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.Procédé et dispositif pour la réalisation de scellements étanches au vide, et le nouveau produit industriel qui en résulte.
L'invention concerne un ensemble constituant un scellement concentrique ainsi qu'un scellement pour un conducteur, par exem- plepour sceller un'manchon métallique et un fil conducteur dis- posé coaxialement par rapport au manchon à une perle ou une ouil- le en verre constituant à la fois un support pour le fil et un scellement étanche au vide, et une méthode et un dispositif pour établir l'ensemble constituant le scellement.
Pour établir les amenées de courant pour les dispositifs à décharge électronique et pour d'autres types d'appareils électri- ques, on scelle habituellement le conducteur d'amenée de courant à une pièce ou une douille en verre. Ceci est, en général, effec- tué de telle façon que l'organe ou la perle en verre est muni d'u- ne ouverture dans laquelle est introduit le conducteur puis, l'en- semble est chauffé extérieurement, par exemple par une flamme, jus- qu'à ce que le verre soit ramolli et le scellement établi) Lors de la fabrication d'un scellement concentrique du type décrit ci-après, on a trouvé, que la méthode habituelle de ne chauffer l'ensemble qu'extérieurement, par exemple par une flamme, ne donne
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pas un scellement verre-métal suffisamment étanche.
.Par conséquent, 1'invention a pour objet un scellement con- centrique perfectionné qui est particulièrement approprié pour des éléments relativement petits et délicats, tels qu'on les u- tilise dans -les dispositifs électroniques.
L'invention a en outre pour objet des moyens perfectionnés pour fabriquer un scelle,-fient concentrique verre-métal.
L'invention a encore pour objet un procédé -perfectionné pour fabriquer un scellement verre-métal de tellefaçon que le scellement est soumis à une contrainte prédéterminée.
L'invention a encore pour objet un appareil pour l'ac- complissement des buts indiqués ci-dessus, cet appareil étant d'une construction et d' un fonctionnement simples sans être su- jet à des dérangements, et permettant d'accomplir le travail @ avec une exactitude uniforme et aussi vite qu'il est possible en tenant compte des intervalles nécessaires imposés par les stades successifs de l'opération.
D'autres objets de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, en référence aux dessins ci-annexés dans lesquels :
La figure 1 est une vue en plan de l'appareil. en
La figure 2/est une vue en élévation.
La figure 3 est une coupe longitudinale suivant la ligne 3-3 de la figure 1, à plus grande échelle.
Les figures 4 et 5 sont des coupes transversales suivant les lignes 4-4 et 5-5 respectivement de la figure 3.
La figure 6 est une vue par bout de l'un des coulisseauxe
La figure 7 est une vue en plan de la bobine de chauffage et des éléments y associés, à une échelle encore plus grande.
La figure 8 est une coupe suivant la ligne 8-8 de la figure 7.
La figure 9 est une vue montrant en détail eten grandeur na- turelle les trois pièces à traiter, à savoir le conducteur à mon- ter, le manchon et la douille, ces éléments étant disposés dans leurs positions longitudinales relatives qu'ils occupent lors- qu'ils sont assemblés.
La figure 10 est une coupe largement agrandie à travers les @
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éléments assemblés avant le scellement, les matrices étant également montrées mais dans leur position inactive.
La figure 11 est une vue similaire à celle de la gigure IO après le scellement, le conducteur étant coupé à une lon- gueur prédéterminée.
La figure 12 est un schéma électrique des circuits compre- nant les éléments de chauff age.
La figure 13 est une vue de détail, en partie en coupe longitudinale verticale et en partie en élévation, représen- tant une variante, et
La figure 14 est une vue de détail montrant le scellement concentrique perfectionné et l'amenée de courant dans leur uti- lisation dans un tube électronique.
Le mode de réalisation de l'invention représenté montre un scellement concentrique pour une amenée de courant concentri- que qui, bien qu'elle puisse être aussi tuilisée dans n'importe quel dispositif approprié, est plus particulièrement appropriée pour constituer une amenée de courant pour un dispositif à dé- charge électronique. La description décrit également un procédé perfectionné pour établir le scellement verre-métal, ainsi qu'un dispositif perfectionné pour la mise en oeuvre du procédé per- fectionné.
Le scellement verre-métal pour des conducteurs concentri- ques comprend un manchon métallique extérieur, un conducteur coaxial dans le manchon, et une douille en verre placée entre les extrémités du manchon et scellée à la fois à la surface in- térieure du manchon et à la surface extérieure du conducteur concentrique.
En outre, après la fabrication du conducteur concentrique, le conducteur extérieur peut être relié de toute manière appro- priée par exemple par soudure, à un autre conducteur, et afin d'obtenir un scellement étanche au vide qui garde ses caracté- ristiques désirées après avoir relié le fil concentrique à un conducteur qui, comme représenté sur le dessin, fait partie d'un dispositif à décharge électronique, on établit.un scellement
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perfectionné, dans lequel le verrese trouve dans un état de compression, au moins dans sa plus grande partie à la suite du scellement de la douille en verre au conducteur concentrique'.
On décrira dans la suite le procédé perfectionné pour l'exécution de ce scellement perfectionné.
Pour obtenir un scellement concentrique perfectionné qui est essentiellement étanche au vide et qui comprend une douille en verre scellée entre les extrémités d'un manchon métallique, on chauffe le scellement à la fois à l'intérieur et à l'exté- rieur suivant le procédé perfectionné et par l'intermédiaire d'une machine perfectionnée qui va être décrite ci-après.
On se référera d'abord aux figures 1 à 12.
Dans ce mode de réalisation, la base est un fer en U ren- versé 1 sur lequel est montée une plaque de gouidage 2 ayant une rainure longitudinale 3 dont les parois latérales sont crénées pour recevoir et garantir contre un déplacement vers le haut une paire de chariots coulissants opposés comprenant des coulisseaux 4 et 5 en une matière isolante, telle que ba- kélite. Des vis à tête fraisée 6 ayant des écrous 7 sont uti- lisées pour fixer la plaque de guidage sur la base.
Un levier 9 pouvant être actionné à la main peut pivoter sur un boulon fixe 8 placé à mi-chemin entre les coulisseaux, ce levier étant articulé à des points diamétralement opposés et ayant des distances égales du centre du boulon, sur les extrémités intérieures d'une paire de bielles parallèles mais opposées 10 et 11 qui sont coudées à leurs extrémités extérieu- res et reliées, de fagon à pouvoir pivoter, aux coulisseaux 4 et 5 respectivement à l'aide de vis à épaulement 12.
Il s'en- suit, que le déplacement du levier 9 dans un sens ou dans l'au- tre provoque un mouvement correspondant des coulisseaux se traduisant nar un approchement ou un écartement. La paroi su- périeure13 de la rainure 3 (voir fig. 1) constitue une ligne de base pour l'axe des moyens supportant les pièces à travail- ler et les organes de travail coaxiaux* Entre la paroi opposée
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on inférieure de la rainure 3 et les coulisseaux est interca- lée une clavette 14 comprenant des sections et. appuyée élasti - quement contre les coulisseaux par des vis de blocage 15, par l'intermédiaire de bielles 16 sollicitées par des ressorts contre la clavette, comme représenté aux figures 4 et 8;
Une tige de centrage 17 s'étend du coulisseau 4 vers l'avait) la tête de cette tige étant logée dans un évidement 18 ménage dans un bloc fixe 19, un ressort 20 entourant cette tige en constituant ainsi un matelas agissant sur les coulisseaux lorsque ces derniers sont approchés l'un de l'autre d'une façon et dans un but expliqués ci-après.
Des bras isolés 21.et 22 s'élèvent du côté postérieur de la plaque de guidage 2 de part et d'autre du boulon 8 à des points espacés dans le sens longitudin al. Une pince 23 est ar- ticulée sur le bras 21 de façon à pouvoir pivoter dans un. plan verticale l'extrémité réduite d'une vis de serrage 24 étant vis- sée dans l'extrémité libre de cette pince. Une traverse hori- zontale 25 est solidaire du bras 22, une vis de réglage 26 diri- gée dans le sens longitudinal de la plaque de guidage 2 étant vissée dans cette traverse à proximité de l'extrémité libre de celle-ci. Des boulons 27 peuvent coulisser dans la traverse" 25 de part et d'autre de la vis 26.
Les extrémités intérieures de ces boulons portant une plaque'de serrage 28 dans laquelle est vissée l'extrémité réduite d'une vis de serrage verticale 29;
Sur les extrémités intérieures des coulisseaux 4 et 5, sont montés des blocs 30 ayant des rainures en V pour centrer et main tenir dans un alignement axial deux organes tubulaires opposés indiqués par la référence 31 pour le coulisseau 4 et par la ré- férence 32 pour le coulisseau 5.
Ces tubes sont serrés sur leurs blocs respectifs par des plaques de couverture 33 rete- nues par des vis 34, ces tubes comprenant les moyens de support pour des matrices de poingage ou organes de pression 35 et 36 respectivement, dont chacun est constitué par une tige métalli- que emmanchée ou soudée dans l'extrémité intérieure en Saillie
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de son organe de support et possède une ouverture le traver- sant axialement dans laquelle peut coulisser le fil à monter 37.
Entre les deux matrices et aligné axialement avec celles- ci se trouve un élément de chauffage comprenant une résistance en spirale 38 dont les extrémités allongées s'étendant vers l'arrière sont isolées, par exemple par des manchons en matiè- re céramique 39, et passant par une pairde bras tubulaires transversaux 40 qui sont serrés, à proximité de leurs extrémi- tés postérieures, à l'aide d'uneplaque de couverture 41, sur un support 42 muni d'une rainure, lequel est monté sur la base 1.
Un bloc 43 en une matière isolante est fixé sur la face ar- rière de ce support, ce bloc. portant des pinces terminales fendues 44 et 45 pour les extrémités de la résistance en spi- rale 38, des vis de blocage 46, qui sont vissées dans les par- ties supérieures des pinces pour s'appliquer contre le fil de la résistance, assurant un contact électrique parfait de ces éléments.
La résistance 38 est placée dans une boite ou four 47 comprenant un organe cylindrique fendu longitudinalement pour former des éléments qui sont articulés l'un sur l'autre en 48, comme représenté à la figure 8, le corps ou partie inférieure étant porté par les extrémités antérieures des bras tubulaires 39, tandis que la partie supérieure ou couvercle est pourvue d'une poignée 49 servant à la soulever.
Une pièce tubulaire dans l'exemple représente un manchon pour une cathode, qui est indiquée par la référence 50, compor- te un renflement concentrique 5oa à une extrémité, lequel s'é- tend sur une partie de la longueur de celui-ci, et adjacent à son autre extrémité un bourrelet annulaire50b. Les parois terminales du four possèdent des ouvertures axiales alignées et sont chanfreinées du coté intérieur pour obtenir des sièges 51 et 52 à droite et à gauche (voir fig.7) pour recevoir et centrerle .manchon 50 et pour constituer des épaulements garan- tissant le manchon c antre tout déplacement axial.
Le manchon 50 est placé dans le four 47 dans la position montrée claire. ment à la figure 7 où la bobine de chauffage 38 entoure la
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partie du manchon dans laquelle la douille 53 doit être logée.
L'appareil est chargé de la façon suivante :
Lorsque le manchon 50 est placé dans le four de la façon qui vient d'être décrite, le fil-37 est introduit dans la. ma- chine, par exemple de-la gauche (voit fig.1,2,3 et 7) à tra- vers le tube 31, la tige ou matrice 35 et le manchon cathode que 50, point au-delà du four.
Une douille 53 en une matière céramique appropriée, telle que du verre' est gliésée, de préférence en utilisant des pincettes, sur l'estré- mité droite du fil 37, qui est alors avancé à. travers la ma- trice 35, le tube 32 et sur la plaque de serrage 28, cette plaque ayant été amenée à une position prédéterminée de ré- glage longitudinal à l'aide de la vis 36.
Il est à noter, que la face terminale de la pince articulée 23 et la face supérieu- re de la plaque-de serrage 28 possèdent des rainures en V ali- gnées pour recevoir le fil 37, et que des rondelles à ressort 54 se trouvent sous les vis de serrage à épaulement 24' et 29, ces rondelles assurant un contact électrique parfait entre le fil et les éléments entre lesquels il est serré) lorsque les vis sont serrées pour bloquer le fil- La vis de réglage 26 est alors dévissée ;
commeindiqué en 26a à la figure 2, de façon à s'écarter de la plaque 28 ce qui a pour effet qu'une ten- sion est exercée sur le fil 37 grâce à l'action des ressorts de compression à boudin 55 entourant les extrémités extérieu- res des boulons 27 et intercalés entre la traverse, 25 et des rondelles 56 qui sont retenues par des goujons.
On se référera maintenant au schéma électrique de la fi- gure 11,
Des conducteurs de ligne dans lesquels est placé un in- terrupteur 57 conduisent à un auto-transformateur réglable 58 qui est relié au primaire 59 d'un transformateur 60 possé- dant deux secondaires 61 et 62. Un circuit part de l'enroule- ment 61 à travers la borne 63, puis la borne 64, le bras 21,
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la pince c 20, la IIlign811 ci7, la pince 2,], J.es boulons 27, la traverse 25, le bras 22, la borne 65, l'interrupteur 66, la borne 67, et retourne de là à l'enroulement 61.
Un deuxième
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circuit psrt de l'enroulement 62 à travers la borne lÉ, la pince 44, la bobine de résistance 38, pince borne ,D il-IC 0:'-.1:, la ooo:r.ne de reSJ.SGé'-TICe la pillce la borne et retourne de là à l'enroulement 62. De ces deux ci-'cuits établis de cette façon, l'un comprend la bobine 38 destinée au chauffage extérieure, tandis que l'autre, qui est réglé indé-
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pendaJT1.ment, comprend le fil ou conducteur intérieur 37 qui de- vient l'élément de chauffage intérieur. Les enroulements 61 et 62 peuvent être munis de prises placées à des points quelcon- ques pour permettre un réglage variable .et indépendant de la chaleur dégagée par les éléments de chauffage extérieur et intérieur.
La figure 13 montre une variante dans laquelleun élément tubulaire 71 qui, comme représenté, est plus long et possède un diamètre plus petit que le manchon cathodique représenté 50 et qui présente le même diamètre sur toute sa longueur, est serré dans un bloc en V 72 en traversant une bobine de résistance 73 qui est supportée essentiellement de la manière représentée, c'est-à-dire les extrémités de la bobine étant serrées dans les bornes 74 et 75 setrouvant dans un élément de basefixe 76 en une matière isolante, lequel porte également le bloc 72.
Les matrices 77 et 78 sont montées et actionnées de la même façon que les éléments similaires 35 et 36 décrits ci-dessus'.
Il est à noter, que la bielle 10, en référence encore aux figures 1 à 12, présente une fente à extrémité ouverte pour pouvoir la détacher du levier 9. Ceci permet un mouvement indé- pendant du chariot 4 vers la gauche, comme indiqué par les traits interrompus en 4a à la figure 2, de telle façon que la pièce peut être enlevée, quand le scellement est terminé et que le fil est coupé à la longueur désirée représentée en 37a à la figure 11. Une tringle 70 qui peut être actionnée par un doigt est fixée sur la bielle 10 pour faciliter un tel mouvement du chariot 4.
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Pour maintenir le levier 9 à n'importe quelle position désirée angulaire) on peut utiliser des moyens de blocage quelconques à desserrage rapide. Dans l'exemple représente) de tels moyens comprennent, comme représenté aux figures 1 et 2 des dessins, une plaque 79 solidaire de la plaque de guidage 2 et possédant un bord courbé denté 80 dont les dents sont attaquées d'une façon élastique par une tige 81 sollicitée par un ressort d'un type et fonctionnement connue, et pouvant coulisser dans un carter 82 monté sur la face inférieure du levier.
Pour que toute la chaleur possible soit conduite par le manchon 50 aux matrices de pression 35 et 36, et de même par lélément tubulaire 71 aux-matrices 77 et 78, les montages cou- lissants sont serrés. Toutefois, l'expansion du métal lors du préchaffage des matrices ne doit pas être/forte qu'elle provo- que un grippage lors du retrait des matrices, cette considéra- tion entrant en ligne de compte pour la temporisation et le réglage de la chaleur et formant également un objet de l'in- vention.
Le four 47 ne constitue pas seulement les moyens de sup- port pour l'organe tubulaire 50 de la pièce à traiter mais forme en même temps, comme exposé ci-dessus, une chambre rete- nant et intensifiant par réflexion la chaleur provenant de la bobine 38, et constitue en outre une enveloppe pour un gaz non-oxydant permettant un chauffage plus intense de la bobine.
Le gaz inerte est fourni sous forme d'une petite quantité d'a- zote amenée à travers un tuyau flexible 84 raccordé à un con- duit court 83 s'élevant du couvercle 41 du support ent commu- niquant avec l'un des bras tubulaires de support 40 à travers lequel le gaz est introduit dans la chambre de chauffage.
Bien que le montant et la durée du chauffage appliqué à la pièce à travailler aisni que la temporisation des opérations successives varient, bien entendu, suivant les dimensions re- latives des pièces formant l'ensemble, les étapes successives
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de l'opération sont les mêmes et sont, en référence aux figu- res 1 à 12, essentiellement les suivantes :
Une valve (non représentée) dans le conduit 84 est ouverte pour permettre à une petite quantité d'azote d'entrer dans le four.
Puis le manchon 50, le fil 37 et la douille 53 étant as- semblés de la 'Lace décrite, le levier 9 est déplaça vers la gauche de la figure 1, ce qui a pour effet que les matrices 35 et 36 s'approchent l'une de l'autre en pénétrant dans les extrémités opposées du manchon 50 à l'encontre du ressort 20 de façon à faire glisser la douille le long du fil 37 dans une position prédéterminée entre les extrémités du manchon, le fil 37 étant bien entendu serré sur les organes 23 et 23 et soumis à la tension des ressorts 55 qui sont relâchés lorsque la vis de réglage 26 est écartée de la plaque 28.
On ferme alors l'interrupteur 57, l'auto-transformateur 58 étant réglé de telle façon que le nombre d'ampères désiré passe par la bobine de chauffage 38, puis, l'interrupteur 66 du conducteur intérieur est fermé. Les matrices 35 et 36, qui avaient été retirées vers la position d'ouverture, sont de nou- veau glissées dans le manchon 50 pour être préchauffées, et restent dans cette position mais sans contact avec la douille pour un intervalle prédéterminé mesuré en secondes.
Les ma- trices sont de nouveau retirées vers la position d'ouverture pour un intervalle relativement court, puis elles sont de nou- veau introduites pour faire pression sur la douille de verre ramollie, et ensuite retirées de nouveau. L'auto-transforma- teur est alors réglé de telle façon qu'un courant prédéterminé plus fort passe dans la bobine 38. Après un certain temps, les matrices sont encore une fois préchauffées, puis, l'inter- rupteur 66 du conducteur intérieur est ouvert. Les matrices sont retirées, et le courant à travers la bobine 38 est consi- dérablement réduit. Ensuite, un deuxième mouvement rapide vers l'intérieur et l'extérieur est effectué avec les matrices pour faire pression sur le verre.
Puis les matrices sont de nouveau déplacées vers l'intérieur, mais cette fois-ci comme des moyens
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pour faire écouler de la chaleur du conducteur intérieur 37.
Après un temps prédéterminé qui est mesuré encore en secondes, l'auto-transformateur est coupé et après un certain temps, les matrices sont de nouveau retirées dans la position Inactive, le scellement est retiré du four et le fil 37 .est coupé à la longueur désirée.
Une utilisation de la variante représentée à la- figure 13 est montrée à la figure 14, dans laquelle une extrémité de l'é- lément tubulaire 71 est soudée à un élément de support 85 dispo- sé dans l'enveloppe d'un tube électronique 86. La fixation de lélément tubulaire et son scellement abec le verre de l'envelop- pe à travers laquelle il passe exige que l'élément tubulaire 71 soit encore une fois chauffé après le scellement du fil coaxial 37b. c'est pour empêcher la rupture du scellement du fil con- ducteur et de la douille en verre 53 que le scellement suivant l'invention est soumis à une allure de contrainte prédéterminée, comme exposé ci-dessus.
Il ressort de ce qui précède que l'invention est relative à un scellement perfectionné comportant une paire de conducteurs concentriques et une douille en verre scellée au conducteur tu- bulaire extérieur entre les extrémités de celui-ci, la douille en verre étant soumise à une contrainte appropriée de telle fa- çon que, même s'il est nécessaire de chauffer le conducteur ex- ' térieur pour pouvoir le souder sur un autre conducteur, la plus grande partie du verre reste fermement scellée aux deux conduc- teurs de façon à rester encore dans un état de compression lé- ger, ou au moins à ne pas être dans un état de tension.
Ainsi, en contrôlant les effets de chauff ement relatifs intérieur et extérieur, c'est-à-dire le chauffement par la ligne 37 et la bobine de chauffage 38, on peut contrôler l'allure de la con- trainte du scellement.
Bien entendu, les modes de réalisation décrits ci-dessus et représentés sur les dessins ne sont donnés- qu'à titre d'exemple, et on peut modifier de toute façon convenable la forme, la natu- re la disposition et le montage de leurs éléments, sans sortir du cadre de l'invention.