CZ272297A3

CZ272297A3 - Způsob výroby keramických trubic

Info

Publication number: CZ272297A3
Application number: CZ972722A
Authority: CZ
Inventors: Sugio Miyazawa; Michio Asai
Original assignee: Nkg Insulators, Ltd
Priority date: 1996-08-30
Filing date: 1997-08-29
Publication date: 1998-03-18
Also published as: CN1095188C; CN1180234A; EP0827177B1; CZ290336B6; EP0827177A3; EP0827177A2; DE69705180D1; US6027389A; DE69705180T2

Description

Způsob výroby keramických trubic

Oblast techniky

Předkládaný vynález se týká keramických trubic pro halogenové lampy, které mají být použity jako vysokotlaké výbojky.

Dosavadní stav techniky

Vysokotlaké výbojky, které jsou plněné ionizovatelným materiálem, obsahujícím sloučeninu halogenu, jsou popsány v

US patentu č. 4,409,517. Jako kov tvořící elektrody vysokotlakých výbojek tohoto typu byl používán niob, tantal nebo podobně, protože tento kov musí mít součinitel teplotní roztažnosti podobný součiniteli teplotní roztažnosti keramické trubice, zejména trubice vyrobené z oxidu hlinitého. Niob a tantal ale nemají dostatečně velkou potřebnou odolnost pro dlouhodobé vydržení působení halogenu. Z tohoto důvodu navrhuje patentový spis JP-A-6 196,131 použití keramické trubice konstruované, jak je znázorněno na obr. 9.

' >

Tato keramická trubice zahrnuje trubkové těleso 11, ve kterém je vytvořen výbojový prostor £, dvojici prstencových prvků 12 vložených do protilehlých, otevřených koncových částí trubkového tělesa 11, a jehlové, válcové prvky 13 pro vložení elektrod, pevně vložené do centrálních otvorů příslušných prstencových prvků 12. V důsledku smrštění pálením je mezi vnitřním obvodovým čelem 11a trubkového tělesa 11 a každým z prstencových prvků 12 a mezi prstencovým prvkem 12 a válcovým prvkem 13 pro vložení elektrody vytvořen tlak. Tím jsou prvky 11, 12 a 13 integrálně slinuty prostřednictvím smrštění pálením, takže mezi nimi může být

9 · ♦ · • · · · · · • · · · · • · · · • · 9 99 9· 9

udržována plynotěsnost. Elektrodový prvek, který není znázorněn, je vložen skrz dutinu 2 každého z válcových prvků 13 pro vložení elektrod.

Předkladatelé vynálezu kontinuálně prováděli soustředěné studie pro realizaci masové výroby a komercionalizaci takovýchto keramických trubic. Přesněji předkladatelé vynálezu nejprve připravili sestavu vložením kalcinovaného polotovaru válcového prvku (koncového prvku) 13 pro vložení elektrod do kalcinovaného polotovaru prstencového prvku 12, a potom vypálili tuto sestavu. Současně tímto způsobem byly vyrobeny prstencový prvek 12 a koncový prvek 13 tak, že vnější průměr koncového prvku 13 mohl být mírně větší než vnitřní průměr centrálního otvoru prstencového prvku 12 po vypálení, pokud by koncový prvek 13 a prstencový prvek 12 byly samostatně vypáleny za vhodných podmínek. Tímto se mezi prstencovým prvkem 12 a koncovým prvkem 13 vytvořilo vhodné tlakové napětí, takže mezi nimi mohla být udržována plynotěsnost. Podobně byla plynotěsnost udržována tlakovým napětím mezi trubkovým tělesem 11 a prstencovým prvkem 12 prostřednictvím vytvoření rozdílu velikostí po jejich smrštění vypalováním.

Bylo ovšem ověřeno, že shora popsaným výrobním postupem stále zůstává nevyřešen následující problém. Zůstává zde totiž sklon k tomu, aby vnitřní průměr koncového prvku 13 (nebo jinak válcového prvku 13 pro vložení elektrody), to jest velikost dutiny 2, pro přijetí elektrodového prvku se stával menším v části 14 držené v prstencovém prvku 12 než ve zbytku dutiny 2_. Tak například, pokud vnitřní průměr koncového prvku 13 byl nastaven na velikost od 0,65 do 1,4 mm měřeno po vypalování, byl zde sklon k tomu, aby vnitřní • · · · • · • · « průměr válcového prvku 13 pro vložení elektrody uvnitř části byl menší než průměr ve zbytku o přibližně 0,02 do přibližně 0,03 mm.

Ovšem bylo dále zjištěno, že shora uváděný výrobní postup má ještě další následující problémy. Například, pokud je vyvinuto napětí na koncový prvek 13, je pravděpodobné vytvoření mikrotrhlinek v blízkosti hrany 15 prstencového prvku 12 v důsledku vlivu zbytkového napětí způsobeného integrálním slinováním pravděpodobně při usazování za tepla. Následně tak může být snížena pevnost uložení koncového prvku 13.

Za účelem zmenšení rozdílu ve vnitřním průměru a zvětšení pevnosti uložení bylo zkoumáno, jak zmenšit rozdíl mezi vnějším průměrem koncového prvku 13 a vnitřním průměrem prstencového prvku 12. V tomto případě bylo ovšem zjištěno, že by plyn mohl unikat rozhraním mezi koncovým prvkem 13 a prstencovým prvkem 12.

Je tedy cílem předkládaného vynálezu vytvořit způsob výroby keramické· trubice pro halogenovou,keramickou výbojku, přičemž tento způsob by mohl bránit tomu, aby se vnitřní průměr koncového prvku pro přijetí elektrodového prvku zmenšoval v místě, kde se koncový prvek dotýká' prstencového prvku, zvětšovat pevnost uložení koncového prvku v trubkovém tělese, a minimalizovat pravděpodobnost toho, že by plyn mohl unikat skrz rozhraní mezi koncovým prvkem a prstencovým prvkem.

• · · « · ·· · ···· • · · * · · · · ···· · . ·· ··«· ··· ·· ··· ·· ··· ·· ··

Podstata vynálezu

Způsob výroby keramických trubic pro halogenové lampy podle předkládaného vynálezu zahrnuje kroky vytvořeni integrálně tvarovaného tělesa sestaveného z části pro vloženi 5 elektrodového prvku a z prstencové části umístěné kolem vnějšího obvodu části pro vložení elektrodového prvku, vložení prstencové části tohoto integrálně tvarovaného tělesa do otevřené koncové části tvarovaného válcového trubkového tělesa ve stavu, že každé z integrálně tvarovaného tělesa a tvarovaného trubkového tělesa je použito jak je vytvarováno nebo po kalcinaci, čímž se vytvoří sestavené těleso, a vypálení sestaveného tělesa, čímž se vytvoří integrální vypálené těleso sestavené z části pro vložení elektrodového prvku a z prstencové části, zatímco prstencová čásr a 15 trubkové těleso jsou slinuty vzájemně vypalováním do stavu, aby radiální tlakové síly uložení působily mezi prstencovou částí a trubkovým tělesem, přičemž keramická trubice je tvořena válcovým trubkovým tělesem, obsahujícím výbojový prostor, s otevřenými koncovými částmi na obou jeho koncích, prstencovými částmi upravenými v otevřených koncových čáscech trubkového tělesa, a částmi pro vložení elektrodového prvku, upevněnými v opačných koncích trubkového tělesa prostřednictvím příslušných prstencových částí. Termín válcový použitý v tomto popisu a patentových nárocích je 25 míněn tak, že zahrnuje termín vřetenovitý.

Jak bylo uvedeno výše dospěli předkladatelé vynálezu k technické myšlence, že prstencová část a část pro vložení elektrodového prvku jsou integrálně tvarovány, a prstencová

2Q část tohoto integrálně tvarovaného tělesa je vložena do otevřené koncové části tvarovaného válcového trubkového • · • · · • · • · · · • · • · « tělesa ve stavu, že každé z integrálně tvarovaného tělesa a tvarovaného trubkového tělesa je použito tak jak je nebo po kalcinaci, čímž se vytvoří sestavené těleso a toto sestavené těleso se vypaluje. Důsledkem je, že bylo ověřeno, že vnitřnímu průměru vnitřního otvoru ve válcové části pro vložení elektrodového prvku, skrz kterou má být vložen elektrodový prvek, může být takto zabráněno ve zmenšení v místě, kde válcová část pro vložení elektrodového prvku pokračuje do prstencového prvku, a že pevnost uložení koncového prvku v trubkovém tělesu je podstatně zvýšena a stabilizována. Navíc může být zcela vyloučena pravděpodobnost, že plyn bude unikat skrz rozhraní mezi částí pro vložení elektrodového prvku a prstencovou částí. Způsob podle předkládaného vynálezu je tedy převratnou technikou z hlediska masové výroby a praktického použití vysokotlakých výbojek.

Tyto a další cíle, znaky a výhody předkládaného vynálezu budou podrobněji vysvětleny v následujícím popisu ve spojení s připojenými výkresy, přičemž je zcela zřejmé, že ji určité modifikace, úpravy a změny mohou být snadno provedeny zcela v rozsahu vynálezu.

Pro lepší pochopení předkládaného vynálezu je v následujícím popisu nejprve uveden stručný popis připojených výkresů.

Přehled obrázků na výkresech

Obr.la je perspektivní pohled na první tvarované nebo potom kalcinované těleso;

Obr.lb je perspektivní pohled na tvarované nebo potom kalcinované těleso trubkového tělesa;

• · • · · · · »

444· 4 4 • 4 4 ·

4 4 4 β

Obr. 2 je pohled v řezu, ilustrující sestavené těleso získané sestavením dvou prvních tvarovaných nebo potom kalcinovaných těles s tvarovaným nebo potom kalcinovaným tělesem trubkového tělesa;

Obr. 3 je pohled v řezu na keramickou trubici pro halogenovou lampu, získanou vypalováním sestaveného tělesa znázorněného na obr. 2;

Obr.4a je pohled v řezu, znázorňující vytlačené těleso;

Obr.4b je pohled v řezu, ilustrující první tvarované těleso získané broušením tvarovaného tělesa znázorněného na obr. 4a;

Obr.4c je pohled v řezu, ilustrující tvarované trubkové těleso získané tvarováním prostřednictvím práškového lisování;

Obr.5 je perspektivní pohled ilustrující stav předtím, než je první tvarované nebo potom kalcinované těleso sestaveno s druhým tvarovaným nebo potom kalcinovaným tělesem majícím trubkové těleso, prstencovou část a část pro vložení elektrody;

Obr. 6 je pohled v řezu, který ilustruje sestavené těleso, získané sestavením prvního tvarovaného nebo potom kalcinovaného tělesa s druhým tvarovaným nebo potom kalcinovaným tělesem;

• ·

Obr. 7 je pohled v řezu, ilustrující keramickou trubici pro halogenovou lampu, získanou vypalováním sestaveného tělesa znázorněného na obr. 6;

Obr.8a, obr. 8b a obr. 8c jsou pohledy v řezu, ilustrující základní části sestavených těles, z nichž každé je získáno sestavením prvního tvarovaného nebo potom kalcinovaného tělesa s tvarovaným nebo potom kalcinovaným tělesem , s.

trubkového telesa; a

Obr. 9 je pohled v řezu, ilustrující sestavené těleso získané sestavením prvního tvarovaného tělesa trubkového tělesa, tvarovaných těles prstencových částí a tvarovaných těles částí pro vložení elektrodových prvků.

Příklady provedení vynálezu

Podle předkládaného vynálezu jsou trubkové těleso a koncový prvek vyrobeny z keramického materiálu, ale tento . , . , keramický materiál není omezen na nějaký specifický matenal. Tento keramický materiál ovšem potřebuje mít odolnost proti korozi vůči korozivnímu plynu na bázi halogenu, a jsou pro něj výhodné materiály jako oxid hlinitý, oxid ytterbitý a podobně.

Uspořádání elektrodového prvku, který má být vložen skrz část pro vložení elektrodového prvku, není nijak specificky omezeno. Jako materiál pro elektrodový prvek mohou být použity různé kovy s vysokou teplotou tavení a vodivé keramické materiály. Z hlediska vodivosti jsou výhodné kovy s vysokou teplotou tavení. Jako takové kovy s vysokou teplotou • ·

tavení jsou výhodné alespoň jeden z kovů vybraných ze skupiny sestávající z molybdenu, wolframu, rhenia, niobu, tantalu a jejich slitin.

Mezi nimi je známo o niobu a tantalu, že mají součinitele teplotní roztažnosti, které jsou téměř shodné se součiniteli teplotní roztažnosti keramického materiálu, zejména keramického materiálu z oxidu hlinitého, tvořícího trubkové těleso a koncové prvky keramické výbojky, ale tyto dva materiály mají větší pravděpodobnost, že zkorodují ¹⁰ působením halogenu. Proto, za účelem prodloužení životnosti vodivých prvků, je výhodné, aby vodivý prvek byl vyroben z kovu vybraného ze supiny sestávající z molybdenu, wolframu, rhenia a jejich slitin. Tyto kovy, které jsou značně odolné proti halogenům, mají obecně malé součinitele teplotní roztažnosti. Například je součinitel teplotní roztažnosti keramického materiálu z oxidu hlinitého 8 χ ΙΟ'^Κ'¹, a součinitel teplotní roztažnosti molybdenu je 6 x 10'⁶K^_1, přičemž součinitel wolframu a rhenia je ještě menší než 6 χ ιοΛτ¹.

Z tohoto důvodu je výhodné, aby část elektrodového prvku v blízkosti výbojového prostoru trubkového tělesa byla vyrobena z kovu vybraného ze skupiny sestávaj ící“· z molybdenu, wolframu, rhenia a jejich slitin, zatímco část nesměřující do tohoto prostoru je vyrobena z niobu nebo tantalu.

Ve způsobu výroby keramické trubice podle předkládaného vynálezu jsou prstencová část a trubkové těleso výhodně konstruovány tak, že, když jsou samostatně vypalovány ve stavu, že integrálně tvarované těleso části pro vložení elektrodového prvku a prstencové těleso není nasazeno do tvarovaného trubkového tělesa, není vnější průměr vypálené • * » ···· • · • ··· prstencové části lb menší než 1,001 krát jak vnitřní průměr vypáleného trubkového tělesa 3. Navíc, za účelem dalšího potlačení teplotního napětí mezi prstencovou částí a trubkovým tělesem, není vnější průměr vypálené prstencové části větší než 10,010 krát jak vnitřní průměr trubkového tělesa.

Ve způsobu výroby keramické trubice podle předkládaného vynálezu je sestavené těleso vytvořeno vložením prstencové části do otevřené koncové části válcového trubkového tělesa ve stavu, že každé z integrálně tvarovaného tělesa prstencového tělesa a části pro vložení elektrodového prvku a trubkového tělesa je tvarováno nebo kalcinováno. Za účelem snazšího provedení shora uvedeného vložení je vnější průměr prstencové části integrálně tvarovaného tělesa vyroben menší než vnitřní průměr otevřené koncové částí tvarovaného trubkového tělesa ve stavu, že každé z integrálně tvarovaného tělesa prstencového tělesa a části pro vložení elektrodového prvku a trubkového tělesa je tvarováno nebo kalcinováno. Za účelem vytvoření vnějšího průměru prstencového tělesa menšího než je vnitřní průměr otevřené koncové části trubkového tělesa mohou být použity následující postupy:

(1) Faktor smrštění vypalováním ^s~ prstencového tělesa je vytvořen menší než je faktor smrštění vypalováním trubkového tělesa prostřednictvím řízení hustoty každého z těchto tvarovaných těles.

(2) Prstencové těleso je pouze mírně kalcinováno, aby bylo smrštěno.

(3) Prstencové těleso a trubkové těleso jsou obě kalcinována, přičemž je zajištěno, že stupeň kalcinace • 9

·· ···«

prstencového tělesa je větší než stupeň kalcinace trubkového tělesa.

Podle předkládaného vynálezu je možné, aby byla připravena dvojice integrálně tvarovaných těles, z nich každé je sestaveno z části pro vložení elektrodového prvku a prstencové části, sestavené těleso je vytvořeno vložením prstencové části každého z integrálně tvarovaných těles do otevřené koncové části trubkového tělesa ve stavu, že každé z integrálně tvarovaného tělesa a trubkového tělesa je tvarováno tak jak je nebo po kalcinaci, a sestavené těleso je vypáleno. Toto výhodné provedení předkládaného vynálezu bude vysvětleno ve spojení s odkazy na obr. 1 až obr. 3.

Obr. la je perspektivní pohled na první integrálně tvarované těleso 2 jak je tvarované nebo kalcinované. Toto tvarované nebo kalcinované těleso 2 ^ma část 2^a P^ro vložení elektrodového prvku a prstencovou část lb. Obr. lb je perspektivní pohled na druhé tvarované těleso 3 jak je tvarované nebo kalcinované (tvarované nebo kalcinované trubkové těleso) , ve kterém je definován ,výbojový prostor 4_. Jak je znázorněno na obr. 2, je sestavené těleso 5 získáno vložením prstencové části 2^ prvního tvarovaného nebo kalcinovaného tělesa 2 do otevřených koncových částí 3a tvarovaného nebo kalcinovaného trubkového tělesa 3.

Sestavené těleso je vypáleno při dané teplotě tak, jak je, a tak může být získána trubice 21 pro halogenovou lampu, jak je znázorněno na obr. 3. Tato trubice 21 zahrnuje jedno trubkové těleso 20 a dvojici integrálně vypálených těles 22. Prstencové těleso 22b každého z integrálně vypálených těles 22 je nasazeno do koncové části trubkového tělesa 20 a je integrálně slinuto s tímto trubkovým tělesem ·· 44·· 44 • « · · · • 4 44« · ·

4 · · 4 · • 4 4 4 4 ·· 444 ·· • · · 4 4 · · · · • · · ·· • < 444 4 4

4 4 4

444 44 44 v důsledku smrštění při vypalování. Do části 22a pro vložení elektrodového prvku integrálně tvarovaného tělesa 22 je vložen elektrodový prvek či. Výhodně je mezi elektrodovým prvkem _6 a vnitřním odvodovým povrchem části pro vloženi elektrodového prvku mezera o velikosti 0,02 až 0,10 mm.

Ve výhodném provedeni předkládaného vynálezu je část 6a elektrodového prvku 6, směřujíc! do výbojového prostoru 4_, vyrobena z kovu, který má vysokou odolnost proti korozi vůči plynu na bázi halogenu, zatímco vývodni koncová část 6b elektrodového prvku 6. je vyrobena z kovu, který má součinitel teplotní roztažnosti podobný součiniteli teplotní roztažnosti shora popisované keramické trubice. Daná elektrodová jednotka 7 je nasazena na vnitřní koncovou část elektrodového prvku 6.

V následujícím popisu bude shora uvedené provedeni předkládaného vynálezu vysvětleno s odkazy na konkrétní experimentální výsledky.

Experiment 1

Prášek oxidu hlinitého o vysoké čistotě ne menší než 99,9 % byl přidán do 750 ppm oxidu hořečnatého, 2 % hmotnostních polyvinylalkoholu, 0,5 % hmotnostních polyetylenglykolu a 50 % hmotnostních vody, a byl získán granulovaný prášek, který měl průměrnou velkost částic kolem 70 pm, mletím a mícháním výsledné směsi v kulovém mlýnu po dobu jedné hodiny a sušením výsledného materiálu při teplotě v blízkosti 200°C.

Takto získaný granulovaný prášek byl lisován pod tlakem 2000 kg/cm², čímž byla získána dvě integrálně tvarovaná tělesa 1 a tvarované těleso 3 trubkového tělesa, ·· ·· » « ·· ·· ···· » · · » · · ·· ·· ··* • · »·· · « • · 4 ·· ·· jak jsou znázorněna na obr. la a obr. lb. Současně byly rozměry integrálně tvarovaných těles 1 a tvarovaného tělesa 3_ nastaveny tak, že, pokud by byly samostatně vypáleny, byl by vnější průměr prstencového tělesa 22b větší než vnitřní průměr trubkového tělesa 20 a to 1,001 až 1,010 krát.

Potom bylo jedno z tvarovaných těles 1 kalcinováno při teplotě 1200°C, aby se smrštily jeho rozměry, a toto kalcinované těleso 1 bylo vloženo do jedné z otevřených koncových části tvarovaného tělesa 3_ trubkového tělesa, jak je znázorněno na obr. 2, aby se vytvořilo sestavené těleso 5. Takto sestavené těleso bylo kalcinováno při teplotě 1200°C, takže tvarované těleso 3 trubkového tělesa bylo smrštěno a obě tělesa byla vzájemně spojena na základě jejich původního rozdílu v rozměrech. Dále bylo další tvarované těleso 1 kalcinováno při teplotě 1300°C a bylo vloženo do druhé otevřené koncové části kalcinovaného tělesa 3 trubkového tělesa, čímž bylo získáno finální sestavené těleso. Toto sestavené těleso bylo vypáleno při teplotě 1800°C ve vodíkové atmosféře, čímž se pevně spojily shora uvedené součásti, jak je znázorněno na obr. 3.

Pokud se týká takto získané keramické trubice 21 bylo změřeno, že rozdíl mezi vnitřním průměrem dutého·prostoru 2 v místě oblasti 9 uvnitř trubkového tělesa 20 a vnitřním průměrem dutého prostoru 2 v ostatních částech je okolo 0,01 mm.

Dále byla měřena pevnost v ohybu prostřednictvím kontaktu sondy zkoušeče pevnosti s částí 22a pro vložení elektrodového prvku v místě vzdáleném 10 mm od její základny a přivedením zátěže k této části pro vložení elektrodového • · · » • · · · • · · · • · ···· ·· · • · · · · * • · · · φ · · • · · · · * • · * · · • · · · · ·· · · · prvku prostřednictvím sondy ve vertikálním směru. Výsledná pevnost v ohybu byla 29 kgf/cm².

Experiment 2

Do prášku oxidu hlinitého, který měl vysokou čistotu a to ne menší než 99,9 %, bylo přidáno 750 ppm oxidu hořečnatého, 4 % hmotnostní metylcelulózy, 2 % hmotnostní polyetylenoxidu, 5 % hmotnostních kyseliny stearové, a 23 % hmotnostních vody, výsledná směs byla hnětena v hnětači po dobu 15 minut.

Vytlačováním hnětené směsi pod tlakem 15 kg/cm² a sušením vytlačeného materiálu bylo získáno vytlačené těleso 30 znázorněné na obr. 4a. Skrz toto vytlačené těleso 30 byl vytvořen průchozí otvor 31.

Integrálně tvarované těleso 32, které je znázorněno na obr. 4b, bylo získáno řezáním shora popisovaného vytlačeného tělesa 30. Toto integrálně tvarované těleso 32 mělo části 32a a 32b, které po vypálení měly tvořit část pro vložení elektrodového prvku respektive prstencovou část, a v části 32a byl vytvořen dutý prostor 33. Tvarované těleso 34, které je znázorněno na obr. 4c, bylo získáno postupem práškového lisování, který byl zmíněn výše. Uvnitř tohoto tvarovaného tělesa 34 byl vytvořen dutý prostor 35 pro vytvoření výbojového prostoru. V tomto případě byly integrálně tvarované těleso 32 a tvarované těleso 34 pro trubkové těleso rozměrově nastaveny tak, že, pokud by byly samostatně vypáleny, byl by vnější průměr prstencové části 22b větší než vnitřní průměr trubkového tělesa 20 a to 1,001 až 1,010 krát.

• · ···· · · • « · · · « • · · · · * · • · · «. · · • « · · • · · « • · · · • · · · · • · · • · β ·

Potom bylo jedno z tvarovaných těles 32 kalcinováno při teplotě 1200°C, aby se smrštily jeho rozměry, čímž bylo získáno kalcinované těleso 1, a toto kalcinované těleso 1 bylo vloženo do jedné z otevřených koncových částí tvarovaného tělesa 34 trubkového tělesa, jak je znázorněno na obr. 2, aby se vytvořilo sestavené těleso. Takto sestavené těleso bylo kalcinováno při teplotě 1200°C, takže tvarované těleso trubkového tělesa bylo smrštěno a obě tělesa byla vzájemně spojena na základě jejich původního rozdílu v rozměrech. Dále bylo další tvarované těleso 32 kalcinováno při teplotě 1300°C a bylo vloženo do druhé otevřené koncové části kalcinovaného tělesa 3 trubkového tělesa, čímž bylo získáno finální sestavené těleso 5. Toto sestavené těleso bylo vypáleno při teplotě 1800°C ve vodíkové atmosféře, čímž se pevně spojily shora uvedené součásti, jak je znázorněno na obr. 3.

Pokud se týká takto získané keramické trubice 21 bylo změřeno, že rozdíl mezi vnitřním průměrem dutého prostoru 2 v místě oblasti 9_ uvnitř trubkového tělesa 20 a vnitřním

0 ' průměrem dutého prostoru 2 v ostatních částech je okolo 0,01 mm.

Dále byla měřena pevnost v ohybu prostřednictvím kontaktu sondy zkoušeče pevnosti s částí 22a pro vložení elektrodového prvku v místě vzdáleném 10 mm od její základny a přivedením zátěže k této části pro vložení elektrodového prvku prostřednictvím sondy ve vertikálním směru. Výsledná pevnost v ohybu byla 27 kgf/cm².

• 4

4 4444 ·· • 44 *

4444 4

4 4 4 ·

4 · ·

4 « 4 * 4 4

Srovnávací experiment

Do prášku oxidu hlinitého, který měl vysokou čistotu a to ne menší než 99,9 %, bylo přidáno 750 ppm oxidu hořečnatého, 2 % hmotnostních polyvinylalkoholu, 0,5 % hmotnostních polyetylenglykolu a 50 % hmotnostních vody, a výsledná směs byla mleta a míchána v kulovém mlýnu po dobu jedné hodiny. Granulovaný prášek, který měl průměrnou velkost částic kolem 70 pm, byl získán sušením tohoto mletého a míchaného prášku při teplotě v blízkosti 200°C v rozprašovací sušičce.

Tvarovaná tělesa 11, 12, která jsou znázorněná na obr. 9, byla vytvořena lisováním tohoto granulovaného prášku pod tlakem 1000 kg/cm². Na druhou stranu bylo do prášku oxidu hlinitého, který měl vysokou čistotu a to ne menší než 15

99,9 %, přidáno 750 ppm oxidu hořečnatého, 4 % hmotnostní metylcelulózy, 2 % hmotnostní polyetylenoxidu, 5 % hmotnostních kyseliny stearové, a 23 % hmotnostních vody, a výsledná směs byla hnětena v hnětači po dobu 15 minut. Bylo vytvořeno vytlačované těleso 13 vstřikováním hnětené směsi 20 · >

pod vytlačovacím tlakem 15 kg/cm², sušením výsledného vytlačeného materiálu a jeho řezáním.

V tomto případě byla vytlačená tělesa 11 a 12 rozměrově nastavena tak, že, pokud by byla samostatně vypálena, byl by vnější průměr prstencové části větší než vnitřní průměr trubkového tělesa a to 1,00, až 1,010 krát. Dále byla tvarovaná tělesa 12 a 13 rozměrově nastavena tak, že, pokud by byla samostatně vypálena, byl by vnější průměr části pro vložení elektrodového prvku větší než vnitřní

3Q průměr prstencové části a to 1,001 až 1,010 krát.

* * · · · · 4 · • · · 4 4 • · · 4 · * 4 • · 4 4 « 4 • 4 4 4 4 •· «44 ··

Dále byla vytvořena dvě sestavená tělesa, každé kalcinováním tvarovaného tělesa 13 při teplotě 1300°C a vložením tohoto kalcinovaného tělesa 13 do tvarovaného tělesa 12. Jedno ze sestavených těles bylo kalcinováno při teplotě

1200°C a druhé bylo kalcinováno při teplotě 1300°C. Tvarované těleso 12 sestaveného tělesa kalcinovaného při teplotě 1200°C bylo vloženo do tvarovaného tělesa 11 trubkového tělesa, které bylo kalcinováno při teplotě 1200’C. Tato kalcinovaná sestava byla kombinována se shora uvedeným sestaveným tělesem kalcinovaným při teplotě 1300°C. Celá sestava byla vypálena při teplotě 1800°C ve vodíkové atmosféře, čímž se spojily jednotlivé součásti dohromady.

Pokud se týká takto získané keramické trubice bylo změřeno, že rozdíl mezi vnitřním průměrem dutého prostoru 2 v místě oblastí uvnitř trubkového tělesa a vnitřním průměrem dutého prostoru 2 v ostatních částech je okolo 0,03 mm.

Dále byla měřena pevnost v ohybu prostřednictvím kontaktu sondy zkoušeče pevnosti s částí 22a pro vložení elektrodového prvku v místě vzdáleném 10 mm od její základny a přivedením zátěže k této části pro vložení elektrodového prvku prostřednictvím sondy ve vertikálním směru. Výsledná pevnost v ohybu byla 14 kgf/cm².

Bylo připraveno první integrálně tvarované nebo potom 25 kalcinované těleso sestavené z části pro vložení elektrodového prvku a prstencové části umístěné kolem jednoho konce části pro vložení elektrodového prvku. Bylo také připraveno druhé integrálně tvarované nebo potom kalcinované těleso sestavené z trubkového tělesa, z prstencové části radiálně směrem dovnitř umístěné v jednom konci trubkového tělesa, a z části pro vložení elektrodového prvku, umístěné v • 4 4 4 4 4 4 · > «4 44 • 4 4 4 44« 4 44 · • 444* · 4 4 4 444

4 · · · 4 4 · 4444 4

4 4 44 4 4 4 4

..............

jednom konci v centrálním otvoru prstencové části. Toto druhé tvarované nebo potom kalcinované těleso bylo opatřeno otvorem na straně proti její části pro vložení elektrodového prvku. Byla vytvořena sestava vložením prstencové části prvního tvarovaného nebo potom kalcinovaného tělesa do shora uvedeného otvoru druhého tvarovaného nebo potom kalcinovaného tělesa. Toto finální sestavené těleso bylo vypáleno, takže první tvarované nebo kalcinované těleso sestavené z části pro vložení elektrodového prvku bylo integrálně vypáleno, a druhé tvarované nebo potom kalcinované těleso sestavené z části pro vložení elektrodového prvku, z prstencové části a z trubkového tělesa bylo integrálně vypáleno, přičemž prstencová část prvního tvarovaného nebo kalcinovaného tělesa byla slinuta s trubkovým tělesem druhého tvarovaného nebo kalcinovaného tělesa ve stavu, že tato prstencová část je v záběru s tímto trubkovým tělesem prostřednictvím uložení dosaženého smrštěním.

Obr. 5 je perspektivní pohled ilustrující takové druhé integrálně tvarované nebo potom kalcinované těleso 8.

^j

Vztahová značka 8a označuje cast pro vloženi elektrodového prvku, a vztahové značky 8b respektive 3c označují prstencovou část respektive trubkovou část. První integrálně tvarované nebo potom kalcinované těleso je znázorněno vztahovou značkou £ na obr. 5. Jak je patrné z obr. 6, je v jednom konci druhého integrálně tvarovaného nebo potom kalcinovaného tělesa £ vytvořen otvor 29 a prstencová část lb prvního integrálně tvarovaného nebo potom kalcinovaného tělesa 1 je vložena do tohoto otvoru 29. Vztahová značka 8d označuje otvor dutého prostoru 2_ na straně výbojového

* · · • · · ·· » · · · • · 4 » · * prostoru 4., zatímco vztahová značka 8e označuje otvor tohoto dutého prostoru na vnější straně.

V tomto případě jsou prstencová část a trubková část výhodně konstruovány tak, že, pokud by byly samostatně vypáleny ve stavu, že by první integrálně tvarované těleso 1 nebylo usazeno do druhého tvarovaného tělesa Q_, nebyl by vnější průměr vypálené prstencové části W menší než 1,001 krát jak vnitřní průměr vypáleného trubkového tělesa. Takto mohou být obě pevněji spojena dohromady. Za účelem potlačení teplotního napětí mezi prstencovou částí a trubkovým tělesem není výhodně vnější průměr vypálené prstencové části větší než 1,010 krát jak vnitřní průměr trubkového tělesa.

Sestavené těleso bylo vypáleno při dané teplotě ve shora uvedené stavu a může tak být získána trubice 24 pro halogenovou lampu, jak je znázorněno na obr. 7. Tato trubice 24 zahrnuje integrálně vypálené těleso 22 a integrálně vypálené těleso 25 . integrálně vypálené těleso 25 zahrnuje část 25a pro vložení elektrodového prvku, prstencovou část 25b a trubkovou, část 25c. Prstencová část 22b integrálně vypáleného tělesa 22 je vložena do koncového otvoru trubkového tělesa 25c a obě jsou integrálně slinuta do uložení prostřednictvím smrštění. Vztahová .·· značka 25d označuje otvor dutého prostoru na straně výbojového prostoru 4. a vztahová značka 25e označuje otvor dutého prostoru 2 na vnější straně. Do části 25a pro vložení elektrodového prvku je vložen elektrodový prvek 6. Mezi vnějším obvodem elektrodového prvku 4. a vnitřním obvodovým povrchem části 25a pro vložení elektrodového prvku je výhodně vytvořena mezera o velikosti 0,02 až 0,10 mm.

······ · · 4 4 4 44 «44 4444 444«

4444 4 4 4 · 444

4 444 4 4 4 444· 4

4444 » · · • · « · 4 44 44* 4« 44

V následujícím popisu budou uvedeny přesnější experimentální výsledky.

Experiment 3

Do prášku oxidu hlinitého, který měl vysokou čistotu 5 a to ne menší než 99,9 %, bylo přidáno 750 ppm oxidu hořečnatého, 5 % hmotnostních polyvinylalkoholu, 4 % hmotnostní polystyrénu, 4 % hmotnostní akrylové pryskyřice, 1 % hmotnostní kyseliny stearové a 1 % hmotnostní DOP, a z výsledné směsi byly s použitím kontinuálního vytlačovacího hnětače granulovány granule, které měly průměr kolem 3 mm. Bylo provedeno vstřikování s použitím shora uvedených granulí při teplotě pryskyřice 180°C, rychlosti vstřikování 2,5 cc/s, a vstřikovacím tlaku 600 kg/cm², a koncové části byly odříznuty. Takto byla vytvořena tvarovaná tělesa 2 a 8, jak je znázorněno na obr. 5.

Současně byla tato tvarovaná tělesa 1, 8 rozměrově konstruována tak, že, pokud by byla samostatně vypálena, nebyl by vnější průměr vypálené prstencové části 22b menší než 1,001 krát, - ale zároveň by nebyl větší než 1,010 krát, jak vnitřní průměr vypáleného trubkového tělesa 25c.

Dále bylo tvarované těleso _1 odparařínováno jeho ohřátím až na 450°C s rychlostí ohřevu 5°C/min,‘a kalcinováno a smrštěno při teplotě 1200°C, čímž bylo získáno kalcinované těleso. Prstencová část tohoto kalcinovaného tělesa byla vložena do tvarovaného tělesa 8_, čímž bylo získáno sestavené těleso. Toto sestavené těleso bylo vypáleno při teplotě 1800°C ve vodíkové atmosféře, čímž se pevně spojily jednotlivé součásti, jak je znázorněno na obr. 7.

· · · · » · · · tt ·· * · · · · «· ···· 9 · · · · · a · · 9 99 » · · » · · « · «··· * 9 « · · · · * « fc »♦ «·.· ·· « · · · · «·

Pokud se týká takto získané keramické trubice 24 bylo změřeno, že rozdíl mezi vnitřním průměrem dutého prostoru 2. v místě oblasti 9 uvnitř trubkového tělesa 25c a vnitřním průměrem dutého prostoru 2 v ostatních částech je okolo

0,01 mm.

Dále byla měřena pevnost v ohybu prostřednictvím kontaktu sondy zkoušeče pevnosti s částí 22a pro vložení elektrodového prvku v místě vzdáleném 10 mm od její základny a přivedením zátěže k této části pro vložení elektrodového ⁰ prvku prostřednictvím sondy ve vertikálním směru. Výsledná pevnost v ohybu byla 29 kgf/cm².

Podle předkládaného vynálezu je obzvláště výhodné, aby prstencová část prvního integrálně tvarovaného nebo potom kalcinovaného tělesa a tvarované nebo potom kalcinované 5 trubkové těleso měly odpovídající tvary, který jim umožňují vzájemný záběr. U prvního tvarovaného nebo potom kalcinovaného tělesa může být ve spoji mezi částí pro vložení elektrodového prvku a prstencovou částí vytvořen zakřivený θ povrch s C-průřezem nebo zakřivený povrch s R-průřezem.

Obr. 8a, obr. 8b a obr. 8c znázorňují v základním náhledu, že prstencová část 1, 15, 19 integrálně tvarovaného nebo potom kalcinovaného tělesa 3, které je sesťáveno z části pro vložení elektrodového prvku a ze shora uvedené prstencové části, je pevně vložena do tvarovaného nebo potom kalcinovaného tělesa 3 trubkového tělesa nebo do integrálně tvarovaného nebo potom kalcinovaného tělesa 8. sestaveného z trubkového tělesa, prstencového tělesa a části pro vložení elektrodového prvku. Jak je popsáno dříve, přestože jsou na q výkresech ilustrována válcová trubková tělesa, mohou být také použita vřetenová trubková tělesa.

• · 4 · · 4 • 4 * · · 4 4 4 4 4 4 4 4 • 4 44* 4 4 4 · 4 44

4 4 4 4 4 « 4 4 4 4 9 4 « · · 4 · 4 · · * • 4 444 ·· «4» 44 44

Na obr. 8a zahrnuje integrálně tvarované nebo potom kalcinované těleso 15 část 15a pro vložení elektrodového prvku a prstencovou část 15b, a dutý prostor 2_ v části 15a pro vložení elektrodového prvku je otevřen otvory označenými vztahovými značkami 15c a 15d. Na vnitřní hraně prstencové části 15b na její vnější obvodové straně je vytvořena obroušená část 16. Koncová část tvarovaného nebo potom kalcinovaného tělesa 3 (8) je usazena k této broušené části

16, přičemž koncové čelo tvarovaného nebo potom kalcinovaného tělesa 3 (8) dosedne proti prstencovému výstupku 15e.

Na obr. 8b má integrálně tvarované nebo potom kalcinované těleso stejné uspořádání jako bylo uvedeno výše. Na druhou stranu je ale vytvořena obroušená část 18 na vnitřní straně koncové části tvarovaného nebo potom ,

kalcinovaného tělesa 3 (8.) . Takto zkonstruovaná je koncová část tvarovaného nebo potom kalcinovaného tělesa £ usazena k obroušené části 18 a držena výstupkem 17.

Tímto způsobem, pokud jsou prstencová část prvního integrálně tvarovaného nebo potom kalcinovaného tělesa a tvarované nebo potom kalcinované trubkové těleso konstruovány tak, aby měly odpovídající tvary, které jim umožní vzájemný záběr, mohou být obě tvarovaná nebo potom kalcqnovaná tělesa snadno a přesně umístěna, aby se z nich získalo sestavené těleso.

Na obr. 8c zahrnuje integrálně tvarované nebo potom kalcinované těleso 19 část 19a pro vložení elektrodového prvku a prstencovou část 19b, a dutý prostor 2 uvnitř části 19a pro vložení elektrodového prvku je otevřena otvory, které jsou označeny vztahovými značkami 19c a 19d. U prvního tvarovaného nebo potom kalcinovaného tělesa 19 je ve spoji • · • ««

I · · <

• · I ft · · · « • · • · ·· mezi částí 19a pro vložení elektrodového prvku a prstencovou částí 19b vytvořen zakřivený povrch s C-průřezem nebo zakřivený povrch s R-průřezem. Takovou konstrukcí může být dále zvýšena pevnost v ohybu části 19a pro vložení elektrodového prvku. Lze předpokládat, že je velmi nepravděpodobné, aby se vytvořila trhlinka v místě kde působí napětí.

Jak bylo uvedeno výše, pokud má být vyrobena keramická trubice mající specifickou konstrukci pro halogenovou lampu, může být podle předkládaného vynálezu zabráněno zmenšení vnitřního průměru části pro vložení elektrodového prvku v místě, kde tato část pro vložení elektrodového prvku pokračuje do prstencové části. Dále může být podle předkládaného vynálezu zvětšena pevnost uložení koncového prvku sestaveného z části pro vložení elektrodového prvku a z prstencové části a uloženého do trubkového tělesa. Navíc může být podle předkládaného vynálezu minimalizována pravděpodobnost, že plyn bude unikat skrz rozhraní mezi koncovým prvkem a prstencovým prvkem.

Claims

PATENTOVÉ

NÁROKY

1. Způsob výroby keramických trubic pro halogenové lampy, vyznačující se tím, že zahrnuje kroky vytvoření integrálně tvarovaného tělesa sestaveného z části pro vložení elektrodového prvku a z prstencové části umístěné kolem vnějšího obvodu části pro vložení elektrodového prvku, vložení prstencové části tohoto integrálně tvarovaného tělesa do otevřené koncové části tvarovaného válcového trubkového tělesa ve stavu, že každé z integrálně tvarovaného tělesa a tvarovaného trubkového tělesa je použito jak je vytvarováno nebo po kalcinaci, čímž se vytvoří sestavené těleso, a vypálení sestaveného tělesa, čímž se vytvoří integrální vypálené těleso sestavené z části pro vložení elektrodového prvku a z prstencové části, přičemž prstencová část a trubkové těleso jsou slinuty vzájemně vypalováním do stavu, aby radiální tlakové síly uložení působily mezi prstencovou částí a trubkovým tělesem, přičemž keramická trubice je tvořena válcovým trubkovým tělesem, obsahujícím výbojový prostor, s otevřenými koncovými částmi na obou jeho koncích, prstencovými částmi upravenými v otevřených koncových částech trubkového tělesa, a částmi pro vložení elektrodového prvku, upevněnými v opačných koncích trubkového tělesa prostřednictvím příslušných prstencových částí.
2. Způsob výroby podle nároku 1, vyznačuj ící se t í m , že se vytvoří dvojice prvních tvarovaných nebo potom kalcinovaných těles, tato první tvarovaná nebo potom kalcinovaná tělesa jsou každé sestaveno z části pro vložení elektrodového prvku a z prstencové části, vytvoří se tvarované nebo potom kalcinované těleso trubkového tělesa ···· ► * · • · · · majícího otevřené koncové části v obou koncích, vloží se prstencové části prvních tvarovaných nebo potom kalcinovaných těles do otevřených koncových částí trubkového tělesa, čímž se vytvoří sestavené těleso, a toto sestavené těleso se

5 vypálí, čímž se vytvoří integrálně vypálené těleso sestavené z částí pro vložení elektrodového prvku a z prstencové části, přičemž prstencové části a trubkové těleso jsou slinuty vzájemně vypalováním do stavu, že radiální tlakové síly uložení působí mezi prstencovými částmi a trubkovým tělesem.

0 . . ,
3. Způsob výroby podle nároku 1, vyznačuj ící se t í m , že se vytvoří první integrálně tvarované nebo potom kalcinované těleso sestavené z části pro vložení elektrodového prvku a z prstencové části, vytvoří se druhé integrálně tvarované nebo potom kalcinované těleso sestavené z trubkového tělesa s otevřenou koncovou částí, z prstencové části umístěné v otevřené koncové části trubkového tělesa proti uvedené otevřené koncové části a z části pro vložení elektrodového prvku, umístěné na vnitřní straně prstencové části, prstencová část prvního tvarovaného nebo potom kalcinovaného tělesa se vloží do uvedené otevřené koncové části druhého tvarovaného nebo potom kalcinovaného tělesa, čímž se vytvoří sestavené těleso, a toto sestavené těleso se potom vypálí, čímž se vytvoří integrálně vypálené těleso sestavené z části pro vložení elektrodového prvku a z prstencové části, přičemž prstencová část prvního tvarovaného nebo potom kalcinovaného tělesa a trubkové těleso jsou slinuty vzájemně vypalováním do stavu, že radiální tlakové síly uložení působí mezi prstencovou částí a trubkovým tělesem.
4. Způsob výroby podle kteréhokoliv z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že prstencová část prvního tvarovaného nebo potom kalcinovaného tělesa a tvarované nebo potom kalcinované těleso trubkového tělesa mají odpovídající tvary pro umožnění jejich vzájemného záběru.
5. Způsob výroby podle kteréhokoliv z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že ve spoji mezi částí pro vložení elektrodového prvku a prstencovou částí prvního tvarovaného nebo potom kalcinovaného tělesa se vytvoří zakřivený povrch s C-průřezem nebo zakřivený povrch s R-průřezem.
6. Způsob výroby podle kteréhokoliv z nároků 1 až 5,vyznačující se tím, že první tvarované těleso a tvarované trubkové těleso se zkonstruují tak, že, pokud se samostatně vypálí ve stavu, kdy prstencová část není vložena do otevřené' koncové části trubkového tělesa, je vnější průměr prstencové části prvního vypáleného tělesa větší než vnitřní průměr trubkového tělesa a to 1,001 až