CH202087A - Verfahren zur Verbindung der Kolben und der Füsschen von Metallkolben-Röhren. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Verbindung der Kolben und der Füsschen von     Netallkolben-Röhren.       Gegenstand der Erfindung ist     ein    Ver  fahren zur luftdichten Verbindung der Kol  ben von     Metallkolben-Entladungsröhren    mit  den Füsschen.  



  Bei den bisher bekannten Metallkolben  röhren     wurden    die     Metallfüsschen    mittels       Schweissung    an die in einer zur     Röhrenaxe     senkrechten Ebene liegende Krempe des Kol  bens befestigt; diese     Schweissung    wurde mit  Hilfe von besonders konstruierten     Hochlei-          stungs-Widerstandsschweissmaschinen    voll  zogen.

   Dieses Verfahren hat die Nachteile,  dass die Anschaffungskosten solcher Schweiss  maschinen sehr hoch sind, dass das diese Ma  schinen speisende Netz durch sie periodisch       stossweise    stark belastet wird, dass der Kolben  und das Füsschen aus solchen Metallen oder  Legierungen angefertigt werden müssen, die  miteinander     verschweissbar    sind, dass man ihre  Wandstärke, um den Erfordernissen des  Schweissvorganges gerecht zu werden (welche  grössere Abmessungen bedingen, als es aus    andern Gründen wünschenswert wäre), nicht  unter ein gewisses Mass senken kann, und  schliesslich dass das bei der sehr hohen  Schweisstemperatur häufig verspritzte Ma  terial das     Elektrodensystem    der Röhre be  schädigt und z. B.

   Isolationsschäden ver  ursachen     kann.     



  Vorliegende Erfindung bezweckt die Ver  meidung all dieser Nachteile     und    besteht  darin, dass die zu     verbindenden    Teile des  Kolbens und des in diesen eingefügten  Füsschens     gemeinsam    in eine metallische  Schmelze, deren Schmelzpunkt höher als  500   C liegt, eingetaucht werden und dass  mindestens einer dieser Teile gekühlt     wird.     



  Die Abkühlung mindestens eines der ge  nannten     Teile    kann während oder nach oder  während und nach dem     Eintauchen    vorge  nommen werden.  



  Zum Zwecke der     Verbindung    des Kol  bens mit dem Füsschen wird vorteilhaft der       untere        Teil    des     Kolbens        und    die Krempe des           Füsschens    derart, z. B.     zylinder-    oder     kegel-          mantelförmig,    gestaltet und so bemessen, dass  diese ineinander gesetzt werden können und  ihre Flächen praktisch parallel zu einander  und diese zwei Teile, wenn zusammengefügt,  nur um den Bruchteil eines Millimeters von  einander     entfernt    sind.

   Schiebt man das Füss  chen in den derart ausgestalteten Kolben und  taucht man die beiden gemeinsam in das Bad,  so wird das flüssige Metall des letzteren zu  folge der Kapillarität zwischen die beiden  Krempen gezogen, wobei letztere durch das  heisse Bad auf die nötige Temperatur erhitzt  werden. Nach Herausheben der Röhre aus  dem Bad kühlt sich das den     zwischeri    den  beiden Teilen     befindlichen    Raum ausfüllende  Metall (welches nicht unbedingt das gleiche  Metall, wie jenes des Bades zu sein braucht)  ab, erstarrt     rund    verbindet den Kolben mit  dem Füsschen luftdicht. und auch mechanisch  fest.

   Mit Rücksicht auf die hohe Tempera  tur des Bades     ist    es     zweckmässig,    die Isola  toren des Füsschens (durch welche die Strom  zuführungen gehen), -wie auch andere Teile  der Röhre (denen die plötzliche und ungleich  mässig auftretende Hitze schaden könnte) zu  schützen, und zu diesem Zweck mindestens  das Füsschen. eventuell auch den Kolben,  schon während des     Tauchens    abzukühlen.  Dies kann dadurch geschehen, dass man sie  z. B. auf ein mit     )Vasser    gekühltes Gestell  setzt, oder mit einem mit      nasser    gekühlten  Mantel umgibt.

   Man kann jedoch von dieser  Art der Kühlung, besonders bei aus dünnem  Material     angefertigten    Füsschen     und    beim  rasch erfolgenden Tauchen, absehen, wenn  man die Röhre nach dem Tauchen sofort  energisch, z. B. mit einem kalten Luftstrom,  durch     Wasserbesprühung,    oder durch ein<B>Öl-</B>  bad, abkühlt. In beiden Fällen ist es vorteil  haft, die Abmessungen der zu vereinigenden  Teile mit der     Geschwindigkeit,    Tiefe und  Dauer des Tauchvorganges, wie auch mit der  Temperatur des Bades derart in Einklang zu  bringen, dass mindestens bei einem der Teile  während des     Tauchens    respektive der Zu  sammenfügung ein höherer maximaler Tem  peraturabfall als 200   C pro Millimeter ein-    tritt, was z.

   B. bei dickwandigen Füsschen       resp.    Kolben schon durch vorherige und wäh  rend des     Tauchens    erfolgende Kühlung, bei  dünnwandigen Körpern hingegen durch ent  sprechende Geschwindigkeit und kurze Dauer  des     Tauchens    erreicht werden kann, da doch  das heisse Bad seine Wärme den eingetauchten  Kolben- und     Füsschenteilen    sehr rasch und  energisch übermittelt. Dieser Umstand er  möglicht es auch, zwischen den miteinander  zu verbindenden Teilen vor ihrer Zusammen  fügung ein Metall von niedrigerem Schmelz  punkt als die Temperatur des Bades, z. B.

    in Draht- oder Plattenform oder in Form  eines die betreffenden Teile deckenden     tber-          zuges    einzusetzen, auf welches Metall die  Temperatur des Bades durch die eingetauch  ten Kolben- und     Füsschenteile    übertragen  wird. so dass es schmilzt und der Kolben mit  dem Füsschen durch dieses Metall verlötet       wird.    Wird dieses Metall zum Beispiel in  Form einer Platte angewendet, so kann man  diese Platte und mit. ihr das Füsschen durch  ein leichtes Quetschen des Kolbens an letz  teren befestigen, doch     erscheint    eine     derartige     vorherige Verbindung des Kolbens mit dem  Füsschen auch in andern Fällen zweckdien  lich.

   In solchen Fällen ist es vorteilhaft, den       äussern        resp.    den     innern    Teil des Kolbens und  des Füsschens mit     Graphitfett    oder mit einem  andern Material zu überziehen. damit aus  dem Bad hoher Temperatur keine Wärme ver  loren geht.  



       Aus    obigem ist ersichtlich, dass bei dem  Verfahren solche Bäder angewendet werden  können, deren Schmelzpunkt niedriger, gleich  hoch, ja sogar - wenn eine rasche     und     energische     Wärmeübertragung    erforderlich  ist - höher ist, als der Schmelzpunkt der an  einander zu     befestigenden    Teile. So können  als Material des Bades z. B. Kupfer, Eisen,  Nickel, Silber usw. oder deren Legierungen  dienen und die Verbindung der Kolben und  Füsschen kann als     Lötung,        Hartlötung    oder  sogar als eine Art von     Schweissung    betrachtet  werden.

   Ist das Material des Bades oder des  zwischen den aneinander zu befestigenden  Teilen angeordneten zu schmelzenden Metal-           les    oder beider, oder das Material der     Kolben-          bestandteile    leicht     oxydierbar,    oder werden  Bäder von sehr hoher Temperatur angewen  det, so wird das Verfahren zweckmässig in  einer reduzierenden, z. B. in einer Wasser  stoffatmosphäre, ausgeführt. An Stelle einer  solchen Atmosphäre kann aber auch an der  Oberfläche des Bades ein Schlacke lösendes  oder auch ein anderes entsprechendes     Reini-          gungs-    oder Schutzmaterial, z.

   B. eine aus  Borax bestehende Schicht angewendet wer  den, welche die aneinander zu befestigenden  Flächen beim Eintauchen reinigt oder das  Bad rein erhält, damit das schmelzende Me  tall die aneinander zu befestigenden Flächen  gut benetzt und nach Erstarrung eine tadel  lose     Verbindung    sichert.  



  Ein     Ausführungsbeispiel    des     erfindungs-          gemässen    Verfahrens soll an Hand der Zeich  nung näher erläutert werden.  



       Fig.    1     ist    ein teilweiser     Axiallängssehnitt     einer zur Ausführung des Verfahrens dienen  den     Vorrichtung;          Fig.    2 und 3 sind Längsschnitte je eines       Metallröhrenkolbens    ohne Zuführungen, Ent  lüftungsröhre und     Elektrodensystem;          Fig.    4 ist ein Teilschnitt des Kolbens und  des Füsschens gemäss     Fig.    2 in grösserem  Massstab.  



  Die     Vorrichtung    gemäss     Fig.    1 ist in deren  Tauchposition dargestellt, bei welcher die ab  wärts gerichteten Krempen des Kolbens la  und des in denselben eingesetzten Füsschens  1 b (welche der     Übersichtlichkeit    halber ohne  Entlüftungsröhre, Zuführungen     und        Elek-          trodensystem    dargestellt sind) gleichzeitig  in das aus geschmolzenem Metall bestehende  Bad 2, welches z. B. aus Kupfer besteht, ein  getaucht     sind.    Dieses Bad befindet sich in  dem aus feuerfestem Material, z.

   B. aus     Alun-          dum,    bestehenden ringförmigen Tiegel 3 und  wird durch die mittelst eines     elektrischen     Widerstandsheizkörpers, z. B. der     Molybdän-          ba.ndspule    6, bewirkte Heizung des Tiegels  in schmelzflüssigem Zustande erhalten. Das  durch die zentrale Öffnung des ringförmigen  Tiegels geführte, bewegliche Gestell 4, auf  dem das Füsschen     1b    aufliegt, kann mit durch    das Rohr 5 strömendem Wasser     gekühlt    wer  den, und die doppelwandige Hülse 10; welche  sich an den obern Teil des Kolbens an  schmiegt, wird ebenfalls durch Wasser ge  kühlt.

   Die     Wasserkühlung    dieser     Teile    oder  nur eines derselben kann jedoch, wie oben be  reits erwähnt, bei Zusammenfügung von  dünnwandigem Kolben oder Füsschen auch  durch     Luftkühlung    ersetzt oder gar unter  lassen     werden.    Ebenso kann man auch das  Gestell 4 weglassen, wenn der Kolben und das  in diesem befestigte Füsschen durch die Hülse  1.0     mit    Hilfe von Federn oder andern Organen  gehalten werden. Der Heizkörper 6 ist mit  einem Wärmeisolator 7, z. B. mit Aluminium  oxyd oder Schamotte, umgeben, welches     in     dem Mantel 7a angeordnet ist und von den  Zuführungen des Heizkörpers durchsetzt  wird.

   Den Mantel 7a, welcher nicht     unbedingt     gasdicht sein     muss,    umgibt der gasdichte Man  tel 8a; der zwischen diesen Mänteln liegende  Raum ist mit lockerem Wärmeisoliermaterial,  z. B. mit Asbest, ausgefüllt     und    es wird darin  mit     Hilfe    von durch die Röhre 9 zugeführtem  Wasserstoff eine     Wasserstoffatmosphäre    auf  recht erhalten.

   Im     Innern    des Heizkörpers  wird ebenfalls eine strömende Wasserstoff  atmosphäre aufrecht erhalten, und zwar mit  Hilfe des durch ein Rohr 14 eingeführten  Wasserstoffes, welcher durch den Mantel 12  hauptsächlich in die     Auslassröhre    13 gelangt,  in welcher durch die     Injektorröhre    11 Luft  oder ein neutrales Gas eingeblasen     und    hier  durch eine Saugwirkung hervorgerufen wird.

    Bei einer solchen     Anordnung    flackert näm  lich die     Wasserstoffflamme,    der man bei der       Wasserstoffspülung    eines oben zu öffnenden  Gefässes nicht entgehen kann, nicht nach  oben, sondern sie wird     vielmehr    durch die  Röhre 13 ausgeblasen, ohne die     aneinander     zu     fügenden        Röhrenteile    zu beschädigen.

   Die  Stromzuführungen des Heizkörpers 6     sind     zweckmässig in der aus     Fig.    1 ersichtlichen  Weise     -isoliert        und    gasdicht durch den aus  einer     Metallplatte    bestehenden Mantel 8a hin  durchgeführt.  



  Das     erfindungsgemässe    Verfahren wird  mit dieser     Vorrichtung    z. B. so ausgeführt,      dass, nachdem das Gestell 4 über den Mantel  12a gehoben wurde, ein Füsschen     1b    auf das  Gestell gesetzt wird, sodann auf dieses  (zweckmässig durch Federkraft) der in die  Hülse 10 gesetzte Kolben la     daraufgedrückt          -wird    und dann beide durch gleichzeitige Be  wegung der Werkzeuge 4 und 10 so weit ge  senkt werden, bis ihre relativ zueinander       zweckentsprechend    liegenden, abwärts ge  richteten Krempen in der gewünschten Tiefe  in das Bad 2 tauchen,

   worauf sie nach Ab  lauf der erforderlichen     Eintauchzeit    wieder  herausgehoben und entfernt werden. Das  ganze Tauchverfahren erfolgt in der Praxis  im Verlaufe von Sekunden, wobei das Ver  weilen im Bade eventuell bloss die Dauer  einiger Zehntelsekunden beanspruchen kann.  Werden der Kolben und das Füsschen vor dein  Tauchen durch einen leichten Druck anein  ander befestigt, und     verwendet    man dünn  wandige Kolben oder Füsschen, so kann die       Verwendung    eines der     '\#rerkzeuge    4 und 10  auch entfallen.

   Dieses Arbeitsverfahren ist  besonders bei Kolben- und     Füsschenausfüh-          rungen    gemäss     Fig.    3 empfehlenswert, bei  welcher der Kolben eine Schulter     1e        (Fig.    2),  welche das übermässige Hineingleiten des in  den Kolben gedrückten     Füchens    verhindert,  nicht aufweist.     Fig.    4 zeigt schliesslich, wie  die ineinander passenden Flächen 17 der zu  sammenzufügenden Krempen 15 des Kolbens  la und des Füsschens 1b zum Beispiel gal  vanisch mit einem     '-#Tetallüberzug    versehen  sind.

   Zweckmässig ist der Schmelzpunkt des       Überzugsmaterials    niedriger, als der des Kol  ben- oder     Füsschenmaterials,    und kann     aus     einem Metall oder einer Legierung, welche  nicht leicht     oxydiert,    z. B. aus Kupfer oder  aus einer Kupferlegierung bestehen.  



  Nach erfolgtem Überziehen      -erden    die  Teile einer Wärmebehandlung unterworfen  (welche gegebenenfalls das Tauchen selbst  sein kann), wodurch erreicht wird, dass das       Überzugsmaterial    in die Materialien des Kol  bens und des Füsschens (welche in der Regel  Eisenplatten sind) an den Flächen 17 ein  diffundiert und hierdurch eine sehr zuverläs  sige Verbindung sichert. Der Überzug kann    aber auch so stark aufgetragen sein, dass er  selbst, in dem Bad schmelzend, den Kolben  und das Füsschen als     Lötmaterial    miteinander  verbindet.  



  Das erfindungsgemässe Verfahren ist  selbstverständlich weder auf obiges Beispiel,  noch auf die Ausführung mit der beschrie  benen Vorrichtung     beschränkt.    Die Wirkung  der reduzierenden Atmosphäre kann zum Bei  spiel durch Anwendung einer auf der Ober  fläche des Bades 2 verwendeten Schlacke  lösenden Schicht verbessert oder ersetzt wer  den. Auch kann der erwähnte Wasserstoff  flamme-Ausbläser mit beim Durchgang der  Werkzeuge 4 und 10 sich automatisch öff  nenden und schliessenden, gasdichten Türen  ergänzt und die Vorrichtung mit automati  schen Kolben- und     Füsschen-Beschickungs-          apparaten        etc.    versehen werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur luftdichten Verbindung der Kolben und der Füsschen von elektrischen Metallkolben-Entladungsröhren, dadurch ge kennzeichnet, dass die zu verbindenden Teile des Kolbens und des in diesen eingefügten Füsschens gemeinsam in eine metallische Schmelze, deren Schmelzpunkt höher als <B>500</B> C liegt, eingetaucht werden und dass mindestens einer dieser Teile gekühlt wird. <B>UNTERANSPRÜCHE:</B> 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der genannten Teile während des Tauchens gekühlt wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der genannten Teile nach dem Tauchen ge kühlt wird. 3.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der genannten Teile während und nach dem Tauchen gekühlt wird. 4. Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens in einem der zu verbin denden Teile während des Tauchens ein Temperaturabfall hervorgerufen wird, welcher grösser als 200 C /mm ist. 5. Verfahren nach Patentanspruch und Un teransprüchen 1 und 4, dadurch gekenn zeichnet, dass die zu verbindenden Teile in ein Bad eingetaucht werden, dessen Schmelzpunkt mindestens gleich hoch ist, wie der des Materials der zu verbinden den Teile. 6.

   Verfahren nach Patentanspruch und Un teransprüchen 1, 4 und 5, dadurch ge kennzeichnet, dass es in einer reduzieren den Atmosphäre vollzogen wird. 7. Verfahren nach Patentanspruch und Un teransprüchen 1, 4 und 5, dadurch ge kennzeichnet, dass es in einer Wasser stoffatmosphäre vollzogen wird. B. Verfahren nach Patentanspruch und Un teransprüchen 1 und 4 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, dass sich das Füsschen auf ein Gestell, welches durch eine zentrale Öffnung eines das Bad enthaltenden Tiegels geführt ist, stützt. 9.

   Verfahren nach Patentanspruch und Un teransprüchen 1, 4 bis 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass solche Kolben und Füsschen in das Bad getaucht werden, deren zu verbindenden Teile mit einem Metallüberzug, dessen Schmelzpunkt nie driger als jener des Badmaterials ist, ver sehen sind. 10.

   Verfahren nach Patentanspruch und Un teransprüchen 1, 4 bis 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass man zwischen die zu verbindenden Teile vor dem Tauchen ein Metallstück setzt, dessen Schmelzpunkt niedriger als der der zu verbindenden Teile und als die Temperatur des Bades ist, und welches beim Tauchen schmilzt.