DEN0001484MA - Verfahren zum Verschmelzen des Kolbens und des Bodenteils elektrischer Entladungsröhren und nach diesem Verfahren hergestellte Entladungsröhre - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verschmelzen des Kolbens und des Bodenteils von elektrischen Entladungsröhren kleinerer Abmessungen, und auf eine nach diesem Verfahren angefertigte Entladungsröhre.

Zu Beginn der Radioröhrenfertigung wurde das Elektrodensystem auf einem gequetschten Tellerröhrchen montiert und in einen Kolben gebracht, ganz auf die Weise, wie sie bei Glühlampen angewendet wurde. Der Kolben hatte einen langen Zylinderteil, der über den Flansch des Tellerröhrchens geschoben und durch Flammen von der Aussenseite her erhitzt und mit diesem Flansch verschmolzen wurde. Deer überflüssige Teil des Zylinders wurde bei der Anschmelzung entfernt. Der Vorteil dieses Verfahrens war der, dass keine Verbrennungsgase in die Röhre gelangten, da sie vom langen Zylinderteil abgeschirmt wurden. Da diese Röhren grössere Abmessungen hatten, wurden hinsichtlich der zu starken Erhitzung des Elektrodensystems, insbesondere der Kathode, während der Anschmelzung des Kolbens und des Tellerröhrchens keine Schwierigkeiten beobachtet.

Zwecks Herabsetzung der Röhrenabmessungen wurde dazu übergegangen, das Tellerröhrchen durch einen mehr oder weniger flachen Boden zu ersetzen, der aus Pressglas angefertigt wurde. Da dieser gepresste Boden infolge des grösseren Durchmessers verhältnismässig stark sein muss, musste die Erhitzung verhältnismässig langsam erfolgen, wobei die Verschmelzung des Kolbens und des Bodens nicht ohne weitere Hilfsmittel möglich war, da das Elektrodensystem dann zu heiss werden und der Bodenteil ganz verweichen würde.

Zur Vermeidung dieser nachteiligen Erhitzung des Elektrodensystems und des Bodenteils wurden daher der Bodenteil und der Kolben mit Flanschen versehen, die über einen Abstand aus dem Bodenteil emporragten. Diese Flanschen konnten sodann direkt durch Flammen oder auf andere Weise verschmolzen werden. Diese Röhren hatten einen Zentrierstift mit einem Suchnocken, der in der Mitte unter dem Boden angebracht war und zum richtigen Einsetzen der Röhre in ihre Fassung diente.

Man ist aber mit der Verkleinerung der Röhrenabmessungen weiter gegangen, so dass allerdings die Schwierigkeiten hinsichtlich der längeren Vorerhitzung vermieden waren, da die Glasbodenteile dünner und kleiner sein konnten, aber das Elektrodensystem trotzdem noch einer höheren Temperatur infolge des kleinen Abstands zwischen diesem System und der Anschmelzstelle ausgesetzt wurde. Ausserdem lag die Gefahr vor, dass sich der Boden erweichte und die bei solchen Röhren gleichzeitig Kontaktstifte bildenden Durchführungsleitungen ihre richtige Lage änderten. Da die Anbringung eines mittleren Zentrierstiftes bei solchen kleinen Abmessungen nicht gut möglich war, erfolgte das Suchen hier auf eine der nachfolgenden Weisen, nämlich:

a) von den in einem Kreis angebrachten Kontaktstiften wird einer weggelassen.

Dies hat den Nachteil, dass das Suchen der richtigen Lage der Röhre in ihrem Halter schwierig ist, insbesondere wenn der Halter ausser Sicht angebracht ist. Ein Vorteil ist aber, dass es bei dieser Ausführungsform möglich ist, den Kolben und den Boden direkt zu verschmelzen. Zu diesem Zweck wird der Boden etwas kleiner gewählt als der Innendurchmesser des Kolbens, so dass das Unterende des Kolbens, ebenso wie bei der Anschmelzung bei Glühlampen, eine abschirmende Wirkung für die heissen Gase darstellt. Die Anschmelzung erfolgte hierdurch aber weniger schnell, so dass der ganze Boden eine hohe Temperatur erhält und folglich etwa verweicht und deformiert wird, so dass die Stifte nachher mittels einer Lehre wieder in die richtige Lage gebracht werden müssen. Durch die Einführung eines neutralen Gases in die Röhre kann eine Beschädigung des Elektrodensystems, insbesondere der Kathode, infolge der höheren Temperatur, die das System während der Anschmelzung erhält, vermieden werden.

b) Die Unterseite des Kolbens dient selbst für Zentrierung, wobei ein Suchnocken am Umfang des Kolbens angebracht werden kann.

Eine Schwierigkeit ist dabei, dass sodann die Anschmelzstelle des Kolbens und des Bodenteils praktisch keine Deformierung erfahren dürfen, so dass die Anschmelzung nicht auf die obenbeschriebene Weise erfolgen kann. Es wurde daher dazu übergegangen, den Kolben und den Boden mittels einer niederschmelzenden Glasur miteinander zu verbinden. Ausserdem wurden ununterbrochene Versuche angestellt, auch in diesem Falle den Kolben direkt mit dem Boden zu verschmelzen und dabei eine Deformierung durch eine schnelle, stellenweise Erhitzung der zu verschmelzenden Ränder mittels kleiner, spitzer Flammen möglichst zu vermeiden. Um dabei das Elektrodensystem möglichst gegen Verbrennungsgase und hohe Temperaturen zu schützen, wurde bereits vor- geschlagen, die Ränder des Bodenteils und des Kolbens während der stellenweisen Erhitzung in grösseren Abstand voneinander zu bringen und, nach dem Verweichen der Ränder, den Kolben schnell über das Elektrodensystem zu schieben und die erweichten Ränder aufeinander zu drücken. Da die Ränder weich sind, haften sie direkt aufeinander, so dass auch bei der Erhitzung zwecks Erhaltung einer vollständigen Verschmelzung keine Verbrennungsgase mehr in die Röhre eindringen können. Bei diesem Verfahren ist es aber erschwerlich, das Elektrodensystem mittels eines Glimmerzentrierorgans oben im Kolben zu zentrieren, da das Schieben des Kolbens über das System sehr schnell erfolgen muss. Dieses Verfahren eignet sich daher weniger für diejenigen Röhren, bei denen das Elektrodensystem am Kolben abgestützt wird.

Die Anbringung vorspringender Flansche am Kolben und am Boden ist hier nicht auf einfache Weise durchführbar, da der Bodenteil und der Kolben keinen Flansch besitzen dürfen aus dem Grunde, dass der Kolbenrand selbst für die Zentrierung dient und ausserdem einen Suchnocken in Form einer Ausstülpung am Umfang besitzen kann.

Es wurde festgestellt, dass auch in diesem Falle eine direkte Anschmelzung möglich ist, ohne dass die erwähnten Schwierigkeiten und Nachteile auftreten, wenn bei einem Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Entladungsröhre, die einen Glaskolben ohne Flansch und eine flache Bodenplatte mit Kontaktstiften besitzt, wobei der Kolben selbst zur Zentrierung der Röhre in ihrem Halter dient und am Umfang mit einem Suchnocken versehen sein kann und auf einem flachen, gläsernen Bodenteil, in dem Kontaktstifte eingeschmolzen sind, auf dem ein Elektrodensystem montiert ist und der einen Durchmesser praktisch gleich dem Aussen- durchmesser des Kolbens hat, aufgesetzt und mit ihm verschmolzen wird, nach der Erfindung der Kolben und der Bodenteil in kaltem Zustand aufeinandergesetzt werden, worauf nach kurzer Vorerhitzung die miteinander zu verschmelzenden Ränder stellenweise schnell erweicht, aber nicht geschmolzen werden, und dann durch mechanischen Druck vakuumdicht derart miteinander verbunden werden, dass der Durchmesser und die Form des Kolbens an der Stelle der Anschmelzung praktisch nicht geändert werden. Unter "kurzer Vorerhitzung" wird hierbei eine Vorerhitzung verstanden, die weniger als 1 Minute und vorzugsweise weniger als 30 Sekunden dauert in Abhängigkeit von der Glasstärke des Bodenteils und von dessen Durchmesser. Unter "Weichmachung" wird eine solche Erhitzung verstanden, dass das Glas noch nicht von selbst herabfliesst, sondern seine Form praktisch beibehält. Bei den allgemein verwendeten Glassorten für diesen Zweck bleibt dabei die Temperatur des Glases unter 900°C. Infolge der Anwendung eines mechanischen Drucks auf die weichen Ränder werden letztere luftdicht miteinander verbunden.

Bei dem obenerwähnten Verfahren, bei dem der Kolben und der Boden mit einem Flansch versehen waren, muss die Vorheizzeit etwa drei Mal länger sein als im vorliegenden Falle, und die Vorheiztemperatur selbst war auch höher, da das Glas der Flansche ganz flüssig werden und ohne äussere Mittel von selbst zu einem Ganzen verschmelzen musste. Es war dann auch häufig ein besonderer Vorheizkranz erforderlich. Die Verhältnisse waren ähnlich bei der Abkühlung, so dass diese Röhren drei Kränze, insgesamt etwa 77 bis 120 Positionen durchlaufen mussten, wobei in ersterem Falle 8 Sekunden und im zweiten Falle 6 Sekunden per Position erforderlich war. Die Gesamtanschmelzung des Kolbens und des Bodens betrug daher 10 bis 12 Minuten. Infolge der niedrigeren Temperatur der zu verschmelzenden Ränder und der geringeren Abmessungen und Glasstärken kann bei einem Verfahren nach der Erfindung die Vorerhitzung, die Anschmelzung und die Abkühlung in 20 Positionen eines einzigen Kranzes mit 24 Positionen erfolgen, die je 3 1/2 Sekunden dauern, also insgesamt 70 Sekunden oder ein wenig mehr als 1 Minute, als 10 Mal schneller als im oben erwähnten Falle.

Zur Ausübung des mechanischen Drucks wird vorzugsweise eine Druckrolle verwendet, welche gegen die in Drehbewegung befindliche Anschmelzstelle gedrückt wird. Auf diese Weise wird nicht nur erreicht, dass die Ränder des Kolbens und des Bodens trotz der niedrigen Temperatur völlig miteinander verschmelzen, sondern auch, dass der Durchmesser und die Form des Kolbens bei der Anschmelzstelle praktisch gleich dem Durchmesser und der Form des angrenzenden Kolbenteiles bleiben. Der Suchnocken bleibt daher gleichfalls in der richtigen Form und behält die richtige Lage. Obzwar während der Erhitzung des Kolben- und des Bodenrandes ein neutrales Gas in die Röhre eingelassen werden kann, um das Eindringen von Verbrennungsgasen zu vermeiden, hat sich dies im allgemeinen nicht als notwendig erwiesen, da die Verbindung der Röhrenteile schnell erfolgt, so dass auch infolge des Umstandes, dass die von der Kathode der Röhre während der Anschmelzung angenommene Temperatur niedrig bleibt, das Eindringen von etwas Verbrennungsgas weniger nachteilig ist als bei den erwähnten Verfahren.

Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert, in der

Fig. 1 schematisch die Positionen der Anschmelzmaschine und

Fig. 2, 3 und 4 Einzelheiten der Anschmelzmaschine darstellen.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer rotierenden Anschmelzmaschine der üblichen Bauart, die in diesem

Falle 24 Positionen besitzt, welche mit 1 bis 24 bezeichnet sind.

In Position 1 wird der Bodenteil 28 in den unteren Halter 30 gesetzt. Das Elektrodensystem 31 ist bereits auf dem Bodenteil 28 montiert. Der Kolben 27 wird kalt über das Elektrodensystem 31 geschoben, bis sein Unterrand auf dem Aussenrand des Bodenteils 28 ruht.

In Position 2 wird der Halter 30 mit den Röhrenteilen heraufgedrückt, bis der Kolben 27 im oberen Halter bzw. Zentrierkappe 29 geklemmt wird. Gleichzeitig werden die Halter mittels der Zahnräder 32, 33, 34, 35, 36 in Drehbewegung versetzt.

Das Zahnrad 32 kann mittels einer Seilscheibe 37 (Fig. 2) angetrieben werden.

Die Vorerhitzung erfolgt in den Positionen 2-9 mittels der Brenner 38.

In den Positionen 8, 9, 10 werden die aufeinander ruhenden Ränder des Kolben und des Bodens durch spitze Flammen aus den Brennern 39 erhitzt und stellenweise erweicht. In Position 11 werden in diesem Falle zwei Druckrollen 40 und 40', die z.B. einen Winkel von 45° miteinander einschliessen können, gegen die weichen, drehenden Ränder gedrückt, wie in Fig. 3 dargestellt, so dass sie völlig miteinander verschmelzen trotz des Umstandes, dass das Glas nicht dünnflüssig, sondern nur weich ist. In Position 12 erfolgt eine Nacherhitzung des Anschmelzrandes, worauf die Röhre in den Positionen 13 bis 20 abkühlen kann. In Position 21 wird die Röhre aus dem Kranz entfernt und sie kann auf die übliche Weise entlüftet und abgeschmolzen werden.

Da sich die Röhre während etwa 3 1/2 Sekunden in jeder Position befindet, dauert die Vorerhitzung nur 8 x 3 1/2 = 28 Sekunden, und die Verschmelzung des Kolbens und des Bodenteils erfolgt in etwa 7 Sekunden, worauf das Drücken und die

Nacherhitzung je gleichfalls 3 1/2 Sekunden beanspruchen. Infolge der kurzen Zeit, während der das Glas an den Rändern weich ist, und der verhältnismässig niedrigen Temperatur, bei der die Verschmelzung der Ränder erfolgt, erhält die Kathode des Elektrodensystems eine Temperatur, die sogar noch niedriger als bei der Glasuranschmelzung sein kann. Die Verschmelzung der Ränder des Kolbens und des Bodenteils bei dieser Niedrigen Temperatur ist durch die Anwendung des mechanischen Drucks mittels Druckrollen 40 und 40' ermöglicht.

Der obere Halter 29 kann mit einer Vorrichtung versehen sein, mittels welcher ein neutrales Gas in den Kolben eingeführt werden kann (Fig. 4). In der Praxis wurde aber festgestellt, dass dies bei den normalen Röhren nicht erforderlich ist.

Es ergibt sich, dass durch Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung der Kolbendurchmesser an der Stelle der Anschmelzung praktisch keine Abweichungen aufweist.

Claims (5)

1. Verfahren zur Anfertigung einer elektrischen Entladungsröhre, die einen Glaskolben ohne Flansch besitzt, der selbst zur Zentrierung der Röhre in ihrer Fassung dient und am Umfang mit einem Suchnocken versehen sein kann, und der auf einem flachen gläsernen Bodenteil, in dem Kontaktstifte eingeschmolzen sind und auf dem ein Elektrodensystem montiert ist und der einen Durchmesser praktisch gleich dem Aussendurchmesser des Kolbens hat, aufgesetzt und mit diesen verschmolzen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben und der Bodenteil in kaltem Zustande aufeinander gesetzt werden, worauf nach kurzer Vorerhitzung die miteinander zu verschmelzenden Ränder stellenweise erweicht, aber nicht geschmolzen werden und dann durch mechanischen Druck vakuumdicht derart miteinander verbunden werden, dass der Durchmesser und die Form des Kolbens an der Stelle der Anschmelzung praktisch nicht geändert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mechanische Druck an der Anschmelzstelle mittels wenigstens einer Druckrolle ausgeübt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorerhitzung des Kolbens und des Bodens weniger als 30 Sekunden und die Anschmelzung selbst weniger als 15 Sekunden dauert.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der miteinander zu verschmelzenden Ränder unter 900°C bleibt.

5. Elektrische Entladungsröhre, die gemäss dem Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4 angefertigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Glaskolben und der Glasboden direkt miteinander verschmolzen sind, und der Aussendurchmesser und die Form des Kolbens an der Anschmelzstelle praktisch gleich denjenigen des angrenzenden Kolbenteils ist.