen erg hoog.

5 Daarnaast betekent het gebruik van mallen dat er uitzettingsverschillen optreden omdat de mallen meer uitzetten dan het keramiek van de vacuümbuizen. Bij de gebruikelijke soldeertemperaturen zal dat een speling tot gevolg hebben van 0,5 a 1 mm. Deze speling komt boven op de andere toleranties die gebruikelijk zijn en veroorzaakt dus een verdere verslechtering van de centrering van de onderdelen.

10 Uit de Duitse octrooiaanvrage DE-OS 36 28 174 is een werkwijze bekend waarbij het gebruik van mallen is vermeden door het keramisch huis van de vacuümbuizen te voorzien van een inwendige centreerrand. Alhoewel de nadelen van de werkwijze met mallen zich hierbij niet meer voordoen, maakt een dergelijke centreerrand het keramisch huis echter extra duur waardoor dus ook de kostprijs van de totale 15 vacuümbuis ongunstig beïnvloed wordt.

Om het gebruik van een centreerrand in het keramisch huis te vermijden wordt in genoemde publicatie vervolgens voorgesteld om bepaalde onderdelen een zodanige vorm te geven dat met die onderdelen de gewenste centrering wordt bereikt. Door de speciale vormgeving worden echter de productiekosten voor die onderdelen hoger en 20 zal ook dat de kostprijs voor de vacuümbuis verhogen.

In het eerder genoemde DE-OS 39 31 774 is eveneens een oplossing bekend waarin de onderdelen zodanig gevormd zijn dat daarmee de gewenste centrering kan worden bereikt. Een bijkomend nadeel van dergelijke oplossingen is dat door het fysieke contact tussen de onderdelen en de binnenkant van het keramisch huis de 25 veldsterkte ongunstig wordt beïnvloed waardoor ook de axiale afmetingen van de vacuümbuis groter moeten worden. Ook zal ervoor gezorgd moeten worden dat de door de centrering in het keramisch huis opgewekte wrijvingskrachten niet zodanig groot zijn dat daardoor het probleem ontstaat dat het betreffende onderdeel bij het smelten van het soldeer wordt tegengehouden en niet voldoende contact kan maken met het 30 andere verbindingsvlak waardoor de verbinding niet voldoende sterk is.

Doel van de uitvinding is nu om een soldeerring en werkwijze voort het vervaardigen van een vacuümbuis te verschaffen waarbij de genoemde nadelen worden 1019651» 3 vermeden en waarmee een vacuümbuis wordt verkregen tegen een aanmerkelijk lagere kostprijs.

Hiertoe wordt volgens de onderhavige uitvinding een soldeerring van de bij aanhef gedefinieerde soort verschaft, waarbij de soldeerring verder ten minste één 5 centreerdeel omvat, waarbij het centreerdeel ten minste één eerste uitsteeksel heeft dat zich aan één zijde van het verbindingsdeel in hoofdzaak in een axiale richting van de soldeerring uitstrekt en ten minste één tweede uitsteeksel dat zich in een tegenovergestelde richting uitstrekt voor het centreren van de twee onderdelen ten opzichte van elkaar. De twee onderdelen van de vacuümbuis worden bijvoorbeeld 10 gevormd door een eindkap en een huis omvatten. De eindkap kan van een elektrisch geleidend materiaal zijn en het huis van een keramisch materiaal.

Met een dergelijke soldeerring is het mogelijk om de te verbinden onderdelen van een vacuümbuis zonder een extra of aparte bewerking samen te stellen en te solderen en de soldeerring zorgt daarbij tevens voor de gewenste centrering van de onderdelen.

15 Het verbindingsdeel is zodanig gevormd en gedimensioneerd dat daarmee een verbinding met een voldoende mechanische sterkte tussen de te verbinden delen wordt verkregen en het ten minste ene centreerdeel heeft daarbij slechts de functie om de te verbinden delen op een eenvoudige maar juiste wijze te kunnen samenstellen en ten opzichte van elkaar te centreren en te fixeren. Door de soldeerringen op de binnenzijde 20 van het bijvoorbeeld het huis van keramiek te centreren zullen deze zich tijdens het opwarmen als gevolg van de ongelijke uitzetting, vastdrukken tegen de binnenkant van het keramiek. Bij de gehanteerde soldeertemperatuur wordt daarmee een nauwkeuriger centrering bereikt.

In een uitvoeringsvorm ligt het ten minste ene eerste uitsteeksel aan een 25 binnenrand van de soldeerring en het ten minste ene tweede uitsteeksel aan een buitenrand van de soldeerring. Deze uitvoeringsvorm is eenvoudig te vervaardigen uit bestaande soldeerringen, bijvoorbeeld door het (gedeeltelijk) ombuigen van de rand van de soldeerring of het uitknippen of stansen van de uitsteeksels uit de rand en deze vervolgens om te buigen.

30 In een verdere uitvoeringsvorm strekken het ten minste ene eerste en/of tweede uitsteeksel zich uit over de gehele omtrek van de soldeerring. Een dergelijke ring kan op eenvoudige wijze worden vervaardigd uit een vlakke soldeerring van de juiste diameter. De breedte van de ring is daarbij ongeveer 50% groter dan de breedte die 1019651* 4 normaal gehanteerd wordt en de dikte is dan ca. 50% geringer dan de normaal gehanteerde dikte. Het ten minste ene eerste en/of tweede uitsteeksel kan dan bijvoorbeeld gevormd worden door het omzetten van de rand van de soldeerring.

Een verder aspect van de onderhavige uitvinding betreft een werkwijze voor het 5 vervaardigen van een soldeerring volgens de onderhavige uitvinding omvattende de stappen van het vormen van het ten minste ene centreerdeel door ombuigen van ten minste een gedeelte van de binnen- en buitenrand van een soldeerring. Dit is met name toepasbaar op reeds bestaande soldeerringen. Door het vormen van de uitsteeksels dient wel de grootte (buiten- minus binnendoorsnee) groter te worden gekozen.

10 Tevens kan de werkwijze voor het vervaardigen van de soldeerring de stap omvatten van het stansen van ringen met een vooraf bepaalde binnen- en buitendiameter uit een bandvormig stuk soldeermateriaal. In een verdere uitvoeringsvorm kan het stansen en het vormen gelijktijdig plaatsvinden, bijvoorbeeld door middel van een volgstempel. De opstaande randen kunnen dan door omzetten 15 worden aangebracht. Het bandmateriaal dat overblijft kan worden hergebruikt door het opnieuw te smelten en uit te walsen.

Een nog verder aspect van de onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een vacuümbuis, omvattende de stappen van het los samenbouwen van ten minste een huis, twee eindkappen, en twee soldeerringen 20 volgens de onderhavige uitvinding, waarbij de soldeerringen tussen het huis en de twee eindkappen worden geplaatst; het in een vacuüm brengen van de los samengebouwde vacuümbuis; en het verhitten van de los samengebouwde vacuümbuis tot een temperatuur waarbij de soldeerringen smelten en respectieve luchtdichte verbindingen vormen tussen het huis en de respectieve eindkappen van de vacuümbuis, waarbij de 25 soldeerringen zorgdragen voor het centreren van de eindkappen ten opzichte van het huis. Met deze werkwijze is het mogelijk om op een zeer goedkope en efficiënte wijze vacuümbuizen te vervaardigen. Verder wordt een nauwkeurige en eenvoudige centrering van de verschillende onderdelen ten opzichte van elkaar verkregen.

De onderhavige uitvinding wordt hierna aan de hand van enkele 30 uitvoeringsvormen in meer detail toegelicht met verwijzing naar de bijgevoegde tekening.

Fig. 1 toont een gedeeltelijke doorsnede van een vacuümbuis met daarin de soldeerring volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding; 1019651* 5

Fig. 2 toont een bovenaanzicht van een soldeerring volgens een eerste uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding;

Fig. 3 toont een doorsneeaanzicht van de soldeerring langs de lijn III-III van Fig.

2; 5 Fig. 4 toont een bovenaanzicht van een soldeerring volgens een tweede uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding; en

Fig. 5 toont een gedeeltelijke dwarsdoorsnede van de' soldeerring van Fig. 4 langs de lijn V-V.

In Fig. 1 is een gedeeltelijke dwarsdoorsnede getoond van een samenbouw van 10 een huis 10, eindkap 11 en soldeerring 12, die gebruikt worden om een vacuümbuis te vervaardigen, bijvoorbeeld voor een elektrische vacuümschakelaar. De vacuümbuis is axisymmetrisch en omvat in het algemeen twee eindkappen 11, een aan elk uiteinde van het cilindervormige huis 10. Het huis 10 is vaak van een keramisch materiaal dat een ander uitzettingscoëfficiënt heeft dan het elektrisch geleidend materiaal van de 15 eindkap 11. Voor een goede werking van de vacuümbuis, dienen de eindkap 11 en huis 10 zeer nauwkeurig ten opzichte van elkaar gecentreerd te zijn. Met de getoonde uitvoeringsvorm van de soldeerring 12 wordt dit bereikt door een door uitsteeksels 13, 14 aan de buiten-, respectievelijk binnenrand van de soldeerring 12 gevormd centreergedeelte van de soldeerring 12.

20 Voor het vervaardigen van de vacuümbuis, wordt de los samengebouwde set van huis 10, eindkapppen 11, soldeerringen 12 en overige onderdelen van de vacuümbuis in een vacuüm gebracht, bijvoorbeeld een vacuümkamer. Hierna wordt het geheel verhit, zodat de soldeerringen 12 smelten en een luchtdichte verbinding vormen tussen het huis 10 en de eindkappen 11. Tijdens het opwarmproces zal de soldeerring 12 zich door 25 uitzetting vastdrukken tegen de binnenkant van het (keramische) huis 10. Hierdoor wordt een nauwkeurige centrering bereikt van de eindkappen 11 ten opzichte van het huis 10.

In Fig. 2 en 3 is een eerste uitvoeringsvorm getoond van een soldeerring 12 volgens de onderhavige uitvinding. In het bovenaanzicht van Fig. 2 is te zien dat de 30 soldeerring 12 aan de buitenrand twee uitsteeksels 13 heeft en aan de binnenrand twee verdere uitsteeksels 14. Zoals te zien is in het doorsneeaanzicht in Fig. 3, strekken de uitsteeksels 13 en de verdere uitsteeksels 14 zich uit in tegenovergestelde richting, in if019651" 6 hoofdzaak parallel aan de as van de soldeerring 12. Voor de deskundige zal het duidelijk zijn dat er meer of anders gevormde uitsteeksels 13,14 aanwezig kunnen zijn.

In Fig. 4 en 5 is een tweede uitvoeringsvorm getoond van een soldeerring volgens de onderhavige uitvinding. In dit geval wordt het centreergedeelte van de soldeerring 5 12 gevormd door twee randen 15,16 die gevormd zijn aan de binnen-, respectievelijk buitenzijde van de soldeerring 12. In de gedeeltelijke dwarsdoorsnede van Fig. 5 is dit duidelijk te zien. De randen 15,16 strekken zich in tegenovergestelde richting uit, in hoofdzaak parallel aan de as van de soldeerring 12.

In veel gebruikte ontwerpen voor vacuümschakelaars kunnen soldeerringen 12 10 gebruikt worden met een breedte van bijvoorbeeld 11 mm, met een binnendoorsnede van 49,5 mm en een buitendoorsnede van 58,5 mm. De randen zijn bijvoorbeeld 1,5 mm hoog. Het materiaal van de soldeerring 12 is bijvoorbeeld 0,1 mm dik soldeermateriaal. In een variant zijn de binnen- en buitendoorsnede 49,5mm, respectievelijk 56,5 mm (breedte 7 mm) of 59,5mm, respectievelijk 66,5mm (breedte 15 eveneens 7 mm).

Met behulp van de soldeerring 12 volgens de onderhavige uitvinding kan een vacuümbuis op een zeer eenvoudige en economische wijze vervaardigd worden. In plaats van het gebruiken van mallen om de verschillende onderdelen (m.n. keramisch huis 10, eindkappen 11 en soldeerringen 12) tijdens het vervaardigingsproces ten 20 opzichte van elkaar gecentreerd te houden, kan in het onderhavige geval het geheel los samengebouwd worden. Het los samengebouwde stel onderdelen wordt vervolgens in een vacuümruimte geplaatst en in vacuüm gebracht. Vervolgens wordt het stel onderdelen verhit tot een temperatuur waarbij de soldeerringen 12 smelten. Tijdens het verhittingsproces zullen het keramisch huis 10 en de metalen eindkap 11 op 25 verschillende wijze uitzetten. Door de speciale vorm van de soldeerringen 12 zullen de verschillende onderdelen gecentreerd worden en blijven. Na afkoeling is een luchtdichte verbinding gemaakt tussen het keramisch huis en de eindkappen 11, waardoor een vacuümbuis is gevormd met hoge nauwkeurigheid.

De soldeerringen 12 kunnen op een aantal eenvoudige wijzen vervaardigd 30 worden. Zo kunnen gebruikelijke soldeerringen 12 (met iets gewijzigde afmetingen) voorzien worden van de uitsteeksels 13,14, bijvoorbeeld door ombuigen van (gedeelten van) de binnen- en buitenrand van de soldeerring 12, of door uitsnijden en vervolgens ombuigen van de uitsteeksels 13,14.

1019651¾ 7

Daarnaast is het mogelijk om de soldeerringen 12 te vervaardigen uit een band van geschikt soldeermateriaal. In een eerste stap worden dan ringen geponst uit de band met de juiste binnen- en buitendoorsnede. Vervolgens worden door omzetten bijvoorbeeld de opstaande randen 15, 16 aangebracht. Het is tevens mogelijk om het 5 proces van stansen en ombuigen in een processtap uit te voeren, bijvoorbeeld met behulp van een volgstempel, waarmee gelijktijdig gestanst en doorgedrukt wordt.

Het soldeermateriaal van de band dat na bewerking overblijft kan worden hergebruikt door het opnieuw te smelten en uit te walsen.

101965%

Claims (9)

1. Soldeerring (12) voor het verbinden van twee onderdelen (10, 11) van een vacuümbuis, waarbij de soldeerring (12) een verbindingsdeel omvat dat 5 soldeermateriaal omvat voor het vormen van een luchtdichte verbinding tussen de twee onderdelen, met het kenmerk, dat de soldeerring (12) verder ten minste één centreerdeel omvat, waarbij het centreerdeel ten minste één eerste uitsteeksel (14; 15) heeft dat zich aan één zijde van het verbindingsdeel in hoofdzaak in een axiale richting van de soldeerring (12) uitstrekt 10 en ten minste één tweede uitsteeksel (13; 16) dat zich in een tegenovergestelde richting uitstrekt voor het centreren van de twee onderdelen (10, 11) ten opzichte van elkaar.

2. Soldeerring volgens conclusie 1, waarbij het ten minste ene eerste uitsteeksel (14; 15) ligt aan een binnenrand van de soldeerring en het ten minste ene tweede 15 uitsteeksel (13; 16) ligt aan een buitenrand van de soldeerring.

3. Soldeerring volgens conclusie 1 of 2, waarbij het ten minste ene eerste en/of tweede uitsteeksel 13,14; 15, 16) zich uitstrekken over de gehele omtrek van de soldeerring (12). 20

4. Soldeerring volgens conclusie 1, 2 of 3, waarbij de twee onderdelen ten minste een eindkap (11) en een huis (10) omvatten.

5. Soldeerring volgens conclusie 1, 2, 3 of 4, waarbij de eindkap (11) van een 25 elektrisch geleidend materiaal is en het huis (10) van een keramisch materiaal is.

6. Werkwijze voor het vervaardigen van een soldeerring (12) volgens een van de conclusies 1 tot en met 5, omvattende de stappen van het vormen van het ten minste ene centreerdeel door ombuigen van ten minste een 30 gedeelte (13, 14; 15,16) van de binnen- en buitenrand van een soldeerring (12). 1019651·

7. Werkwijze volgens conclusie 6, omvattende de verdere stap van het stansen van ringen (12) met een vooraf bepaalde binnen- en buitendiameter uit een bandvormig stuk soldeermateriaal.

8. Werkwijze volgens conclusie 7, waarbij het stansen en het vormen gelijktijdig plaatsvindt door middel van een volgstempel.

9. Werkwijze voor het vervaardigen van een vacuümbuis, omvattende de stappen van het los samenbouwen van ten minste een huis (10), twee eindkappen (11), en twee 10 soldeerringen (12) volgens een van de conclusies 1 tot en met 5, waarbij de soldeerringen (12) tussen het huis (10) en de twee eindkappen (11) worden geplaatst; het in een vacuüm brengen van de los samengebouwde vacuümbuis; het verhitten van de los samengebouwde vacuümbuis tot een temperatuur waarbij de soldeerringen (12) smelten en respectieve luchtdichte verbindingen vormen tussen 15 het huis (10) en de respectieve eindkappen (11) van de vacuümbuis, waarbij de soldeerringen (12) zorgdragen voor het centreren van de eindkappen (11) ten opzichte van het huis (10). 1019651·