CZ20012448A3

CZ20012448A3 - Spojené těleso a vysokotlaká výbojka

Info

Publication number: CZ20012448A3
Application number: CZ20012448A
Authority: CZ
Inventors: Norikazu Niimi
Original assignee: Ngk Insulators, Ltd.
Priority date: 2000-07-03
Filing date: 2001-07-03
Publication date: 2002-02-13
Also published as: DE60112851D1; EP1170770B1; HUP0102760A3; JP3929255B2; HU0102760D0; HUP0102760A2; CN1330383A; HU225633B1; JP2002326878A; EP1170770A1; DE60112851T2; CN1148334C

Description

Oblast techniky

Předkládaný vynález se týká spojeného tělesa a zejména se týká vysokotlaké výbojky využívající keramickou trubici.

Dosavadní stav techniky

Vysokotlaká výbojka má keramickou trubici se dvěma koncovými částmi, ve kterých jsou vloženy těsnící prvky (obvykle označované jako keramická zátka) pro utěsnění příslušných koncových části. V každém těsnícím prvku je vytvořen průchozí otvor a dovnitř tohoto průchozího otvoru je vložen kovový prvek, ke kterému je upevněn předem stanovený elektrodový systém. Uvnitř vnitřního prostoru trubice výbojky je uložen a utěsněn ionizovatelný, světlo emitující materiál. Známé vysokotlaké výbojky zahrnují vysokotlaké sodíkové a halogenidové výbojky, přičemž posledně uvedené vykazující dokonalejší barevnou koordinaci. Výbojky mohou být používány za podmínek vysoké teploty tím, že trubice výbojky je vytvořena z keramického materiálu.

U takových výbojek je potřebné vzduchotěsně utěsnění mezi koncovou částí keramické trubice výbojky a prvkem pro nesení elektrodového systému. Keramická trubice výbojky má hlavní těleso s tvarem trubice se dvěma úzkými konci, nebo soudku nebo, přímé trubice. Keramická trubice výrobky je vyrobena, například, ze slinutého tělesa z oxidu hlinitého.

Popis japonské patentové přihlášky č. 178,415/1999 (EPO EP0982278, Al) uvádí následující konstrukci. Spojovací část mezi koncovou částí keramické trubice výbojky a prvkem ♦ 4

44

44·· •4 ••4444

Ψ 4*·Φ · >· 4 4 4 Φ44 φ · 4 4φ

4 4 4 4 44

4 4 4 Φ4

Φ·· Φ4 44 444 pro nesení elektrodového systému zahrnuje hlavní fázi, dotýkající se keramické trubice výbojky, a prostřední keramickou vrstvu, dotýkající se nosného prvku a existující mezi nosným prvkem a hlavní fází. Hlavní fáze je sestavena z porézní nosné struktury s otevřenými póry a je vyrobena ze slinutého produkty z kovového prásku, a do otevřených pórů v uvedené porézní nosné struktuře je napuštěna keramická fáze. Taková spojená struktura má zlepšenou nepropustnost pro vzduch a odolnost proti korozi, přičemž opakované tepelné cykly nemají za následek prasknutí této spojené struktury.

Podstata vynálezu

Předkladatelé vynálezu testovali shora popsanou těsnící strukturu a ověřovali, zda spojená struktura má odolnost proti únavě a prasknutí dokonce i tehdy, když je struktura vystavena opakovaným tepelným cyklům mezi vysokou teplotou, například 1000°C nebo vyšší, a teplotou místnosti.

Cílem předkládaného vynálezu je tedy vytvořit spojenou strukturu mající odolnost proti únavě a prasknutí, dokonce i když je tato struktura vystavena opakovaným tepelným cyklům mezi vysokou teplotou, například 1000°C nebo vyšší, a teplotou místnosti.

Dalším cílem předkládaného vynálezu je použít takovou spojenou strukturu pro vysokotlakou výbojku pro zlepšení odolnosti proti korozivnimu plynu, jako halogenid kovu, a vzduchotěsnosti a pro vyloučení prasknutí spojené struktury v důsledku opakovaných cyklů zapnutí a vypnutí.

Podle předkládaného vynálezu je tedy vytvořeno

2Q spojené těleso z prvního prvku, vyrobeného z kovu, a druhého prvku, vyrobeného z keramiky nebo cermetu. Spojené těleso • · · 0 • « « ··· ♦ • * ·»·« ♦ · w· ·

• · • « • ·· •F • « • · « · 4 • · ·· ·· ··· zahrnuje spojovací část vloženou mezi první prvek a druhý prvek pro spojeni prvního a druhého prvku, přičemž tato spojovací část zahrnuje hlavní fázi, dotýkající se prvního prvku, a prostřední vrstvu z keramické směsi, dotýkající se druhého prvku a existující mezi druhým prvkem a hlavní fází. Hlavní fáze je sestavena z porézní nosné struktury, vyrobené ze slinutého produktu z kovového prášku a s otevřenými póry, a do otevřených pórů v porézní nosné struktuře je napuštěna vrstva keramické směsi. Každá z prostřední vrstvy keramické směsi a uvedené napuštěné vrstvy keramické směsi má krystalinitu větší než 50%.

Předkládaný vynález dále navrhuje keramickou výbojku zahrnuj ící:

keramickou trubici výbojky s vnitřním prostorem, v ní vytvořeným, a s koncovými částmi, přičemž vnitrní prostor je vyplněn ionizovatelným, světlo emitujícím materiálem a startovacím plynem a uvnitř koncové části je vytvořen otvor;

elektrodový systém, vytvořený uvnitř vnitřního prostoru;

0 těsnící prvek s průchozím otvorem, v něm vytvořeným, přičemž část těsnícího prvku je fixována uvnitř otvoru keramické trubice výbojky; a kovový prvek;

přičemž podstata vynálezu spočívá v tom, že kovový prvek a těsnící prvek tvoři shora popsané vzduchotěsně, spojené těleso. Kovový prvek je prvním prvkem a těsnící prvek je druhým prvkem.

Předkládaný vynález dále navrhuje keramickou výbojku zahrnuj ící:

keramickou trubici výbojky s vnitřním prostorem, v ní w · w • · * · * · · ♦> ·»· · • *

Φ v* «
·· ♦	# · ·	··
• ·	• · ·	•
« ·	• » · ·	•
t ·	• · *	•
···

vytvořeným, a s koncovými částmi, přičemž vnitřní prostor je vyplněn ionizovatelným, světlo emitujícím materiálem a startovacím plynem a uvnitř koncové části je vytvořen otvor;

elektrodový systém, vytvořený uvnitř vnitřního prostoru; a kovový prvek;

přičemž podstata vynálezu spočívá v tom, že kovový prvek a těsnicí prvek tvoří shora popsané vzduchotěsné, spojené těleso. Kovový prvek je prvním prvkem a těsnící prvek 10 je druhým prvkem.

Předkládaný vynález tedy vytváří spojenou strukturu z prvního prvku, vyrobeného z kovu, jako je molybden, a z druhého prvku, vyrobeného z keramiky nebo cermetu, přičemž prvky mohou být spojeny s velkou pevností, spojená struktura . .

má zlepšenou vzduchotěsnost a odolnost proti korozi, a opakované tepelné cykly nemají za následek prasknutí spojené struktury. Předkládaný vynález rovněž navrhuje způsob výroby výše popsaného spojeného tělesa a vysokotlaké výbojky.

2Q Přehled obrázků na výkresech

Obr.l je pohled v řezu, schematicky znázorňující stav, ve kterém je porézní nosná struktura vytvořena mezi těsnícím prvkem a kovovým prvkem;

, ,

Obr.2 je pohled v řezu, schematicky znázorňující spojené těleso;

Obr. 3 je pohled v řezu, schematicky znázorňující stav, ve kterém je porézní nosná struktura 2Q vytvořena mezi těsnícím prvkem a kovovým prvkem;

v* w • · * · • · · * ··· · • · ···· ··

··	♦”· ·”	•	• fc
•		•	•
•	• · · ♦	•	•
•	• · ·	fc	•
···	•fc ·♦		···

Obr. 4	je fotografie, vytvořená rozkladovým
		elektronovým mikroskopem, která znázorňuje spojovací rozhraní mezi kovovým prvkem a těsnícím prvkem;
5	Obr. 5	je fotografie znázorňující zvětšený pohled na část obr. 4;
	Obr, 6	znázorňuje schéma ilustrující fotografii
		podle obr. 4;
10	Obr. 7	znázorňuje schéma ilustrující fotografii
		podle obr. 5;
	Obr. 8	je graf znázorňující vztah mezi teplotou odolnosti vůči teplu, tepelným napětím, a odolností vůči korozi vysokotlaké výbojky;
15	Obr. 9	je graf znázorňující vztah mezi krystalinitou a poruchovostí keramické trubice výbojky během testu na tepelné cykly za teploty 950°C;
20	Obr.10	je graf znázorňující vztah mezi krystalinitou a poruchovostí keramické trubice výbojky během testu na tepelné cykly za teploty 1050°C;
	Obr.11	je graf znázorňující vztah mezi obsahem SiO₂ v
, 25		% hmotnostních a krystalinitou keramiky;
	Obr.12	je pohled v řezu, schematicky znázorňující
•		vrstvenou strukturu spojovací části spojeného tělesa podle obr. 1 a tepelné součinitele vrstev;

· 4* • 4

Obr.13 je pohled v řezu, znázorňující stav, ve kterém je do kovového prvku vysokotlaké výbojky podle obr. 1 vložen ucpávací prvek;

Obr.14 je pohled v řezu, znázorňující vysokotlakou výbojku po spojení kovového prvku podle obr.

a těsnícího prvku pro vytvoření těsnící části;

Obr.15 je pohled v částečném řezu, schematicky znázorňující příklad vysokotlaké výbojky;

Obr.16 je pohled v řezu, schematicky znázorňující provedení koncové části vysokotlaké výbojky podle předkládaného vynálezu, u kterého je kovový prvek spojen s vnitřním stěnovým povrchem těsnícího prvku v podstatě podél celé délky stěny;

Obr.17 je pohled v řezu, schematicky znázorňující provedení koncové části vysokotlaké výbojky podle předkládaného vynálezu, u kterého je kovový prvek spojen s koncovou částí trubice výbojky a kovový prvek a kovová osička elektrodového systému jsou elektricky spojeny metalizovanou vrstvou pokrývající povrch koncové části;

Obr.18 je zvětšený pohled znázorňující oblast v blízkosti vybrání znázorněného na obr. 17;

Obr.19 je pohled v řezu, schematicky znázorňující koncovou část vysokotlaké výbojky podle dalšího provedení předkládaného vynálezu, u kterého je kovový prvek spojen s vnitřním

• 1 · • * · 4	4 44	♦ 4	• 4
>4 ·	•	4
• 444 *	• 4	•	4 4		4
4 ·	• 4	•	•		4
«··* ··	♦ · 0	44		• 4	4

stěnovým povrchem koncové části trubice výbojky v podstatě podél celé délky tohoto povrchu;

Obr.20 je pohled v řezu, schematicky znázorňující koncovou část vysokotlaké výbojky podle dalšího provedení předkládaného vynálezu, u kterého je průchozí otvor těsnícího prvku utěsněn prostřednictvím spojovací části podle vynálezu; a

Obr.21 je pohled v řezu, schematicky znázorňující koncovou část vysokotlaké výbojky podle dalšího provedeni předkládaného vynálezu, u kterého je otvor koncové části trubice výbojky utěsněn prostřednictvím spojovací části podle vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Obr. 1 až obr. 7 jsou pohledy ilustrující koncovou část vysokotlaké výbojky podle vynálezu.

Vnitřní stěna lb koncové části la keramické trubice 1 vysokotlaké výbojky je vytvořena tak, aby procházela přímo ve směru centrální osy trubice 1. Část těsnícího prvku A je vložena dovnitř otvoru 40 koncové části la. Těsnící prvek 4. má vnější povrch 4c a průchozí otvor 46.

Prohlubeň nebo vybráni 9 je vytvořeno na vnitřním stěnovém povrchu 4a těsnícího prvku 4.· V tomto vybrání 9. je držen kovový prvek 2. Ve znázorněném provedeni má kovový prvek 2 tvar trubičky a v jeho koncové části 2d je vytvořen otvor, přičemž tento otvor je utěsněn po zavedení startovacího plynu a ionizovatelné, světlo emitující substance. Kovový prvek J_ má vnitřní povrch 2b a vnější povrch 2c. Vnitřní prostor kovového prvku 2 je spojen s vnitřním prostorem keramické trubice 2 výbojky (popsáno 5 níže) . V těsnicím prvku £ je vytvořen výstupek 42, který směřuje ke koncové Části Ta kovového prvku 2Jak je znázorněno na obr. 1, byla podle vynálezu mezi kovovým prvkem 2 a těsnícím prvkem 2 vytvořena porézní nosná struktura 2, vyrobená ze slinutého produktu z kovového prášku θ as otevřenými póry. Na tuto nosnou strukturu 2. byl potom umístěn kroužek 20 z keramického materiálu. Teplota tavení nosné struktury 2 je nastavena tak, aby překračovala teplotu tohoto keramického materiálu.

Když byl keramický materiál roztaven, jak je schematicky znázorněno na obr. 2, bylo zjištěno, že roztavený materiál byl napuštěn do otevřených pórů pro vytvoření hlavní fáze 14, zahrnující porézní nosnou strukturu a vrstvu keramické směsi, napuštěnou do otevřených pórů. Předkladateli vynálezu bylo dále zjištěno, že takto roztavený materiál vtéká do rozhraní mezi těsnicím prvkem £ a hlavni fází 14, takže nosná struktura je mírně odsunuta (odplavena) od povrchu těsnícího prvku £ pro vytvoření prostřední vrstvy 13 keramické směsi. Hlavní fáze 14 a prostřední vrstva 13 keramické směsi dohromady tvoří spojovací část 6., spojující kovový prvek 2 ^a těsnící prvek £. Na těsnícím prvku £ je spojovací rozhraní 41. Spojovací část £ zaujímá oblast v blízkosti výstupku 42. Mezi výstupkem 42 a koncovou částí 2a kovového prvku 2 je vytvořena spojovací vrstva 48 keramické směsi.

• ♦		•	··			v·
• a	• ·	• · ·		•	•	•	• ·
•	• ♦	• ·		•	•	•	•
•		♦ ·		•	• ·	•	•
•	•	• ·		•	•	•	•
*·· ·	• ·		*			»·	·· ♦

Jak je znázorněno na obr. 3, je rovněž možné nanést pastovou keramickou směs 20' na obvodovou část kovového prvku ]_, nosné struktury 2 a těsnícího prvku 4., namísto umístění kroužku 20 z keramického materiálu na nosnou strukturu 2..

Taková struktura bude vysvětlena ve spojení s fotografiemi, vytvořenými rozkladovým elektronovým mikroskopem a znázorněnými na obr. 4 a obr. 5, a schématy podle obr. 6 a obr. 7. Obr. 4 je fotografie, znázorňující oblast v blízkosti rozhraní mezi kovovým prvkem J_ a těsnícím prvkem 4., a obr. 6 je schéma, ilustrující fotografii podle obr. 4. Obr. 5 je zvětšený pohled, znázorňující část fotografie podle obr. 4, a obr. 7 je schéma, ilustrující fotografii podle obr. 5.

Prostředni vrstva 13 keramické směsi a hlavní fáze 14 jsou vytvořeny na povrchu těsnícího prvku 4.. Hlavní fáze 14 je sestavena z nosné struktury 15 a vrstvy 10 keramické směsi, napuštěné do otevřených pórů nosné struktury 15. Prostřední vrstva 13 keramické směsi je sestavena ze stejné směsi jako napuštěná vrstva 10 keramické směsi. Hlavní fáze 14 spojovací části 6. je vytvořena na povrchu kovového prvku ]_. Na fotografii podle obr. 4 je nejbělejší oblastí v hlavní fázi 14 metalický molybden, a šedou nebo černou oblastí v hlavní fázi 14 je napuštěná vrstva keramické směsi. Rozdíl v jasu napuštěné keramické fáze ukazuje, že poměr komponentů v keramice, jako je oxid hlinitý, se měnil mikroskopicky.

Ve spojeném tělesu, majícím shora popsanou strukturu, jsou tahová napětí, působící na keramiku, rozložena prostřednictvím kovových částic (porézní nosná struktura) a napětí v tlaku, působící na nosnou strukturu, jsou rozložena prostřednictvím keramiky napuštěné do jejích otevřených pórů.

»· • * · · « « * * ··· » ·

··· · ··

•		* »
«· ·	•	• ·	• ·
• ·	*	• ·	•
• «	•		•
• *	•	• ·	Φ
···		«·	·· ·

To znamená, že různé typy materiálů mohou vzájemně spolu spolupracovat, aby vyrovnaly jak napětí v tahu tak i v tlaku, působící na spojovací část. Navíc je relativně obtížné vytvořit trhliny v keramických materiálech. Ještě navíc, když se trhliny vytvoří uvnitř vrstvy keramické směsi, mohou být takové trhliny nebo praskliny přerušeny porézní nosnou strukturou, vyrobenou z kovu, což brání prasknutí spojovací částí. Navíc taková hlavní fáze, zahrnující porézní nosnou strukturu a napuštěnou vrstvu keramické směsi, přilne ke kovovému prvku a prostředni vrstva keramické směsi pevně přilne k těsnícímu prvku.

Navíc jsou keramické komponenty, náchylné ke korozi, převážně napuštěny do otevřených pórů nosné struktury.

Podle předkládaného vynálezu bylo zjištěno, že v poruchovém mechanismu vysokotlaké výbojky působí faktor tepelného napětí a faktor koroze. Bylo rovněž zjištěno, že existuje teplotní oblast, ve které je faktor tepelného napětí dominantní, a teplotní oblast, ve které je dominantní faktor koroze. Obr. 8 je graf znázorňující vztah mezi teplotou odolnosti vůči teplu, tepelným napětím a odolností vůči korozi u vysokotlaké výbojky. Jak je znázorněno na obr. 8, faktor tepelného napětí je dominantní při teplotě odolnosti vůči teplu nižší než 980°C, výhodně stejné nebo nižší než 950°C, a faktor koroze je dominantní při teplotě odolnosti vůči teplu vyšší než 980°C, výhodně stejné nebo nižší než 1050°C. Podle výzkumů předkladatelů vynálezu je z hlediska koroze výhodné, aby vysokotlaká výbojka neměla méně než 50% krystalinitu.

Výše zmiňovaný jev může být vysvětlen následovně.

Předpokládá se, že tepelné napětí je úměrné rozdílu mezi

Bt	tfe	a Bt	• t
• B	B B	B· B	a	♦ ·	β B
•	B ·	a t	a	a a	a
B	·· b	t B	a	a a a	a
B	B	B B	B	b a	a
B ···	··	ttt Bt		ta	H t

skutečnou teplotou a teplotou taveni (teplota měknutí) objektu. Jak je znázorněno prostřednictvím křivky a na obr.

8, příspěvek k tepelnému napětí se tedy snižuje tak, jak se zvětšuje teplota odolnosti vůči teplu. K značnému tepelnému napětí nedochází při teplotě stejné nebo vyšší než je teplota tavení.

Na druhou stranu, jak je znázorněno prostřednictvím křivky b na obr. 8, koroze (chemická reakce) se snižuje, jak se teplota odolnosti vůči teplu snižuje. To je způsobeno tím, že se snižuje aktivita ionizovatelného, světlo emitujícího materiálu, naplněného do trubice výbojky, jak se teplota trubice výbojky a tudíž působení na vnitřní stěně trubice výbojky, a podobně, snižuje. Při relativně vysoké teplotě se tedy chemická stabilita vysokotlaké výbojky zvyšuje se zvyšováním podílu krystalinity.

Když se provede test teplotními cykly keramické trubice výbojky při teplotě 950°C, při které je tepelné napětí dominantním faktorem v poruchovém mechanismu vysokotlaké výbojky, mechanismus uvolnění napětí plně působí a koroze je relativně nízká za podmínky, že prostřední vrstva keramické směsi a napuštěná vrstva keramické směsi vysokotlaké výbojky mají krystalinitu ne větší než 50%. To je způsobeno tím, že tepelné napětí je dominantní v poruchovém mechanismu vysokotlaké výbojky, když krystalinita není větší než 50%. V důsledku tohoto nedochází k poruše vysokotlaké výbojky. Na druhou stranu ale není výhodné pro vysokotlakou výbojku, aby měla menší než 50% krystalinitu, protože pak mechanismus uvolňování napětí plně nepůsobí (viz obr. 9). Při testu tepelnými cykly bylo provedeno 1000 tepelných cyklů. V tomto případě při každém cyklu byla teplota vysokotlaké ··

9

999 ·

9

9*9* 9* výbojky nejprve udržována na teplotě místnosti po dobu 15 minut, následně byla zvýšena na teplotu 1050°C a udržována na této teplotě 1050°C po dobu 5 minut, a nakonec byla snížena na teplotu místnosti.

Když se test tepelnými cykly keramické trubice provádí při teplotě 1050°C, což je teplota, při které je koroze dominantním faktorem v poruchovém mechanismu vysokotlaké výbojky, plně působí odolnost vůči korozi a tepelné napětí je relativně nízké za podmínky, že prostřední vrstva keramické směsi a napuštěná vrstva keramické směsi vysokotlaké výbojky mají krystalinitu větší než 50%. V důsledku toho nedochází k poruše vysokotlaké výbojky. Na druhou stranu ale není výhodné, aby vysokotlaká výbojka měla ne větší než 50% krystalinitu, protože odolnost vůči korozi pak plně nepůsobí (viz obr. 10).

Následující tabulka ukazuje výsledky pro test, při kterém byly kostky uspořádány do křemenné trubice a vystaveny působení Dyl₃ a Scl₃ po dobu 4000 hodin při teplotě 950°C. Každá kostka měla stranu o délce 5 mm a byla sestavena z keramické směsi s 46%, 54% a 75% krystalinitou.

Tabulka 1

halogenid kovu vzácné zeminy (% hmotnostní) Krystalinita (%)	0	5	10	15	20	40
46	★	9	H	□	□	□
54			9	9	0	a

*· *t 0 *· 0** • · · · ·· 0 0 · · ·· • 00 i 0 · ·0 v « 00· *0000· * 0 0 0**00* *0·· ·· ·** **0· ·Μ

75

ár

0

•

*: méně než 5% oblast koroze •: 5 až 20% oblast koroze

B; 20 až 30% oblast koroze □: 30 až 40% oblast koroze

Jak již bylo uvedeno, když je teplota odolnosti vůči teplu vyšší než 980°C nebo je krystalinita větší než 50%, je příspěvek k odolnosti vůči korozi vyšší než příspěvek k uvolnění tepelných napětí. Na druhou stranu, když je teplota odolnosti vůči teplu nižší než 980°C nebo je krystalinita menší než 50%, je příspěvek k uvolnění tepelných napětí vyšší než příspěvek k odolnosti vůči korozi. Pokud ale ionizovatelný, světlo emitující materiál obsahuje hlavní komponent z halogenidu kovu vzácné zeminy, je výhodné mít více než 50% krystalinitu bez ohledu na teplotu odolnosti vůči teplu, protože příspěvek ke korozi je relativně vysoký při teplotě nižší než 980^qC v důsledku jeho vysoké korozivnosti. Termín hlavni komponent zde označuje komponent ionizovatelného, světlo emitujícího materiálu, který zahrnuje ne méně než 15 % hmotnostních z ionizovatelného, světlo emitujícího materiálu, bez startovacího média.

Podle předkládaného vynálezu je teplota odolnosti vůči teplu 1050°C, pokud je krystalinita 55%. V důsledku toho může být předkládaný vynález použit nejen pro lampy pro obecné osvětlení, ale rovněž pro čelní lampy vozidel, které vyžadují relativně vysokou teplotu odolnosti vůči teplu, ne φ· ·· • · · * « · ♦ • ··♦ · • t «·« · ·

	menši než 1000°C, a velkou odolnost vůči značným tepelným cyklům. Spojené těleso podle předkládaného vynálezu je obzvláště vhodné pro vysokotlakou výbojku. V tomto případě
5	může být taková vysokotlaká výbojka extrémně stabilní vůči opakovaným cyklům zapnutí a vypnutí a vůči korozivnímu plynu, obsaženému uvnitř vnitřního prostoru keramické trubice výboj ky.
10 ·?	Podle předkládaného vynálezu prostřední vrstva keramické směsi a napuštěná vrstva keramické směsi mají výhodně v podstatě stejný typ složení. To znamená, že obě příslušejí ke stejnému systému ingrediencí jako celku, což zlepšuje pevnost spojovací části. Prostřední vrstva keramické
15	směsi a napuštěná vrstva keramické směsi výhodně navíc mají v podstatě stejné složení. To znamená, že prostřední vrstva keramické směsi a napuštěná vrstva keramické směsi jsou odvozeny ze stejného materiálu. Stupeň krystalizace prostřední vrstvy keramické směsi
20	a napuštěné vrstvy keramické směsi není omezen, ale může být výhodně 80% nebo větší. V takovém případě není maximální stupeň omezen a může být 100%. Za účelem prověření vztahu mezi podílem krystalinity a podílem koroze, byly kostky uspořádány do křemenné trubice
.. 25 «	a vystaveny Dyl₃ a Scl₃ při teplotě 1000°C, přičemž každá kostka měla strany o délce 5 mm a byla sestavena z keramické směsi s 60%, 70% a 80% krystalinitou. Výsledky jsou následuj ící.

	44	4 4»	• 4	4
• 4	4 *	·· 4 4	4 4	44
•	4 4	• 4 I	• 4	•
4	• •4 ·	4 4 4	4 4	4	•
4	•	4 4 4	4	4	4
4444	• 4	• 44 >4	44	44 4

Tabulka 2

doba (hod)	1 000	2 000	3 000	4 500	6 000
Krystalinita (%)
60	*	•	π	□	□
70	*	•	π	tt	□
80	*	•	•	v	•

*: méně než 5% oblast koroze ·: 5 až 20% oblast koroze h; 20 až 30% oblast koroze □: 30 až 40% oblast koroze jak je znázorněno v tabulce 2, koroze se zvětšuje se zvyšováním podílu krystalinity. Jinými slovy, koroze při 70% krystalinitě je vyšší, než koroze při 60% krystalinitě, a koroze při 80% krystalinitě je vyšší, než koroze při 70% krystalinitě. Zejména když je krystalinita 80%, koroze může být ne větší než 20%, dokonce i když doba vystavení kostek dosahuje 6000 hodin.

Každá z keramiky, tvořící prostřední vrstvu keramické směsi, a keramiky, tvořící napuštěnou vrstvu keramické směsi, může výhodně zahrnovat jeden nebo více oxidů, zvolených ze skupiny sestávající z A1₂O₃, Sc₂O₃, Y₂O₃, La₂O₃, Gd₂O₃, Dy₂O₃, Ho₃0₃, Tm₂O₃, SiO₂, Mo0₂ a Mo0₃. Směs ne méně než dvou z těchto oxidů může být obzvláště výhodná. Zvláště výhodné je keramika ze dvou eutektických komponentů Dy₂0₃-Al₂0₃, Sc₂O₃-Al₂O₃, protože má značně vysokou teplotu tání, řádově 1800°C.

I

Pro zabránění koroze, způsobené dlouhodobým působením korozivního plynu, obsaženého uvnitř vysokotlaké výbojky, obsahuje směs každé keramiky SiO₂, což je relativně korozivní ingredience, přičemž množství této ingredience může být výhodně 15 % hmotnostních nebo méně, a zvláště výhodně 5 % hmotnostních nebo méně. V důsledku toho je možné dobře řídit krystalinitu keramiky. Obr. 11 je graf znázorňující vztah mezi % hmotnostními ingredience SiO₂ a krystalinitou keramiky. Tento graf znázorňuje vztah, když je potřeba 15 minut pro sníženi 500°C od teploty úpravy. Jak je znázorněno na obr. 11, krystalinita není menší než 50%, když je obsah SiO₂ v keramice menší než 15 % hmotnostních.

SiO₂ rovněž působí jako určitý druh pojivá pro uchování tvaru keramického materiálu, když se vytváří spojené těleso. Z hlediska zlepšení vlastnosti udržení tvaru tedy SiO₂ může být výhodně obsaženo v množství 5 ppm nebo více a zvláště výhodně 20 ppm nebo více.

Každá keramika může výhodně obsahovat zejména A1,O₃. Z hlediska smáčivosti může každá keramika výhodně obsahovat hlavní komponent z keramiky nebo cermetu, tvořící druhý prvek. Termín hlavní komponent zde označuje komponent keramiky, tvořící 70 % hmotnostních nebo více z keramiky, nebo komponent keramiky, tvořící 60 % hmotnostních nebo více z cermetu.

Níže jsou uvedeny výhodné obsahy komponentů směsí:

1) A1₂O₃	10 až 80 % hmotnostních
SiO₂	10 % hmotnostních nebo méně (výhodně 5 ppm nebo více)

Y₂O₃ až 40 % hmotnostních

W v	w v	v w
• *	4 *	·· · ·	• · ·
«	* 4	• ♦ ·	• 4
•	• •4 ·	• · ·	• · 4
•	«	* » ·	• 4
···♦	··	• 44 44	• 4 4

Dy₂O₃ O až 50 % hmotnostních

B₂O₃ 0 až 10 % hmotnostních

Mo0₃ 0 až 10 % hmotnostních (2) A1₂O₃ až 80 % hmotnostních

SiO₂ až 10 % hmotnostních

Y₂O₃ až 25 % hmotnostních

Dy₂o₃ až 50 % hmotnostních

Kovový prvek může být vyroben z jednoho nebo více kovů vybraných ze skupiny zahrnující molybden, wolfram, rhenium, niob, tantal a jejich slitiny.

Mezi těmito kovy mají niob a tantal součinitele teplotní roztažnosti odpovídající součinitelům teplotní roztažnosti keramiky, zejména keramiky na bázi oxidu hlinitého, tvořící keramickou trubici výbojky. Je ale obecně známo, že niob a tantal jsou náchylné ke korozi při působení halogenidů kovů. Je tudíž žádoucí vytvořit kovový prvek z kovu, zvoleného ze skupiny zahrnující molybden, wolfram, rhenium a jejich slitiny, aby se zlepšila životnost kovového prvku. Ovšem takové kovy s vysokou odolností vůči působení halogenidů kovů obecně mají nízký součinitel teplotní roztažnosti. Například keramika na bázi oxidu hlinitého má ²⁵ _{S 1}součinitel teplotní roztažnosti 8x10 K , molybden má součinitel teplotní roztažnosti 6xlO’⁶K^_1, a wolfram a rhenium mají součinitele teplotní roztažnosti ne větší než 6xlO'⁶K^_1.

V takovém případě, jak bylo popisováno výše, spojená struktura podle předkládaného vynálezu výhodně snižuje napětí způsobené rozdílem v součinitelích teplotní roztažnosti

	v v	• ··	«·	•
• ·	• *	·· · ·	• ·	»b
•	• ·	• b b		a	•
•	bb· ·	• b · ·	•	b	*
*	•	• · ·	• ·	«
····	b·	··· bb	··	♦ bb

kovového prvku a keramické trubice výbojky nebo těsnicího prvku.

Molybden je výhodně použit pro struktury podle předkládaného vynálezu z toho výhodného důvodu, že má vysokou ³ odolnost proti kovovým parám, zejména proti plynnému halogenidu kovu, a že má vysokou smáčivost pro keramiku.

Při použití molybdenu jako materiálu kovového prvku může být alespoň jeden komponent z La₂O₃ a CeO₂ přidán k molybdenu s podílem 0,1 až 2 % hmotnostní celkem.

o

Porézní nosná struktura je vyrobena z linutého produktu z kovového prášku. Kovový prášek může být výhodně vyroben z kovu zvoleného ze skupiny zahrnující molybden, wolfram, rhenium, niob, tantal a jejich slitiny. Pro další 15 zlepšení odolnosti struktury proti halogenidům je obzvláště výhodně kov zvolen ze skupiny zahrnující molybden, wolfram, rhenium a jejich slitiny.

Hlavní komponenty kovů, tvořící kovový prvek a tvořící porézní nosnou strukturu, mohou být výhodně stejné, 20 přičemž zvláště výhodně je hlavním komponentem molybden. V této souvislosti termín hlavní komponent znamená, že komponent tvoří ne méně než 60 % hmotnostních kovu.

Porézní nosná struktura může mít výhodně pórovitost, otevřených pórů, ne menší než 15%, a zvláště výhodně ne menší „ .

než 40%, coz zlepšuje pevnost spojovací časti. Pórovitost může výhodně být ne větší než 80% a zvláště výhodně ne vyšší než 70%, což zlepšuje napouštění keramiky do otevřených pórů nosné struktury a rozkládá (rozptyluje) tlak aplikovaný na strukturu pro zlepšení její odolnosti na opakované tepelné ³⁰ cykly.

Druhý prvek nebo těsnicí prvek je vyroben z keramiky nebo cermetu. Keramika může být výhodně samotnou keramikou, zvolenou ze skupiny zahrnující oxid hlinitý, oxid horečnatý, oxid yttritý, oxid lanthanitý a oxid zirkoničitý, nebo jejich směsi.

Obzvláště výhodně může být těsnicí prvek vyroben ze stejného nebo různých typů materiálu, jako je materiál keramické trubice výbojky. Když je elektrický vodič vyroben z niobu nebo tantalu, mohou být keramická trubice výbojky a těsnící prvek výhodně vyrobeny ze stejného typu materiálu, protože v tomto případě se součinitel teplotní roztažnosti elektrického vodiče blíží k součinitelům roztažnosti keramické trubice výbojky a těsnícího prvku. Termín stejný typ materiálu v této souvislosti znamená, že jejich základní komponenty keramických materiálů jsou stejné a přidaný, doplňkový komponent nebo komponenty mohou být stejné nebo vzájemně různé.

Když je kovový prvek vyroben z molybdenu, wolframu, rhenia nebo jejich slitin, rozdíl součinitelů teplotní roztažnosti keramické trubice výbojky a kovového prvku se relativně zvětšuje. Je tudíž výhodné nastavit součinitel teplotní roztažnosti těsnícího prvku mezi součinitele roztažnosti elektrického vodiče a koncové části keramické trubice výbojky. Z tohoto důvodu může být těsnící prvek vytvořen z cermetu.

Cermet je složený materiál z keramiky a z kovu.

Taková keramika může být výhodně samotnou keramikou, zvolenou ze skupiny zahrnující oxid hlinitý, oxid horečnatý, oxid yttritý, oxid lanthanitý a oxid zirkoničitý, nebo jejich směsi, a zvláště výhodně je stejným typem keramiky, jako je • · · fc

Φ0 « • ··· · • · ···· ··

• *

	typ keramiky keramické trubice výbojky, což umožňuje současné společné vypalováni keramické trubice výbojky a těsnicího prvku. Z tohoto hlediska keramickými komponenty keramické trubice výbojky a cermetu může být vhodně keramika na bázi
5 *	oxidu hlinitého. Kovovým komponentem cermetu může být výhodně kov, mající vysokou teplotu tání a odolnost proti halogenidům kovů, jako je wolfram, molybden, rhenium nebo podobně, nebo
10 >	jejich slitiny, což poskytuje těsnícímu prvku zlepšenou odolnost vůči halogenidům kovů. Cermet může obsahovat výhodně ne méně než 55 % hmotnostních, a zvláště výhodně ne méně než 60 % hmotnostních keramického komponentu (zbytek je kovový komponent).
15	Výhodně každý z materiálů, tvořících prostřední vrstvu keramické směsi, a keramiky, tvořící napuštěnou vrstvu keramické směsi, má teplotu tavení ne větší než teplotu při odečtení 200°C od teploty tavení keramiky nebo cermetu, který tvoří druhý prvek. Tak potom zřídka dochází k trhlinkám na
20	hranici zrn v druhém prvku. V tomto případě teplota tavení každého z materiálů není menší než 1500°C. Shora popisovaný postup spojování může být aplikován na oba konce keramické trubice. V jednom konci je ale potřebné použít kovový prvek trubkového tvaru pro zavedení
.- 25	ionizovatelné, světlo emitující substance skrz vnitřní prostor tohoto kovového prvku. Na druhém konci mohou být
	použity kovové prvky s různými tvary, jako jsou tyče, trubky nebo podobně. Tvar keramické trubice výbojky není nijak speciálně
30	omezen a zahrnuje trubici, válec, soudek nebo podobně. Když

• fc •	• ·	• · • fc	• fc •
• *	•	•	• ♦ ·	•
•	•	*	fc ·	•
··«	··	• fc	···

• ·« · ♦ · · • ··· * · ♦··♦ ·· je kovovým prvkem trubkový prvek, nesoucí elektrodový systém, skrz který se do vnitřního prostoru trubice výbojky zavádí ionizovatelná, světlo emitující substance, je tento prvek, nesoucí elektrodový systém, utěsněn prostřednictvím laserového svařování nebo TIG svařování. Při použití laserového svařování se použije, například Nd/YAG laseru. V tomto případě je vůle mezi kovovým prvkem a elektrodou, která má být vložena do kovového prvku, mezi 30 až 150 pm ve směru průměru, protože pokud by na jednu stranu tato vůle byla příliš veliká, byla by tendence akumulovat světlo emitující materiál v tomto volném prostoru, takže by se zvětšovala nerovnoměrnost světelných vlastností. Na druhou stranu pokud by tato vůle byla příliš malá, elektrodový systém by se v podstatě dotýkal prvku, nesoucího tento elektrodový systém, a zvyšovalo by se tepelné napětí jejich spojovací části, takže by zde byl sklon k rozbití spojovací části.

V případě halogenidové výbojky je do vnitřního prostoru zaveden netečný plyn, jako je argon, halogenid kovu a případně rtuť.

Obr. 1, obr. 2, obr. 3, obr. 12, obr. 13 a obr. 14 znázorňují provedení koncových částí lampy, u které je použit předkládaný vynález.

Spojovací část 6 podle vynálezu je vložena mezi těsnící prvek £ a kovový prvek 7, aby je vzájemně spolu spojila a aby zajistila vzduchotěsnost.

Jak je znázorněno na obr. 12, je osička 27 elektrodového systému 18 upevněna k ucpávacímu prvku 19 (výhodně vyrobenému z kovu), přičemž elektrodový systém 18 je 30 vložen do vnitřního prostoru keramické trubice výbojky a • · · » ·· v · »··· ♦ ♦ · ··· • ·♦· · *»»··· « ♦ ·»·»»' ♦ ··· ·» «·· >· ·· ··· ucpávaci prvek 19 je vložen do vnitřního prostoru kovového prvku 7. Jak je znázorněno na obr. 13, je možné vystavit koncovou část Za kovového prvku 7_ do vnitřního prostoru keramické trubice výbojky a vytvořit zarážku 48'. Jak je znázorněno na obr. 14, je koncová část 19a ucpávacího prvku spojena, prostřednictvím výše zmiňovaného svařování nebo podobně, s kovovým prvkem Z pro vytvoření těsnící části 21, čímž se utěsní ionizovatelná, světlo emitující substance a startovací plyn ve vnitřním prostoru keramické trubice výbojky od vnější atmosféry a zajisti se elektrické napájeni k elektrodovému systému 18 přes ucpávaci prvek 19. Výstupek 42 funguje jako prostředek pro umístěni kovového prvku Z a pro vytvoření delší cesty toku korozívního plynu.

Obr. 15 je pohled schematicky znázorňující provedení ,

vysokotlaké výbojky. Systém 23 vysokotlaké výbojky ma vnejsi trubici 30 obecně vyrobenou z tvrdého skla, ve které je obsažena keramická trubice 1 vysokotlaké výbojky. Vnější trubice 30 má oba konce utěsněné keramickými zátkami 22.

Každý ucpávaci prvek 19 je vložen do a spojen s každým kovovým prvkem Z· S každou vnější koncovou částí 19a každého ucpávacího prvku 19 je spojen vnější přívodní vodič 25

V provedení, znázorněném na obr. 16, těsnící prvek £ nemá výstupek na svém vnitřním stěnovém povrchu. Kovový prvek Z a vnitřní stěnový povrch £ jsou spojeny v podstatě podél

5 celé délky průchozího otvoru 46 těsnícího prvku. Na tomto obrázku jsou vztahovými značkami některé části označeny následovně: spojovací část 6A, prostřední skleněné vrstva 13A a hlavní fáze 14A.

V provedení, znázorněném na obr, 17, vnitřní stěnový povrch lb koncové části la keramické trubice 1 výbojky

I í í <

prochází přímo ve směru hlavni osy keramické trubice výbojky.

Vybrání 31 je vytvořeno v koncové části Id vnitřního stěnového povrchu lb koncové části la. Koncová část 7a kovového prvku 2 je opřena ve vybráni ve vybrání 31.

Spojovací část 6B je vložena mezi keramickou trubici 1 výbojky a kovový prvek 1_ pro jejich vzájemné spojení ve vybrání 31 a pro zajištění vzduchotěsnosti. Na obrázku je rovněž znázorněna metalizovaná vrstva 32.

oblasti v

Spojovací část kovového prvku T_, se pokrývá

Obr. 18 znázorňuje zvětšený pohled blízkosti vybrání 31 ilustrovaného na obr. 6B zahrnuje hlavní fázi 14B, dotýkající se a prostřední vrstvu 13B keramické směsi, dotýkající keramické trubice 1 výbojky. Metalizovaná vrstva 32 vnitřní stěnový povrch lb koncové části la keramické trubice výbojky, dále pokrývá povrch vybrání 31, dotýká se hrany koncové části J_a. kovového prvku 2 a zasahuje k hraně spojovací části 6B.

Provedení podle obr. 19 nemá výstupek na vnitřním stěnovém povrchu lb koncové části la keramické trubice 1 výbojky a vnitřní stěnový povrch lb prochází v postatě přímo. Vnitřní stěnový povrch lb koncové části la a kovový prvek 2 jsou vzájemně spolu spojeny v podstatě podél celé délky otvoru 40 v koncové části la. Na obrázku jsou dále znázorněny a vztahovými značkami označeny spojovací část 6.C, prostřední vrstva 13C keramické směsi a hlavní fáze 14C.

V každém výše popisovaném provedení je spojovací část podle předkládaného vynálezu vytvořena mezi vnějším povrchem kovového prvku a vnitřním stěnovým povrchem koncové části keramické trubice výbojky nebo těsnícího prvku. Jinými slovy, výše popisované spojovací části podle předkládaného vynálezu • · 0 * 00 0 0 000 • · * 00« 00 0 0«· 4 0 0 0 · «« • * 0 00 0· • 1*4 00 00· »4 «4« netěsni otvor v koncové části keramické trubice výbojky nebo průchozí otvor těsnícího prvku. Spojovací část podle předkládaného vynálezu má ale vysokou odolnost vůči korozi a tudíž může sama těsnit otvor keramické trubice výbojky tím, že kontaktuje prostředni vrstvu keramické směsi s vnitřním stěnovým povrchem, směřujícím do otvoru, a tim, že se utěsňuje s prostřední vrstvou keramické směsi s hlavní fázi se zachovanou vzduchotěsností.

Alternativně může být prostřední vrstva keramické směsi v kontaktu s vnitřním stěnovým povrchem, směřujícím do průchozího otvoru těsnícího prvku, pro utěsnění průchozího otvoru prostřednictvím této prostřední vrstvy keramické směsi a hlavni fáze se zachovanou vzduchotěsností. V těchto případech je kovový prvek spojen s hlavní fází bez přechodu přes spojovací část. Obr. 20 a obr. 21 se týkají takových provedení.

V provedení podle obr. 20 je první těsnící prvek 37 vložen dovnitř vnitřního povrchu 38b v blízkosti koncové části 38c keramické trubice 38 vysokotlaké výbojky. Vnější povrch 38a keramické trubice 38 výbojky prochází přímo v jejím podélném směru. Tloušťka keramické trubice 38 výbojky je v podstatě jednotná. Druhý, válcový těsnící prvek 39 je vložen dovnitř vnitřku prvního těsnícího prvku 37 . Těsnící prvky 37 a 39 jsou vyrobeny z keramiky nebo cermetu, stejně jako těsnící prvky popisované výše. Spojovací část 6D podle předkládaného vynálezu je vytvořena uvnitř druhého těsnícího prvku 39.

Při vytváření spojovací části 6D je dovnitř druhého těsnícího prvku 39 vložena porézní nosná struktura. Výhodně jsou kovový prvek 35 a kovová osička 27, vyrobená z » Μ · ·· · . · « .· • · · ····«· • «·· · ··** * • · ··«··« ·»·· ·· ··· ·*. ·· ·ι» molybdenu, spojeny s nosnou strukturou předem. Když jsou vnější průměr porézní nosné struktury a vnitřní průměr vnitřního stěnového povrchu 39a druhého těsnícího prvku 39 přesně nastaveny na stejnou hodnotu, mohlo by být nemožné vložit nosnou strukturu v důsledku rozměrových vůlí. Výhodně je zajištěna vůle o velikosti 0,05 až 0,10 mm. Při vkládání porézní nosné struktury a tavení keramického materiálu na této nosné struktuře se keramika napouští do porézní nosné struktury pro vytvoření hlavní fáze 14D a prostřední vrstva 13D je vytvořena ve volném prostoru mezi nosnou strukturou a druhým těsnícím prvkem 39. Následně je průchozí otvor 4 5 druhého těsnícího prvku 39 prostřednictvím hlavní fáze 14D, přičemž prostřední vrstva 13D keramické směsi je vytvořena uvnitř volného prostoru mezi hlavní fází 14D a vnitřním stěnovým povrchem 39a druhého těsnícího prvku 39. Osička 27 je spojena s povrchem hlavní fáze 14D, směřujícím do vnitřního prostoru 17, a kovový prvek 35 je spojen s vnějším povrchem hlavní fáze 14D.

Uvnitř volného prostoru mezi kovovým prvkem 35 a druhým těsnícím prvkem 39 je dále vytvořena vrstva 45 keramické směsi.

V provedení, znázorněném na obr. 21, jak je rovněž znázorněno na obr. 20, je spojovací část fSE vytvořena uvnitř otvoru 40 v koncové části £a keramické trubice £ výbojky.

Při vytváření spojovací části 6E je porézní nosná struktura vložena dovnitř vnitřku otvoru 40 koncové části £a keramické trubice £ výbojky. Kovový prvek 35 a kovová osička 27 jsou spojeny s nosnou strukturou předem. Mezi vnějším povrchem nosné struktury a vnitřním povrchem £b keramické trubice £ výbojky je vytvořena vůle, výhodně o velikosti 0,05 • · · · ··«· ···· • · · *···*· • ··· · ····· · · ·····« ·»·* ·· ·*· ·» ·· ··· až 0,10 mm. Při vkládání porézní nosné struktury a tavení keramického materiálu na nosné struktuře se tavená keramika napouští do porézní nosné struktury, aby vytvořila hlavní fázi 14E, přičemž prostředni skleněná vrstva 13E je vytvořena 5 ve volném prostoru mezi hlavní fází 14E a keramickou trubicí výbojky.

Vztah mezi vůlí mezi vnějším povrchem nosné struktury a vnitřním povrchem keramické trubice výbojky, vkládání elektrodového systému (snadnost vkládání), a naplnění θ keramické směsi do nosné struktury ukazuje následující tabulka.

Tabulka 3

vůle (mm)	hodnocená položka	vkládání (snadnost vkládání)	naplnění keramické směsi v nosné struktuře
0,03	□	Φ
0,05	a	Φ
0,08	•	•
0,1	•	Π
0,12	•	□

vynikáj ící π: dobré □: průměrné

Pokud je vůle 0,03 mm, vnější povrch nosné struktury vytváří kontakty s vnitřním povrchem keramické trubice • · · ··· · • «

··	«		•	··
•	•	• *	•	•
•	•	• · ♦	•	•
•	•	• ·	•	•
·ι·	··	··

výbojky a tudíž může být nosná struktura poškozena, když se elektrodový systém nakloní do směru jeho vkládání. Na druhou stranu, pokud je vůle 0,12 mm, keramická směs není naplněna do nosné struktury a tudíž může keramická směs stékat dolů.

V následujícím popisu bude popsán nejvýhodnější postup výroby vysokotlakých výbojek podle provedení předkládaného vynálezu. Při použití těsnícího prvku je práškový surový materiál (výhodně práškový oxid hlinitý) těsnícího prvku tvarován do tvarovaného tělesa s tvarem kruhu, tedy tvarem těsnícího prvku. V této fázi je výhodné lisovat-formovat granule, granulované rozprašovací sušičkou nebo podobně, pod tlakem 2000 až 3000 kgf/cm². Výsledné tvarované těleso může být výhodně podrobeno odparafínování a kalcinování pro získání kalcinovaného tělesa, které je potom povrchově slinováno při teplotě mezi 1600 a 1900°C v redukční atmosféře s rosným bodem od -15 do 15°C.

Proces odparafínování může být výhodně prováděn při teplotě 600 až 800°C a proces kalcinování může být výhodně prováděn při teplotě 1200 až 1400°C v redukční atmosféře vodíku. Kalcinování může zajistit určitý stupeň pevnosti tvarovanému tělesu těsnícího prvku a usnadnit manipulaci s těsnícím prvkem. Vybrání může být vytvořeno, například, obráběním.

Rovněž kovový prášek je smíchán, drcen, sušen a mlet s přidaným pojivém, jako je etylcelulóza, akrylátová pryskyřice nebo podobně, pro získání pasty, která je potom nanesena na vnější povrch koncové části kovového prvku a sušena při teplotě 20 až 60^oC. Výsledné kalcinované těleso je slinováno v redukční nebo netečné atmosféře nebo vakuu s rosným bodem 20 až 50°C při teplotě 1200 až 1700°C.

Rovněž je tvarováno, odparafinováno a kalcinováno hlavni těleso keramické trubice výbojky pro získání kalcinovaného tělesa keramické trubice výbojky. Předem slinuté těleso těsnícího prvku je vloženo do koncové části výsledného kalcinovaného tělesa, nastaveno do předem stanovené polohy a povrchově slinováno v redukční atmosféře s rosným bodem od -15 do 15°C při teplotě 1600 až 1900°C pro získáni keramické trubice výbojky.

Rovněž je předem smíchán prášek, nebo frita, pro θ předem stanovenou keramickou směs, drcen, granulován s přidaným pojivém, jako je polyvinylalkohol nebo podobně, předem formován a odparafínován pro získání formovacího materiálu.

Alternativně je prášek, nebo frita, pro keramiku taven a ztužen pro získání pevné hmoty, která je potom drcena, granulována s přidaným pojivém, předem formována a odparafínována. V tomto případě je výhodné do prášku přidat 3 až 5 % hmotnostních pojivá, předem formovat při tlaku 1 až 5 tun, odparafínovat při teplotě kolem 700°C a kalcinovat při teplotě 1000 až 1200°C.

Takto vytvořené keramická trubice výbojky, těsnící prvek, kovový prvek, porézní nosná struktura a formovací materiál· jsou sestaveny podle znázornění na obr. 1 a zahřátý na teplotu 1000 až 1600°C v ne-oxidační atmosféře.

Shora popsaným postupem byla vytvořena keramická trubice podle popisu ve spojení s odkazy na obr. 1 až obr. 7. Keramická trubice výbojky a těsnicí prvek byly vyrobeny z keramiky na bázi oxidu hlinitého, přičemž jako kovového prvku 30 je použito trubičky vyrobené z molybdenu. Jako porézní nosné * · * • ·

struktury bylo použito molybdenového prášku s průměrnou velikosti částic 3 pm, přičemž jako pojivá bylo použito etylcelulózy. Molybdenový prášek měl hustotu po setřesení 2,9 g/cm³. Směs napuštěné keramické fáze a prostřední keramické vrstvy byla následující: oxid disprositý 20 % hmotnostních, oxid lanthanitý 17 % hmotnostních, oxid hlinitý 35 % hmotnostních, oxid yttritý 20 % hmotnostních a oxid křemičitý 8 % hmotnostních. Ve výsledné spojovací vrstvě byla krystalinita keramiky, která ji tvořila, 80 %.

Keramická trubice výbojky byla podrobena testu tepelných cyklů. Přesněji byla v jednom cyklu její teplota udržována při teplotě místnosti po dobu 15 minut, potom byla teplota zvýšena na 1050°C, zdržována na této teplotě 1050°C po dobu 5 minut a ochlazena na teplotu místnosti. Bylo provedeno 1000 takových tepelných cyklů. Poté byl proveden test na únik helia pro zjištění unikání helia. Rychlost unikání byla nižší než 10'¹⁰ atm.cm³.s.

Obvykle používaná teplota je 850^QC, přičemž teplota 1050°C je nadměrná, odolnost vůči posledně uvedené teplotě znamená, že trubice výbojky může bezpečně v sobě uchovat startovací plyn a ionizovatelnou, světlo emitující substanci po delší časovou periodu, dokonce i když plyn a substance jsou do trubice výbojky zavedeny pod tlakem vyšším, než je obvyklá hodnota.

.. 25

Navíc obr. 4 a obr. 5, na kterých jsou ilustrovány fotografie vytvořené prostřednictvím rozkladového elektronového mikroskopu, znázorňující oblast v blízkosti rozhraní mezi vnitřním povrchem kovového prvku Z a těsnícím 30 prvkem 4 podle tohoto provedení.

· ··♦ ·

Podle výše popisovaného postupu byla rovněž vytvořena ještě další vysokotlaká výbojka. Směs keramiky měla ale následující složení: oxid disprositý 47 % hmotnostních, oxid hlinitý 48 % hmotnostních, oxid yttritý 1 % hmotnostní a oxid 5 křemičitý 4 % hmotnostní. Ve výsledné spojovací vrstvě byla krystalinita keramiky, tvořící napuštěnou keramickou fázi a prostřední keramickou vrstvu, 90 %.

Když ve vysokotlaké výbojce není použit těsnící prvek, je hlavní těleso keramické trubice výbojky tvarováno pro získání tvarovaného tělesa, které je potom odparafínováno, kalcinováno a povrchově slinováno. Rovněž je vytvořena pasta z kovového prášku, jak bylo popisováno výše, nanesena nebo natisknuta na povrch kovového prvku a podrobena tepelné úpravě pro vytvoření porézní nosné struktury. PO sestavení trubice výbojky a kovového prvku a usazení výše popisovaného materiálu, jsou tyto prvky tepelně upravovány podle výše uvedeného popisu pro získáni vysokotlaké výbojky.

Spojené těleso podle předkládaného vynálezu a způsob spojování podle vynálezu mohou být široce aplikována na různá konstrukční tělesa, jiná než jsou vysokotlaké výbojky, jako na vakuová přepínací zařízení mající vodivou část nebo vývod, jehož vzduchotěsnost při vysoké teplotě kolem 900°C je naprosto nezbytná.

Předkládaný vynález byl vysvětlen výše ve spojení s odkazy na výhodná provedení. Předkládaný vynález ale není omezen na ilustrovaná provedení, která jsou uvedena pouze jako příklady, a může být realizovaný v různých variantách, aniž by byl překročen rozsah vynálezu.

V nedávné době se stalo celosvětovým požadavkem použití plynného Xe pod vysokým tlakem, namísto rtuti, ve vysokotlakých výbojkách (xenonové výbojky). Vzhledem pevnosti při zvýšené teplotě, dosažené vysokotlakou výbojkou podle předkládaného vynálezu, je možné snést zvyšující se vnitřní tlak vyskytující se při zážehu vysokotlaké výbojky, která neobsahuje rtuť. V důsledku toho může být vysokotlaká výbojka podle předkládaného vynálezu použita nejen jako lampa pro obecné osvětlení, ale rovněž jako přední lampa do vozidla.

Zastupuje

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

Φ ···♦

1.

Spojené těleso z prvního prvku, vyrobeného z kovu, a druhého prvku, vyrobeného z keramiky nebo cermetu, vyznačující se tím, že toto spojené těleso zahrnuje spojovací část vloženou mezi uvedený první prvek a uvedený druhý prvek pro spojeni prvního a druhého prvku, uvedená spojovací část zahrnuje hlavni fázi, dotýkající se uvedeného prvního prvku, a prostřední vrstvu z keramické směsi, dotýkající se uvedeného druhého prvku a existující mezi druhým prvkem a hlavní fází, a uvedená hlavní fáze zahrnuje porézní nosnou strukturu s otevřenými póry a vyrobenou ze slinutého produktu z kovového prášku, a přičemž tato hlavní fáze dále zahrnuje vrstvu keramické směsi, napuštěnou do uvedených otevřených pórů v uvedené porézní nosné struktuře, přičemž každá z uvedené prostřední vrstvy keramické směsi a uvedené napuštěné vrstvy keramické směsi má krystalinitu větší než 50%.
2. Spojené těleso podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedená prostřední vrstva keramické směsi a uvedená napuštěná vrstva keramické směsi obsahují hlavní komponent z uvedené keramiky nebo uvedeného cermetu, tvořícího uvedený druhý prvek.
3. Spojené těleso podle nároků 1 nebo 2, vyznačující se tím, že uvedený kov, tvořící uvedenou porézní nosnou strukturu, obsahuje hlavní komponent z uvedeného kovu, tvořícího uvedený první prvek.

• · · · • 9 9 * «♦♦

9 · ···· ·« •9

9· •· • Μ

99« *9 *9

999
4. Spojené těleso podle kteréhokoliv z nároku 1 až 3, vyznačující se tím, že uvedená prostředni vrstva keramické směsi a uvedená napuštěná vrstva keramické směsi jsou vyrobeny z keramických materiálů zahrnujících stejný systém ingredienci.
5. Spojené těleso podle kteréhokoliv z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že uvedená porézní nosná struktura má pórovitost otevřených pórů ne menší než 30% a ne větší než 80%.
6. Spojené těleso podle kteréhokoliv z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že každá z uvedené prostřední keramické vrstvy a uvedené napuštěné keramické fáze má krystalinitu ne menši než 60%.
7. Spojené těleso podle nároku 6, vyznačující se tím, že každá z uvedené prostřední keramické vrstvy a uvedené napuštěné keramické fáze má krystalinitu ne menší než 70%.
8. Spojené těleso podle nároku 6, vyznačující se tím, že každá z uvedené prostřední keramické vrstvy a uvedené napuštěné keramické fáze má krystalinitu ne menší než 80%.
9. Spojené těleso podle kteréhokoliv z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že každá z keramiky, tvořící prostřední vrstvu keramické směsi, a keramiky, tvořící napuštěnou vrstvu keramické směsi, zahrnuje jeden nebo více oxidů, zvolených ze skupiny sestávající z A1₂O₃, Sc₂O₃, Y₂O₃, La₂0₃, Gd₂O₃, Dy₂O₃, Ho₂0₃, Tm₂O₃, SiO₂, Mo0₂ a Mo0₃.
10. Spojené těleso podle nároku 9, vyznačující se tím, že každá z keramiky, tvořící prostřední vrstvu keramické směsi, a keramiky, tvořící napuštěnou vrstvu keramické směsi,

000 • * · *

0 0 0

0 000 0

0 0

000« 00 zahrnuje tři nebo více oxidů, zvolených ze skupiny sestávající z A1₂O₃, Sc₂O₃, Y₂O₃, La₂O₃, Gd₂O₃, Dy₂O₃, Ho₂O₃, Tm₂O₃, SiO₂, Mo0₂ a Mo0₃.
11. Spojené těleso podle nároku 10, vyznačující se tím, že každá keramika má obsah SiO₂ ne větší než 15 % hmotnostních.
12. Spojené těleso podle nároku 11, vyznačující se tím, že každá keramika má obsah SiO₂ ne menší než 5 ppm.

*
13. Spojené těleso podle kteréhokoliv z nároků 1 až 12, vyznačující se tím, že uvedený první prvek zahrnuje jeden nebo více kovů vybraných ze skupiny zahrnující molybden, wolfram, rhenium, niob, tantal a jejich slitiny.
14. Spojené těleso podle kteréhokoliv z nároků 1 až 13, vyznačující se tím, že uvedený druhý prvek zahrnuje keramiku zvolenou ze skupiny zahrnující oxid hlinitý, oxid hořečnatý, oxid yttritý, oxid lanthanitý a oxid zirkoničitý, nebo cermet obsahující uvedenou keramiku.
15. Spojené těleso podle kteréhokoliv z nároků 1 až 14,

20 vyznačující se tím, že každý z materiálů, tvořících uvedenou prostřední vrstvu keramické směsi, a keramiky, tvořící napuštěnou vrstvu keramické směsi, má teplotu tavení ne větší než teplotu při odečtení 200°C od teploty tavení keramiky nebo cermetu, který tvoří druhý prvek.
16. Vysokotlaká výbojka zahrnující:

keramickou trubici výbojky s vnitřním prostorem, v ní vytvořeným, a s koncovými částmi, přičemž vnitřní prostor je vyplněn ionizovateiným, světlo emitujícím materiálem a startovacím plynem a uvnitř koncové části je vytvořen otvor;

elektrodový systém, vytvořený uvnitř vnitřního

• 9 · · ·: i: • 9 9 9 ·· 9 • • 9 • · ·♦· · • : i • 9 99 9 9 999· ·· • · · 99 • 9 99 9 999

prostoru; a kovový prvek;

vyznačující se tím, že uvedená výbojka zahrnuje spojené těleso vložené mezi uvedený kovový prvek a uvedený těsnící prvek, a uvedené spojené těleso je spojeným tělesem definovaným podle kteréhokoliv z nároků 1 až 15, přičemž uvedený kovový prvek je uvedeným prvním prvkem a uvedená keramická trubice výbojky je uvedeným druhým prvkem.
17. Vysokotlaká výbojka zahrnující:

keramickou trubici výbojky s vnitřním prostorem, v ní vytvořeným, a s koncovými částmi, přičemž uvedený vnitřní prostor je vyplněn ionizovatelným, světlo emitujícím materiálem a startovacím plynem a uvnitř koncové části je vytvořen otvor;

elektrodový systém, vytvořený uvnitř vnitřního prostoru;

těsnicí prvek zahrnující keramiku nebo cermet a s průchozím otvorem, v něm vytvořeným, přičemž alespoň část těsnícího prvku je fixována uvnitř uvedeného otvoru keramické trubice výbojky; a kovový prvek;

vyznačující se tím, že uvedená výbojka zahrnuje spojené těleso vložené mezi uvedený kovový prvek a uvedený těsnící prvek, a uvedené spojené těleso je spojeným tělesem definovaným podle kteréhokoliv z nároků 1 až 15, přičemž uvedený kovový prvek je uvedeným prvním prvkem a uvedený těsnící prvek je uvedeným druhým prvkem.
18. Výbojka podle nároků 16 nebo 17, vyznačující se tím, že teplota odolnosti vůči teplu uvedené keramické trubice je ne menší než 1000°C.

• • « v • · • ΙΪ * 1 • • ·♦· ♦ * • · Φ • · · * • A • · b b ··· «« • bb • · ·· b ·♦·
19. Výbojka podle nároků 16 nebo 17, vyznačující se tím, že uvedená prostředni keramická vrstva a uvedená napuštěná keramická fáze obsahuji hlavní komponent z uvedené keramiky tvořící uvedenou keramickou trubici výbojky.
20. Výbojka podle nároku 16 až 19, vyznačující se tím, ze uvedený kovový prvek má trubicový tvar a vůle mezi uvedeným kovovým prvkem a elektrodou, která má být vložena do tohoto kovového prvku, je mezi 30 až 150 um ve směru průměru.