183893. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés illékony adalékanyagokat tartalmazó hengeres, szívócső nélküli kerámiaedények vákuumtömör beforrasztására
1 183 393 2 A találmány tárgya eljárás és berendezés illékony adalékanyagokat tartalmazó hengeres, szívócső nélküli kerámiaedények vákuumtömör beforrasztására. A vákuumtechnikai ipar termékei lényegükben olyan edények, melyek a külvüágtól vákuumtömör (gázt át nem eresztő, hermetikus) módon el vannak zárva. A töltet (gáz vagy vákuum) előállítására a termékek nagy csoportjánál egy az edény belsejéhez csatlakozó cső, az ún. szívócső szolgál, amelyen keresztül kiszivattyúzzák az eredetileg jelen volt levegőt, ha szükséges, bejuttatják a kívánt töltő- és adalékanyagokat, majd ezt a csövet megszakítják és elzárják, e két utóbbi művelet rendszerint egy lépésben történik. A szívócsöves technológiának jellegzetes példája az izzólámpáknak, valamint a higanylámpák kisülőedényeinek az előállítása. Meglehetősen régóta ismeretes azonban a vákuumtechnikai termékek ún. szívócső nélküli előállítása is. Itt az edényt olyan térbe helyezik, amely az abban végül létrehozni kívánt atmoszférát tartalmazza, majd ebben az atmoszférában zárják le, általában az edény falait képező felületek összeforrasztásával. így pl. a General Electric cég kerámia-vevőcsövei vagy az RCA cég „nuvisztor” márkanéven forgalmazott elektroncsövei szívócső nélkül, vákuumkályhában történő beforrasztással készültek. A szívócső nélküli előállítás elve igen jól használható a fényáteresztő kerámia falú kisülőedénnyel készült nagynyomású gázkisüléses fényforrásoknál üyen kisülőedényeket akkor alkalmaznak, ha azok töltőanyaga kémiailag annyira agresszív adalékot tartalmaz, hogy a közönségesen használatos üveg vagy kvarcüveg nem használható szerkezeti anyagként. A kerámikus anyagok, főképpen az áttetsző, színtereit, polikristályos aluminiumoxid, jóval ellenállóbbak, de mivel ezeket - szemben az üvegekkel — nem lehet felmelegítés útján viszkózus, képlékenyen megmunkálható állapotba hozni, ezért belőlük nem lehet szívócsövet készíteni. A kérdés megoldásának egyik kézenfekvő módja szívócső nélküli technológiát alkalmazni és a fényforrásokkal foglalkozó szabadalmi irodalomban gyakran találkozunk is kerámia-fallal készült ilyen konstrukciójú nagynyomású kisülőedényekkel. Példaképpen, a teljesség igénye nélkül említjük meg a 3 363 133,3 363 134,3 609437 és 3 650593 sz.amerikai szabadalmi leírásokat. A szóban forgó kisülőedények a gáz-töltet mellett tartalmaznak olyan adalékokat is, amelyek szobahőmérsékleten kondenzált (folyékony vagy szilárd) halmazállapotban vannak jelen és csak a kisülőedény üzemi hőmérsékletén van olyan gőznyomásuk, hogy számottevő hatást fejtsenek ki. Általában éppen ezen adalékok között vannak azok, amelyek miatt a kisülőedény falát kerámiából kell készíteni. Nyilvánvaló, hogy a kisülőedénynek a töltőgáz-atmoszférában történő beforrasztása során ezeket a kisülőedénybe előzőleg bevitt adalékokat nem lehet a beforrasztás hőmérsékletére felmelegíteni, ezért a kisülőedénynek csak egyik, az összeforrasztandó felületeket tartalmazó részét melegítik fel, és ezalatt az illékony adalékok a kisülőedény más részében vannak. Ennek a műveletnek apparativ megoldásáról a szakirodalomban igen kevés található és az is inkább csak a beforrasztandó rész felmelegítésének módszereivel foglalkozik. A már említett 3 609 437 sz. amerikai szabadalmi leírás szerint az ott ismertetett konstrukciónál ez egy a (függőlegesen álló) kisülőcső felső, beforrasztandó része köré helyezett grafithenger nagyfrekvenciás úton való felhevítéssel történik, a 3 645 599 sz. amerikai szabadalmi leírás pedig ugyanezen konstrukció beforrasztására olyan berendezést ír le, amelyben a lineárisan elrendezett, álló helyzetben lévő kisülőcsövek felső részei egy vízszintes síkban elhelyezett U-alakú, grafitból készült és áthaladó árammal fűtött fűtőtest szárai között helyezkednek el. Mindkét leírás szerint a végleges beforrasztási művelet során a kisülccsövek alsó végeit egy fémtömbben lévő furatba állítják, mely fémtömböt célszerűen vízzel lehet hűteni. A kisülőcső beforrasztására saját tapasztalatunk szerint kiválóan megfelel magasolvadáspontú fémből, célszerűen volfrámból készült, áthaladó árammal fűtött fűtőtestek alkalmazása is, de egyéb módszereket is el lehet képzelni. A fő nehézséget nem a kisülőcső beforrasztandó részével való hőközlés, hanem a csőben elhelyezett illékony adalék elpárolgásának megakadályozása okozza. Az ilyen típusú kisülőcsövek beforrasztásához ui. általában olyan üvegzománcokat használnak, amelyeket 1450—1500 °C hőrmérsékletre kell melegíteni ahhoz, hogy elegendő hígfolyóssá válva, befolyjanak az összekötendő felületek közé. Ha pedig a kisülőcső egyik vége ilyen hőmérsékletre kerül, akkor óhatatlanul bizonyos mértékű hőközlés történik a kisülőcső másik vége felé. Ez a hőközlés háromféle úton mehet végbe, amelyek a következők: 1. hővezetés a jelen lévő töltőgázon keresztül, 2. hővezetés a kisülőcső falán keresztül, 3. sugárzásos hőközlés. A kerámia-edény egyik végének beforrasztásához tehát bizonyos hőáram halad a másik (már beforrasztott) vég felé. Áz, hogy ennek hatására a másik vég mennyire melegszik fel, attól függ, hogy milyen a hőkontaktus a másik vég és a környezet között. Az eddig leírt beforrasztó-rendszerekben, ahol a beforrasztandó edény felmelegíteni nem kívánt részét egy vízzel hűtött fémtömbbe fúrt lyukat állították, ezt a hőkontaktust az edény külső és a furat belső felülete közötti természetes hővezetés jelenti, amely lényegében a jelen lévő töltőgáz egy rétegén keresztül történik. Ennek a rétegnek a vastagsága néhány tized mm, nyomása és összetétele pedig megfelel a töltőgázénak. Tapasztalatunk szerint ilyen körülmények között, különösen kisebb teljesítményű (tehát rövidebb) kisülőcsövek beforrasztásánál, elkerülhetetlen, hogy a kisülőedény hidegebb vége is annyira felmelegedjék, hogy az már az ott elhelyezett adalékanyag jelentős mértékű párolgását okozza. Ez pedig káros folyamat, mert egyrészt lehetetlenné teszi az adalékanyag mennyiségének és összetételének pontos kézben tartását, másrészt pedig az elpárolgott adalékanyag a beforrasztó berendezés hidegebb helyeire lerakódva, annak nem kívánatos elszennyeződését okozza. Találmányunk célja olyan eljárás létrehozása, amely lehetővé teszi hengeres kerámia-edények egyik végén a beforrasztáshoz szükséges hőmérséklet (mintegy 1500 °C) fenntartását anélkül, hogy a másik, illékony adalékanyagot tartalmazó vég hőmérséklete túllépne egy még megengedhető értéket. Ezt az értéket 50°C-ban jelöltük meg. Ezt a célt találmányunk szerint úgy érjük el, hogy a hengeres, egyik végén már beforrasztott kisülőcsövet az illékony adalékot tartalmazó beforrasztott végével lefelé mutató helyzetben, palástjának egy — a két vég közötti - szakaszán, oldható vákuumtömör kötéssel befogjuk a kisülőcsőben létrehozni kívánt atmoszférát tartalmazó kamra alsó falát képező lemezbe, amikoris a kisülőcső 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
