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Verfahren und Einrichtung zur Herstellung schraubenlinienförmig gewundener Metallkörper gleichmässiger Steigung, insbesondere Wendelglühkörper für elektrische Glühlampen.
Schraubenlinienförmig gewundene Metallkörper mit möglichst gleichmässiger Steigung sind besonders in der Glühlampenindustrie von grosser Bedeutung, da der weitaus grösste Teil der elektrischen Glühlampen mit solchen schraubenförmig gewundenen Glühkörpern sogenannten Wendelkörpern hergestellt wird, weil diese Ausführungsart sowohl bei Vakuumlampen, wie bei gasgefüllten Lampen eine Reihe von Vorteilen mit sich bringt, so z. B. gelingt es nur auf diese Weise die durch Konvektion entstehenden Wärmeverluste in der gasgefüllten Lampe auf das nötige Mass einzuschränken. Weiterhin ist es bekannt, dass besonders bei gasgefüllten Lampen die Lebensdauer der Lampe um so gleichmässiger ist, je regelmässiger der Wendelglühkörper ausfällt.
Versuche haben bestätigt, dass der Grund hiefür darin liegt, dass infolge von Abweichungen in der Ganghöhe der Schraubenlinie bzw. der Abstände der einzelnen Windungen lokale Ungleichförmigkeiten in der Temperatur des Glühkörpers entstehen, welche eine ungleichmässige Verdampfung des Glühkörpers, dessen stellenweise Schwächung und damit das frühe Ausbrennen der Lampe bewirken.
Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Verfahren zur einfachen und sicheren Herstellung
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der Windungen ein besonderes Gewicht gelegt wird.
Die Zeichnung dient zur Erläuterung des erfindungsgemässen Verfahrens, u. zw. stellt Fig. 1 die zur Ausführung des bisher üblichen Spiralisieiungsverfahrens dienende Einrichtung dar, Fig. 2 hingegen dient zur Veranschaulichung des erfindungsgemässen Verfahrens-und Fig. 3 und 4 zeigen je eine Ausführungsform desselben.
Der in den bisher bekannten Verfahren angewendete Wickelkopf besteht, wie aus Fig. 1 ersichtlich, aus einer mit grosser Umdrehungszahl drehbar angeordneten Scheibe 1 und einem mit dieser starr verbundenen Zapfen 2, welcher einerseits die den zu spiralisierenden Draht (z. B. Wolframdraht) enthaltende Spule 3 trägt, anderseits durch eine Axialbohrung die Führung des Kerndrahtes 4 besorgt.
Der Wolframdraht gelangt über die gefurchten Führungsrollen 5-5'zu dem Kerndraht und windet sich schraubenlinienförmig um denselben, wenn der Wickelkopf in der mit Pfeil 6 bezeichneten Richtung in gleichmässiger Drehung versetzt wird und gleichzeitig der Kerndraht in der mit Pfeil 7 bezeichneter Richtung mit gleichmässiger Geschwindigkeit vorwärts bewegt wird. Der Kerndraht kann später- eventuell nach Vollführung von andern erwünschten Operationen-z. B. auf chemischem Wege durch Ansätzen entfernt werden.
Die Erfahrung zeigt, dass die auf diese Weise hergestellten Wendelkörper auch bei sorgfältig ausgeführter Herstellung nicht immer die gewünschte Gleichmässigkeit aufweisen. Der Grund hiefür ist darin zu suchen, dass bei diesem Verfahren bzw. dieser Einrichtung weder in bezug auf den Kerndraht noch in bezug auf den Wicklungsdraht eine sichere Zwangsführung vorgesehen ist, welche imstande wäre, jedwede schädliche Verschiebung der Drähte auszuschliessen.
Das erfindungsgemässe Verfahren sichert die gewünschte gleichmässige Steigung der Wendel dadurch, dass zwischen den einzelnen Gängen der Wendel ein Hilfsdraht gewickelt und dessen Dicke so gewählt wird, dass sie mit der gewünschten Ganghöhe der Wendel übereinstimmt. Die zur Ausführung des üblichen Wiekelverfahrens verwendete Vorrichtung kann offenbar auch für dieses Verfahren benutzt werden, nur muss in diesem Fall der Wickelkopf mit einer weiteren Wiekeleinheit versehen werden bzw.
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müssen auf Zapfen 2 noch eine den Hilfsdraht enthaltende Spule und auf Scheibe 1 noch weitere zwei
Führungsrollen angebracht werden (siehe Fig. 3).
Damit die Kräfte, die den Kerndraht vom Hilfsdraht und Wickeldraht aus beanspruchen, entgegengesetzt gerichtet werden und der Kerndraht demzufolge keine Querbeanspruchung erleidet, wird das zweite Rollenpaar 15-15'zweckmässig um 1800 versetzt gegenüber dem Rollenpaar 5-5'angeordnet. Dies ist besonders wichtig in bezug auf die Gleichförmig- keit der Wendel. Aus den so hergestellten Wendelkörpern muss selbstverständlich der Hilfsdraht später entfernt werden, u. zw. kann dies zweckmässig gleichzeitig mit der Ausätzung des Kerndrahtes bewerk- stelligt werden, wenn der Hilfsdraht aus demselben Material besteht, wie der Kerndraht.
Das hier beschriebene Wicklungsverfahren besitzt noch insofern einen Nachteil, als ausser dem eigentlich aufzuwickelnden Draht-Hauptdraht-noch ein Hilfsdraht benötigt wird, dessen Länge gleich ist mit der des aufzuwickelnden Drahtes und der in bezug auf seinen Durchmesser ebenso sorgfältig kalibriert sein muss, wie letzterer. Dieser Materialzusatz kann aber mit Hilfe einer kleinen
Abänderung des erfindungsgemässen Verfahrens erspart werden, indem der sieh in die Spiralabstände des Hauptdrahtes windende Hilfsdraht nicht über die ganze Länge des Kerndrahtes entlang geführt wird, sondern gleichzeitig mit dem Aufwickeln des einen Endes auf den Kerndraht, das andere Ende mit derselben Geschwindigkeit von demselben abgewickelt wird.
Dann befindet sich auf dem Kern- draht zwischen den auf-und ablaufenden Hilfsdrahtteilen eine konstante Windungszahl, welche, die
Abstände zwischen den stets anlaufenden Hauptdrahtwindungen ausfüllend, die gleichmässige Windungs- dichte des Hauptdrahtes gewährleistet. Zur Darstellung dieser Verhältnisse dient die in Fig. 2 gegebene
Skizze. An den Kerndraht 4 wird der Hilfsdraht in Richtung des Pfeiles 10 auf-bzw. in Richtung des Pfeiles 11 abgewickelt.
Eine konstante'Windungszahl des Hilfsdrahtes-drei Windungen in Fig. 2befindet sich dauernd auf dem Kerndraht, so dass der Teil 12 des Hauptdrahtes, welcher ebenfalls in der Pfeilrichtung umläuft, zwischen diesen konstanten Windungen gewickelt wird und nachher infolge der Vorwärtsbewegung des Kerndrahtes in der Pfeilrichtung 7, nunmehr fixiert in seiner Lage auf dem
Kerndraht, aus den Windungen des Hilfsdrahtes herausläuft.
Verschiedene Ausführungsformen dieses Verfahrens können angegeben werden. Bei einer Ausführungsform, die in Fig. 3 dargestellt ist, wickelt sich das Ende des Hilfsdrahtes 10 von einer an Scheibe 3 angebrachten Spule 13 ab und auf Spule 14, die ebenfalls an Scheibe 1 untergebracht ist, auf. Zwecks leichterer Übersicht wurde in Fig. 3 der Hauptdraht und die dazugehörende Wickeleinheit nicht dargestellt, ebenso nicht die zwischen Spule 13 und 14 benötigte Zwangskupplung und andere Einrichtungsteile, mit deren Hilfe die Aufwicklung des Drahtes 14 geschieht.
Bei dieser Ausführungsform wird auf Spule 13 zweckmässig eine mit dem Hauptdraht möglichst gleiche Länge des Hilfsdrahtes aufgewunden ; während des Wickelverfahrens wird dieser auf Spule 14 umgewickelt und nach Vollendung des Wickelverfahrens werden die zwei Spulen umgewechselt, worauf sie wieder benutzt werden können.
Die Menge des nötigen Hilfsdrahtes kann weiterhin dadurch vermindert werden, dass Enden und Anfänge des Hilfsdrahtes miteinander verbunden werden, so dass eine geschlossene Drahtschlinge entsteht. Die Skizze einer solchen Einrichtung zeigt Fig. 4. Der Hauptdraht und die dazugehörende Wickelvorrichtung wurden fortgelassen. Arbeitsweise der Vorrichtung ist aus Fig. 4 leicht zu ersehen. Wenn der Wickelkopf in der mit Pfeil 6 gezeichneten Richtung in Umdrehung versetzt wird, wickelt sich der über Spule 16 und Führungsrollenpaare 17 und 17'geführte Hilfsdraht dauernd auf den Kerndraht auf und von demselben ab, wobei die ganze Drahtschlinge sich in der mit Pfeil 8 gezeichneten Richtung mit gleichförmiger Geschwindigkeit verschiebt.
An der Verbindungsstelle der Drahtenden des Hilfsdrahtes kann eine gewisse Verdickung kaum vermieden werden. So oft diese Verdickung infolge der in sich erfolgten Verschiebung des Hilfsdrahtes an den Kerndraht gelangt, bewirkt sie eine Ungleichförmigkeit der Wendel. Diese scheinbar nachteilige Erscheinung kann aber vorteilhaft ausgenutzt werden, u. zw. dadurch, dass die Länge des in sich geschlossenen Drahtes so gewählt wird, dass die obenerwähnten sich periodisch wiederholenden Ungleichförmigkeiten an dem Wendelkörper in einer Entfernung auftreten, die ebenso gross ist, wie die Länge des zu einer Lampe gehörenden Wendelglühkörpers. In diesem Falle kennzeichnen also die Ungleichförmigkeiten diejenigen Stellen, an welchen das Abtrennen des für eine Lampe nötigen Wendelglühkörpers aus dem Vorrat zu erfolgen hat.
Der Hilfsdraht kann auch aus mehreren Teilen bestehen, so dass mehrere Verbindungs-bzw. Verdickungsstellen an ihm entstehen. Offenbar kann dann durch Auswechslung des Hilfsdrahtes auf derselben Wickelmaschine, während eines vollen Umlaufes des Hilfsdrahtes die Kennzeichnung der Abtrennstellen längerer bzw. kürzerer Wendel erhalten werden.
Die in Fig. 4 gegebene Darstellung der Wickeleinrichtung soll nur im Prinzip die Ausführung des Verfahrens darstellen. Bei der praktischen Ausführung der Einrichtung enthält diese noch andere Einrichtungsteile. Um eine leichte Übersicht zu ermöglichen, wurden nämlich in Fig. 4 die den Hauptdraht enthaltende Spule, ferner die zur Regulierung der Spannung des aufzuwickelnden Drahtes dienende Bremseinrichtung, sowie die Führungsrollen des Hauptdrahtes und deren Halter fortgelassen. In der praktischen Ausführung können diese Teile verschiedenartig ausgebildet werden. So z.
B. in einzelnen Fällen, wo es sich-um besonders heikle Wicklungen handelt, können solche Maschinen verwendet werden, bei welchen die Haltesäulen der den Wolframdraht und einen Zweig des Hilfsdrahtes führenden Rollen
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verstellbar angeordnet sind. Diese Einstellungsmöglichkeit erlaubt die auf den Kerndraht wirkenden Kräfte, d. h. die Spannung des Wolframdrahtes und der zwei Zweige des Hilfsdrahtes, in Gleichgewicht zu bringen, so dass die Verschiebung des Kerndrahtes vermieden wird, wenn der durch die drei Drahtzweige eingeschlossene Winkel der Spannung der Drähte entsprechend eingestellt wird. Eine zweckmässige Ausführungsform der Haltersäulen besteht z.
B. darin, die diese tragende Scheibe mit Nuten von entsprechender Länge bzw. längs eines entsprechenden Kreisabschnittes zu versehen, in welchen die Säulen nach Lösung der Feststellschrauben (in der Figur nicht eingezeichnet) in einem zu dem Kerndraht konzentrischen Kreisabschnitt verschoben und in der gewünschten Stellung durch Festziehen der Schraube festgehalten werden können. Ausserdem kann die Maschine auch so hergestellt werden, dass zur Einstellung der Spannung des Hilfsdrahtes die Achse bzw. Achsen einer oder mehrerer Führungsrollen in den Säulen nicht fest, sondern durch eine Feder oder Federn, deren Spannung einstellbar ist, verschiebbar gelagert werden. Die Spannung des Hilfsdrahtes kann dann durch diese Feder bzw. Federn eingestellt werden, was besonders bei der Ausführungsform mit einstellbaren Säulen von Vorteil ist.
Die Erfindung beschränkt sich naturgemäss nicht nur auf die Herstellung der Glühkörper
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z. B. Heizkörper, verwendet werden, im allgemeinen in allen solchen Fällen, wo es sich um schraubenlinienförmig gewundene Metallkörper gleichmässiger Steigung handelt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung schraubenlinienförmig gewundener Metallkörper von gleichmässiger Steigung, insbesondere Wendelglühkörper für elektrische Glühlampen, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks Sicherung der gleichmässigen Windungsabstände der Wendel gleichzeitig mit der Aufwindung des eigentlichen Drahtes auf den Kerndraht ein anderer Hilfsdraht zwischen den einzelnen Gängen der Wendel gewickelt und die Dicke des Hilfsdrahtes so gewählt wird, dass sie mit der gewünschten Ganghöhe des Wendel übereinstimmt, und der Hilfsdraht in einer späteren, geeigneten Arbeitsphase entfernt wird.