/ «,.««»,. ku,.POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITEJ LUDOWEJ OPIS PATENTOWY Nr 45194 KL 42 i, 1/06 Przedsiebiorstwo Automatyki Przemyslowej Przedsiebiorstwo Panstwowe*) Warszawa — Falenica, Polska Sposób wtapiania elektrod w szklo oraz urzadzenie do wykonywania tego sposobu Patent trwa od dnia 7 stycznia 1961 r.Przy wykonywaniu aparatury szklanej a zwlaszcza przy wtapianiu elektrod do rurek kapilarnych termometrycznych zachodzi czesto potrzeba wbudowania przepustów elektrycz¬ nych (elektrod) poprzez sciany aparatu lub nawet wtopienia elementów metalowych (pod- trzymki, ekrany, plaszcze itp.) bezposrednio w matrial szklany.Szczególnie trudne w wykonaniu jest wtopie¬ nie cienkich elektrod np. w rurki kapilarne, jak to ma miejsce przy wykonywaniu termometrów stykowych. W praktyce postepuje sie w tym wy¬ padku w ten sposób, ze rurke przecina sie na dwie czesci w miejscu wtopienia elektrody, po czym po wlozeniu miedzy te czesci cienkiej elek- •) Wlasciciel patentu oswiadczyl, ze twórca wynalazku jest Zbigniew Szczepanik — Dzi¬ kowski. trody — zgrzewa sie je ponownie w jedna calosc w palniku szklarskim. Sposób ten posiada liczne wady. Jest to przede wszystkim sposób bardzo pracochlonny i wymagajacy duzej spe¬ cjalizacji wykonawcy; Przeswit rurki kapilar¬ nej zostaje przy tym zmieniony, laczone zas czesci rurki nie daja sie zlozyc ponownie wspólosiowo, co w wypadku termometru zmie¬ nia podzialke termometryczna na obrabianym odcinku rurki kapilarnej i czesto jest powo¬ dem przerywania sie slupka rteci w gotowym termometrze.Opisany tu sposób i urzadzenie do wyko¬ nywania go usuwaja te wady i umozliwiaja w duzym stopniu zmechanizowanie produkcji.Sposób polega na bezposrednim przebija¬ niu otworu w materiale szklanym wzglednie bezposrednim wtopieniu elektrody w szklo.Rozwiazanie oparte jest na zjawisku nagrze-wania sie elektrody* i otaczajacego ja elektro¬ litycznego osrodka przy przeplywie pradu w szczególnym nieopisanym dotad w literaturze technicznej przypadku, gdy elektrolitem tym jest cialo w normalnych warunkach nieprze- wodzace pradu, a dopiero po nagrzaniu do odpowiedniej temperatury.Jak wiadomo, szklo w podwyzszonej tem¬ peraturze, bliskiej temperaturze transformacji, staje sie przewodnikiem elektrycznosci i prze¬ wodzi prad jak elektrolit Wiadomo takze, ze roztwory wodne elektrolitów mozna stosowac do elektrycznego nagrzewania elektrod, co stosowane jest technicznie.Zjawisko zachodzace na elektrodach dopro¬ wadzajacych prad do szkla ogrzanego do stop¬ nia wystapienia przewodnictwa elektrycznego jest podobne do zjawisk obserwowanych w elektrolitach wodnych. Na elektrodach wyste¬ puje przede wszystkim znaczna gestosc pradowa, co powoduje wobec stosunkowo znacznej opor¬ nosci wlasciwej szk£a oraz malej przewodnosci cieplnej szkla bardzo silne nagrzanie sie szkla w bezposredniej bliskosci elektrody^ powodu¬ jace topienie sie szkla. Poza tym wystepuja zlozone procesy w obszarze granicznym „elek¬ troda — szklo" z wydzielaniem sie produktów elektrolizy. Wydzielaja sie prawdopodobnie w cienkich warstwach gazy, które zostaja zjo- nizowane. Powierzchnia elektrody swieci przy tym intensywnie. Szklo zas uplynnia sie do tego stopnia, ze cienka elektroda zaglebia sie lekko w material.Opisane zjawisko wyzyskano w wynalazku w ten sposób, £& jak to pokazuje fig. 1 do obrabianej rurki kapilarnej 1 odpowiednio uchwyconej (nie pokazanym na rysunku uchwy¬ tem) doprowadza sie prad elektroda 2 o sto¬ sunkowo duzej powierzchni oraz wtapiana elektroda 3, która stanowi np. drut platynowy.Odcinek rurki kapilarnej miedzy elektrodami podgrzewa sie np. za pomoca palnika gazowe¬ go 4 do temperatury przewodzenia pradu przez szklo. W momencie tym mozna przerwac dal¬ sze podgrzewanie palnikiem, gdyz wydzielajace sie cieplo Joule'a, przy odpowiednim dobo¬ rze parometrów pradowych, podtrzyma szklo w stanie nagrzanym. Nastepnie lekkim nacis¬ kiem wciska sie%elektrode 3 w material szkla¬ ny do pozadanej glebokosci. Po wcisnieciu elektrody wylacza sie prad i szklo poddaje sie obróbce termicznej dla usuniecia moga¬ cych powstac znacznych naprezen, na skutek znacznych róznic temperatury wystepujacych w szkle podczas procesu wtapiania elektrody.Wielkosc parametrów dla prawidlowego przebiegu procesu zalezna jest od wymiarów geometrycznych elementów obrabianego przed¬ miotu (czesci przewodzacej prad, elektrody itp.), skladu chemicznego szkla, elektrody, ro¬ dzaju pradu (zmienny, * staly) biegunowosci elektrod itp.Dla przyklada mozna podac, ze wtopienie elektrody platynowej (0 0,1) w rurke kapi¬ larna (0 zew. 6) az do jej osi, przy pradzie zmiennym 50 Hz, 220 V i natezeniu 10 m A; przy temperaturze okolo 600°, dla szkla sodowego trwa kilka sekund.Opisany ""sposób moze znalezc inne zastoso¬ wania poza wymienionym tutaj wtopieniem elektrod w rurki kapilarne termometrów. Tym sposobem moga byc wtapiane rózne elementy metalowe, grafitowe, pólprzewodnikowe w szklo. Mozliwym jest tez wykonywanie otwo¬ rów w szkle przez wyciagniecie — jeszcze na goraco — wtopionej poprzednio elektrody. Po¬ dobnie elektroda 3 moze byc uzyta jako na¬ rzedzie specjalnego ksztaltu do obróbki szkla np. do ciecia, frezowania itp. Przewiduje sie tez mozliwosc bezposredniego laczenia elemen¬ tów szklanych przez nagrzanie oporowe w miejscu stykuL oczywiscie pod warunkiem, ze elementy te beda przed tym doprowadzone przez odpowiednie nagrzanie do stanu prze¬ wodnosci elektrycznej.Fig. 2 przedstawia przykladowo urzadzenie do wykonywania sposobu w przypadku wta¬ piania elektrod do rurek kapilarnych termo- metrycznych.Rurka 1 uchwycona jest w uchwycie 5 pio¬ nowo dla zabezpieczenia sie przed ewentual¬ nym odksztalceniem osiowym w stanie gora¬ cym. Do uchwytu jest doprowadzony gaz (po¬ wietrze) przewodem 6 pod odpowiednim cis¬ nieniem przeplywajacy przez rurke. Ma to na celu zapobiezenie ewentualnemu zaklejeniu sie przeswitu stopionjrm szklem i zapewnienie droznosci rurki Uchwyt 5 daje sie przesuwac w trzech kie¬ runkach przy pomocy srub 7. W ten sposób mozliwe jest ustawienie osi rurki w miejscu wtopienia elektrody w prawidlowym polozeniu wzgledem elektrody. Lunetki 8, 9 zaopatrzone w krzyze celownicze umozliwiaja obserwacje rurki z dwóch kierunków wzajemnie prosto¬ padlych, a lezacych w plaszczyznie normalnej do osi rurki Elektroda 3 umocowana jest w Uchwycie rurkowym 10 lekko dociskanym sprezyna 11.Uchyt ten daje sie takze ustawic w plaszczy-znie poziomej przy pomocy sruby 12, co umo¬ zliwia odpowiednie ustawienie elektrody wzgle¬ dem osi rurki. Ustawienie mozna obserwowac przy pomocy lunetek 8, 9 przed zalozeniem rurki (lub odpowiednim jej wychyleniu przy pomocy przegubu nie pokazanego na rysunku).Ruch osiowy posuwisty elektrody 3 ograniczo¬ ny jest zderzakiem 13.Na rurke 1 zaklada sie elektrode pomocnicza 2 o duzej powierzchni przylegania do rurki.Do elektrod 2 i 3 doprowadzone jest napie¬ cie przewodami 14.Rurka 1 otoczona jest dajaca sie zdjac obu¬ dowa grzejna 15 odpowiednio ogrzewana opo¬ rowo elektrycznie. Obudowa posiada otwór do wprowadzenia elektrody 3.Wtapianie odbywa sie w sposób nastepu¬ jacy: po,zalozeniu elektrody 3 i odpowiednim jej ustawieniu, zaklada sie rurke i z nalozona elektroda 2. Ustawia sie rurke przy pomocy lunetek 8 i °. Naklada sie obudowe grzejna 15 i wlacza sie do niej prad. Po uzyskaniu odpowiedniej temperatury, wlacza sie prad w obwód elektrod 2 i 3. Wlacza sie go po doj¬ sciu uchwytu 10 do zderzaka 73. Wylacza sie prad z oslony grzisjnej 15 i po dostatecznym ostygnieciu wyjmuje sie rurke z wtopiona elektroda. " W praktyce urzadzenie to moze byc wy¬ konane jako wielokrotne i w znacznym stop¬ niu zautomatyzowane. PL