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woaùnas DE F.&iIG.220IT DE SOUDMES ENTRE DES ï,.'r.U. ET DU VERRE* Cette invention fait l'objet d'une demande de brevet déposée en Grande
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Bretagne le 13 avril 1944 aux noms de la 58,.tR Tr'Lû'HO1S AND C1!.BLES LIMIEZ et de Mr. Thomas William WINGENT.
La présente invention a trait aux procédés de fabrication de soudures entre des métaux et du verre ou une substance fusible similaire.
Conformément aux diverses méthodes bien connues de sceller ensemble un métal et des éléments de verre, on a l'habitude d'employer l'élément de verre sous forme d'une pièce de verre fondu déjà mise en forme que l'on fond ou amollit par la chaleur afin de sceller , et qui est fréquemment remise en forme au cours de la soudure. En bien des cas on utilise un tube de verre auquel pré- cédemment l'on a pu ou non donner une forme de cloche , que l'on a pu évaser ou encore façonner d'une manière déterminée.
On sait également fabriquer des tiges ou des pieds en verre pour des tubes à vide et du même genre, les dites tiges portant des conducteurs de métal scellés au travers du verre en construisant des moules convenables autour des conducteurs et en versant le verre en fusion dans les moules afin qu'il s'écoule autour des conducteurs et y soit scellé une fois refroidi.
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Le principel objetde la présenta invention est d'appliquer cette dernière technique à a construction de souaures annulaires relativement granaes comprenant des tubes de verre, là où il s'agit de sceller à un métal, telles que dans les tubes â rayons cathodiques. Ceci permet de se passer du mécanisme rotatif employé ordinairement pour des souduros de cette dimension et simplifie l'opération. Le procédé de l'invention toutefois, n'est pas nécessairement limité à ce type de soudures.
L'invention, en conséquence , fournit une méthode pour sceller un élément de verre à un élément de métal ce qui comporte l'établisement d'un moule pour former une pièce séparée de verre autour du dit élément de métal, en introduisant le verre en fusion dans le moule, afin qu'ils'écoule autour du dit élément de métal, amenant l'élément de verre au contact de la dite pièce séparée de verre se trouvant encore en fusion, et permettant au verre de se refroidir.
On décrira deux exemples du procédé conforme à l'invention, en tenant compte des dessins ci-joints dams lesquels : les figures 1 et a montrent respectivement des vues longitudinales en coupe , et en plan, d'un tube de métal muni de moules pour y former une pièce annulaire séparée de verre à laquelle on soude alors un tube de verre- la figure 3 présente un support destiné à soutenir le moule et les autres détails utilisés - les figures 4 et 5 montrent respectivement des vues longitudinales en coupe , et en plan,
d'un moule destiné à febriquer une tige annulaire de verre pour tubeà vide - la Fleure 6 présente la disposition des parties de la tige par rapport ou moule - la fleure 7 donne une vue de la tige terminée - la figura 8 montre un support destiné à soutenir le moule des figures A et 5 et les autres éléments pour la fabrication de la tige -
En se reportant nvant tout à la figure 1, on désire sceller un tube de verre 5 à l'extrémité d'un tube de cuivre 1. On a aminci graduellement l'extrémité à sceller du tube comme la figure l'indique, nettoyé et boraté selon l'usage habituel-.
On a construit maintenant un moule autour de l'extrêmité du tubd. Ce moule comporte un anneau extérieur 2, et un mandrin central 3 qu'on a formés
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comme l'indique la figure afin qu'ils contribuent à. déterminer un moule annulaire de section transversale rectangulaire entourant l'extrémité supérieure du tube de cuivre. On chauffe le tube de cuivre à température convenable , de préférance par courants de Foucault et le verre fondu se trouvant dans un creuset ou une poche est alors déversé ou injecté dans le moule annulaire ainsi formé.
Le tube de verre 5 est maintenant scellé à l'extrémité du tube de métal, avant que le verre ne se soit refroidi, en abaissant le tube de verre 5 jusqu'à la surface du verre fondu se trouvant dans le moule , le tube 5 ayant été préalablement chauffé et amolli à son extrémité. Si on laisse refroidir le tout, on trouve le tube 5 scellé au tube de cuivre 1. On ôte alors lesdeux portions du moule , et on recuit la pièce de la manière habituelle.
Si on adepte le chauffage par courants de Foucault du tubs 1, il est nécessaire d'empêcher les court-circuits causés par des parties du moule. On devra donc diviser chacune d'elle en deux parties séparées par un isolant convenable de substance réfractaire telle que stéatite . Dans la figure 2, on montre la fraction d'anneau J2 du moule en deux parties unies par un pivot isolé 4 permettant d'ôter facilement la dite fraction quand le scellement est fait. Le tampon 3 est ajusté de façon à être retiré à travers le tube 1 au moyen d'un mécanisme convenable. Selon une variante , on pourraitfabriquer les parties du moule en stéatite,:par exemple, et alors il ne serait pas nécessaire de diviser les ditas parties en deux.
Il est à noter que, selon une variante , on pourrait chauffer le tube 1 en y faisant passer un courantélevé, quoique ceci soit difficilement prati- cable pour de grands tubes. On pourrait également , quoique moins commodément , chauffer le tube à la manière ordinaire au moyen d'une flamme convenable.
La figure 3 montre schématiquement un support destiné à tenir les moules.
Le dit support comporte un socle 6 supportant une tige verticale 7 qui soutient la partie du moule 2 dans une position réglable. Les poignées 8 (également visibles dans la figure 2) permettant d'ouvrir et de fermer facilement cette partie du moule. Le tampon 3 glisse dans un coussinet 9 attaché à la tige 7 et il est actionné par un levier 10. Le tampon 3. dans ce cas, est représenté comme conique et on peut l'utiliser pour amener par une pression le verre au contact du tube 5 quand le raccordement se fait.
On peut également injecter le verre en fusion dans le moule au lieu de
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juste le verser. Les parties du moule peuvent également être munies de conduits d'air (non représentés) permettant d'aspirer le verre dans le moule.
On @eut utiliser exactement les mêmes procédés pour sceller n'importe quel type de verre ou de substance fusible semblable , à un tube d'un métal convenable quelconque ou d'un alliage , qui s'y scellera de façon satisfaisante. Le mot de verre doit être compris cornue s'étendant à toutes substances similaires.
On traitora naturellement le métal d'une façon convenable pour la soudure , le cas échéant : ainsi, pour certains métaux , l'amincissement-graduel et le borate pourraient ne pas convenir.
Cette méthode de soudure ne se borne pas nécessairement à des éléments tubulaires . Des plaques, des fils métalliques, des tiges et autres éléments de métal pourraient comporter des éléments de verre scellés sur eux, en y moulant au préalable une pièce séparée appropriée en verre, puis en soudant l'élément de verre à la pièce séparée de verre avant que cette dernière ne soit refroidie, ainsi qu'il a été expliqué .
Un cuire exemple de la méthode de l'invention va être fourni, maintenant, illustrant un type différent de soudure. En ce cas, on a besoin d'une tige compre- nant un tube de pompage muni d'une soudure annulaire pour un gros tube à vide, les conducteurs traversant la soudure.
Les figures 4 et 5 montrent le moule utilisé en ce cas . Le moule com- prend trois parties, à savoir une filière annulaire 11 portant un nombre de tubes déterminés 1,'., disposés en cercle pour que les conducteurs soient scellés d'un bout à l'autre de la presse. Un mandrin 13 traverse le centre de la filière 11, et est Mobile dans le sens vertical. 14 représente une pièce annulaire qui glisse par dessus la surface extérieure de la filière. On 'oeuf diviser celle-ci, comme l'indiqua la figure 3, en deux parties isolées qui sont aussi mobiles.
Si l'on se reporte maintenant la figure 6, les conducteurs 15, en tungstène ou en molybdène, par exemple, devraientde préférence être déjà pourvus de gouttes de verre pour faciliter la soudure, et sont introduits dans les tubes
12 de la filière 11, et le mandrin 13 et l'armeau 14 sont ajustés suivant les élévations désirées en ce qui concerne la filière. un déverse maintenant le verre fondu ou on l'introduit à force dans le moule et il s'écoule autour des conducteurs
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munis de perles de verre et s'y scellent. Un tube de verre évidé 16, légèrement plus petit que l'anneau 14, est amolli et abaissé jusqu'à la position représen- têe de telle sorte qu'il se ramollisse dans le verre se trouvant dans le moule.
Un autre tube de verre 17 qui doit servir au pompage repose pendant ce temps au sommet du mandrin 13. On abaisse alors légèrement le mandrin , permettant au verre en fusion de s'écouler et de se souder à l'extrémité du tube 17. L'ouvrage est alors recuit suivant la manière habituelle. Il sera visible qu'après le recuit , les deux tubes coaxiaux 16 et 17 se trouveront unis à une extrémité par un disque annulaire de verre par lequel passent les conducteurs 15. La tige achevée ressemblera à peu près à la figure 7.
La figure 8 montre schématiquement un support destiné à maintenir les parties du moule et les deux tubes à unir. Elle comporte un socle 18 portant une planche 19 munie de deux montants 20 et 21. La filière 11 est fixée à la planche 19, et les tubes 16 et 17 s'appuient sur les montants . Des ressorts 22 et 23 permettent de soulever le tube 16 en dehors des moules pour permettre de verser le verre ou de l'introduire à force, soit par le devant, soit par la partie arrière du châssis. Le mandrin 13 est commandé par un levier 24 au moyen duquel on peut l'élever ou l'abaisser. La partie annulaire 14 du moule peut être actionnée par un levier similaire (non représenté) ou peut tourner aur une charnière comme il a été décrit , voir les figures 1 à 3.
On peut fermer la partie supérieure du tube évidé 16 au moyen d'un couvercle convenable , eton peut fournir l'air comprimé par un tuyau 25 dans le tube 16 en soufflant ainsi le verre jusqu'à une forme convenable. On pourrait encore fournir l'ai comprimé au tube 17. On peut également employer l'aspiration de la manièreprécédemment expliquée pour amener de force le verre au contact du moule. On peut empêcher l'oxydation des conducteurs de métal si on le désire en plaçant l'appareil dans une atmosphère d'azote, ou analogue, et on peut employer des moyens de chauffage convenables , électriques ou autres, pour maintenir l'ensemble à température convenable.
Il fautajouter qu'il n'est pas toujours nécessaire de munir les con- ducteurs 15 de perles de verre avant de sceller . Ceci dépend du métal utilisé etde la dimension du filmétallique.
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Cn peut traiter les parties des moules par la plombagine colloïdale pour améliorer le fini et recuire l'usure . Là où l'on emploie de grandes quantités de verre, il peut être nécessaire de prévoir des moyens pour le refroidissement des moules , et on peutréaliser ceci par l'emploi de parties creuses refroidies l'eau.
Les procèdes , concernant l'invention qui a été décrite ont les avantages suivants : 1 - on peut faire de très grandes soudures métal-verre sous de nombreuses formes -
2 -aucune machine compliquée ou pièce rotative n'est nécessaire -
3 - les procédés de l'invention s'adaptent facilement au travail à grande vitesse quand il s'agit de grandes quantités.
Ces procédés sont d'un intérêt tout particulier dans la fabrication des tubes à vide de tout type (par exemple, zoupapes thermoloniques, tubes à rayons X, etc....) et tout appareil s'y rattachant . Ils s'appliquent toutefois plus généralement à tous dispositifsnécessitant des soudures entre des métaux et du verre , ou une substance fusible analogue.