DE10032941B4

DE10032941B4 - Verfahren zur Herstellung einer Lichtbogenröhre

Info

Publication number: DE10032941B4
Application number: DE10032941A
Authority: DE
Inventors: Nobuo Shimizu Ohkawai; Yoshitaka Shimizu Ohshima; Akihiro Shimizu Nagata; Shinichi Shimizu Irisawa
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1999-07-07
Filing date: 2000-07-06
Publication date: 2008-07-17
Anticipated expiration: 2020-07-07
Also published as: US6672923B1; JP2001023572A; DE10032941A1; JP3657465B2

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Lichtbogenröhre (16), welche einen Lichtemissionsröhrenabschnitt (20a) aufweist, einen ersten Quetschabdichtungsabschnitt (20b1) und einen zweiten Quetschabdichtungsabschnitt (20b2), wobei der Lichtemissionsröhrenabschnitt (20a), der erste Quetschabdichtungsabschnitt und der zweite Quetschabdichtungsabschnitt an einem Quarzglasrohr (20) ausgebildet werden, und sich der erste Quetschabdichtungsabschnitt bzw. der zweite Quetschabdichtungsabschnitt an der ersten bzw. zweiten Seite des Lichtemissionsröhrenabschnitts befindet, mit folgenden Schritten:
Bereitstellung des Quarzglasrohres (20) annähemd in Vertikalrichtung, wobei der erste Quetschabdichtungsabschnitt (20b1) unten liegt;
Bereitstellung einer Wärmeisolierplatte (56) in einer Grenzlage zwischen dem Lichtemissionsröhrenabschnitt und einem Abschnitt, bei welchem eine Quetschabdichtung erfolgen soll, in einem Außenumfangsraum des Quarzglasrohres (20),
wobei die Wärmeisolierplatte eine Verjüngung nach oben an einem Abschnitt in der Nähe eines Außenumfangs des Quarzglasrohres aufweist;
Ausspritzen von flüssigem Stickstoff aus einer Kühldüse (58), die schräg unterhalb des Lichtemissionsröhrenabschnitts (20a) vorgesehen ist, zu dem Lichtemissionsröhrenabschnitt hin, wodurch der Lichtemissionsröhrenabschnitt (20a) gekühlt wird, und Erwärmung des Abschnitts, bei...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Lichtbogenröhre, die als Lichtquelle beispielsweise bei einem Fahrzeugscheinwerfer eingesetzt werden soll.
Die Druckschriften US 5877590 A und US 5133682 A zeigen bereits Verfahren zur Herstellung von Lichtbogenröhren, wobei Kühlmittel schräg in Richtung eines Lichtemissionsröhrenabschnitts gespritzt wird.
Seit einigen Jahren wird häufig eine Lichtbogenröhre als Lichtquelle beispielsweise bei Scheinwerfern für Fahrzeuge eingesetzt, da sie Licht mit hoher Intensität ausstrahlen kann.
Wie in 5 dargestellt ist, weist eine Lichtbogenröhre, die als Scheinwerfer für Fahrzeuge eingesetzt werden soll, im wesentlichen einen Lichtbogenröhrenkörper 114 aus Quarzglas auf, in welchem Quetschdichtungsabschnitte 114b1 und 114b2 an beiden Seiten eines Lichtemissionsröhrenabschnitts 114a ausgebildet sind, der einen Entladungsraum 112 bildet, und ein Paar von Elektrodenanordnungen 116A und 116B, die mittels Quetschdichtung abgedichtet an den Quetschabdichtungsabschnitten 114b1 und 114b2 so angeordnet sind, daß Abschnitte an ihren Spitzen zum Entladungsraum 112 hin vorspringen.
Die Lichtbogenröhre wird so hergestellt, daß der Lichtemissionsröhrenabschnitt 114a aus einem Quarzglasrohr ausgebildet wird, und dann an dessen beiden Seiten die Quetschdichtungsabschnitte 114b1 und 114b2 hergestellt werden. Bei jedem Quetschabdichtungsschritt wird bei einem Abschnitt, der durch Quetschung abgedichtet werden soll, eine Quetschabdichtung mit einer Quetschvorrichtung unmittelbar nach Erhitzung mit einem Brenner durchgeführt. So werden die Quetschdichtungsabschnitte 114b1 und 114b2 ausgebildet.
Wie in den 6A und 6B gezeigt ist, ist es erforderlich, den Entladungsraum 112 mit einem verflüssigten Inertgas in einem zweiten Quetschabdichtungsschritt zu füllen (also in einem Schritt, in welchem der zweite Quetschabdichtungsabschnitt 114b2 bei einem Quarzglasrohr 114' ausgebildet wird, das mit dem Lichtemissionsröhrenabschnitt 114a und dem Quetschabdichtungsabschnitt 114B1 versehen ist). Daher wird der Lichtemissionsröhrenabschnitt 114a gekühlt. Wie in 6A gezeigt ist, wurde der Kühlvorgang herkömmlich so durchgeführt, daß flüssiger Stickstoff aus einer Kühldüse 104, die an der Seite des Lichtemissionsröhrenabschnitts 114a vorgesehen ist, zum Lichtemissionsröhrenabschnitt 114a ausgespritzt wurde, und zwar in einem Zustand, in welchem eine Wärmeisolierplatte 102 in einer Grenzposition zwischen dem Lichtemissionsröhrenabschnitt 114a und dem Abschnitt 114b2' vorgesehen ist, der durch Quetschabdichtung in dem Außenumfangsraum des Quarzglasrohres 114' angebracht werden soll, der annähemd vertikal liegt, wobei der erste Quetschabdichtungsabschnitt 114b1 in einem unteren Teil vorgesehen ist.
Allerdings ist bei dem herkömmlichen Herstellungsverfahren die Kühldüse 104 quer in der Nähe des unteren Teils der Wärmeisolierplatte 102 angeordnet. Daher wird der flüssige Stickstoff früh durch Wärmeübertragung von der Wärmeisolierplatte 102 und einem Brenner 106 verdampft. Dies führt dazu, daß der Lichtemissionsröhrenabschnitt 114a nur unzureichend gekühlt wird. Abhängig von den Umständen wird das flüssige Inertgas, das in den Entladungsraum 112 eingefüllt wurde verdampft (dehnt sich aus), und bricht der Lichtemissionsröhrenabschnitt 114a unmittelbar nach dem Quetschabdichtungsvorgang unter Verwendung einer Quetschvorrichtung 108, so daß das Inertgas wie in 6B gezeigt austritt.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der voranstehend geschilderten Umstände entwickelt, und ihre Aufgabe besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer Lichtbogenröhre, mit welchem der Kühlwirkungsgrad in Bezug auf den Lichtemissionsröhrenabschnitt mit Hilfe des Düsenstrahls aus flüssigem Stickstoff erhöht werden kann, wodurch verhindert wird, daß der Lichtemissionsröhrenabschnitt in dem zweiten Quetschabdichtungsschritt bricht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Durch die vorliegende Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Lichtbogenröhre zur Verfügung gestellt, welche Quetschabdichtungsabschnitte an beiden Seiten eines Lichtemissionsröhrenabschnitts aufweist, in welchem ein zweiter Quetschabdichtungsabschnitt bei einem Quarzglasrohr ausgebildet wird, das mit dem Lichtemissionsröhrenabschnitt und einem ersten Quetschabdichtungsabschnitt versehen ist, mit folgenden Schritten:
Anordnen des Quarzglasrohres annähernd vertikal, wobei sich der erste Quetschabdichtungsabschnitt im unteren Teil befindet, und Bereitstellung einer Wärmeisolierplatte in einer Grenzposition zwischen dem Lichtemissionsröhrenabschnitt und einem Abschnitt, der durch Quetschabdichtung abgedichtet werden soll, in einem Außenumfangsraum des Quarzglasrohrs;
Ausspritzen flüssigen Stickstoffs aus einer Kühldüse, die schräg unterhalb des Lichtemissionsröhrenabschnitts vorgesehen ist, zum Lichtemissionsröhrenabschnitt hin, wodurch der Lichtemissionsröhrenabschnitt in diesem Zustand gekühlt wird, und Erwärmen des Abschnitts, der durch Quetschabdichtung abgedichtet werden soll, mit einem Brenner; und
Quetschabdichtung des durch Quetschabdichtung abzudichtenden Abschnitts mit einer Quetschvorrichtung unmittelbar danach.
Wenn die "Kühldüse" schräg unterhalb des Lichtemissionsröhrenabschnitts angeordnet ist, und dazu dient, den flüssigen Stickstoff zu dem Lichtemissionsröhrenabschnitt hin auszuspritzen, so gibt es keine speziellen Einschränkungen für den Aufbau, einschließlich der Anzahl bereitzustellender Kühldüsen, und keine spezielle Einschränkung für den Ausspritzwinkel des flüssigen Stickstoffs.
Mit dem vorstehend geschilderten Aufbau wird bei dem Verfahren zur Herstellung einer Lichtbogenröhre gemäß der vorliegenden Erfindung flüssiger Stickstoff aus der Kühldüse ausgespritzt, die schräg unterhalb des Lichtemissionsröhrenabschnitts vorgesehen ist, zum Lichtemissionsröhrenabschnitt hin, um den Lichtemissionsröhrenabschnitt in dem zweiten Quetschabdichtungsschritt abzukühlen. Daher ist die Kühldüse etwas getrennt von der Wärmeisolierplatte angeordnet. Darüber hinaus kann in diesem Fall die Wärmeisolierplatte ebenso wie der Lichtemissionsröhrenabschnitt durch den Strahl aus flüssigem Stickstoff gekühlt werden, der schräg nach oben gerichtet ist. Daher wird die Kühldüse nicht leicht durch Wärme beeinflußt, die von der Wärmeisolierplatte und dem Brenner übertragen wird. Aus diesem Grund verdampft der aus der Kühldüse ausgespritzte flüssige Stickstoff langsam, so daß der Lichtemissionsröhrenabschnitt vollständig gekühlt wird. Daher wird das verflüssigte Inertgas, das in den Entladungsraum eingefüllt ist, nicht verdampft (breitet sich nicht aus), jedenfalls nicht während eines bestimmten Zeitraums nach dem Quetschabdichtungsvorgang. Daher kann ein Bruch des Lichtemissionsröhrenabschnitts mit einem sich daraus ergebenden Inertgasleck verhindert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann daher der Kühlwirkungsgrad des Lichtemissionsröhrenabschnitts, der durch den Strahl aus flüssigem Stickstoff erhalten wird, in dem zweiten Quetschabdichtungsschritt erhöht werden. Daher ist es möglich, einen Bruch des Lichtemissionsröhrenabschnitts und ein Leck des Inertgases zu verhindern.
Weiterhin wird bei der vorliegenden Erfindung der flüssige Stickstoff schräg nach oben ausgespritzt. Daher kann die Wärmeisolierplatte ebenso wie der Lichtemissionsröhrenabschnitt gekühlt werden. Dies führt dazu, daß es möglich ist, eine Beeinträchtigung der Wärmeisolierplatte selbst zu verhindern.
Weiterhin sind gemäß der vorliegenden Erfindung der Brenner und die Kühldüse ausreichend weit voneinander entfernt angeordnet. Daher kann verhindert werden, daß der Brenner über die Kühldüse gekühlt wird, was seinen thermischen Wirkungsgrad verringern würde.
Durch den vorstehend geschilderten Aufbau kann, wenn ein Abschnitt der Wärmeisolierplatte in der Nähe des Außenumfangs eines Quarzglasrohrs nach oben verjüngt ausgebildet ist, ein Kühlraum verringert werden, der um den Lichtemissionsröhrenabschnitt herum ausgebildet wird, und kann eine Streuung des flüssigen Stickstoffs in eine derartige Richtung verhindert werden, daß der gestreute Stickstoff nicht zu dem Vorgang des Kühlens des Lichtemissionsröhrenabschnitts beiträgt. Daher kann der Kühlwirkungsgrad noch weiter verbessert werden.
Während wie vorstehend geschildert der spezifische Aufbau der Kühldüse nicht speziell eingeschränkt ist, ist es aus folgenden Gründen vorzuziehen, daß der Strahlwinkel für den flüssigen Stickstoff in Bezug auf eine horizontale Ebene auf 10° bis 60° nach oben eingestellt wird.
Im einzelnen wird die Kühldüse durch Wärmeübertragung von der Wärmeisolierplatte bei einem Winkel von weniger als 10° erwärmt, so daß der Lichtemissionsröhrenabschnitt häufig unzureichend gekühlt wird. Wenn andererseits der Winkel 60° überschreitet, wird der flüssige Stickstoff nach oben aus einem Zwischenraum zwischen der Wärmeisolierplatte und dem Quarzglasrohr ausgespritzt. Daher sinkt die Erwärmungstemperatur des unteren Endes des durch Quetschabdichtung abzudichtenden Abschnitts ab, so daß häufig ein unzureichendes Schmelzen auftritt. Der Winkel ist auf 10 bis 60° eingestellt, bevorzugt auf 20° bis 50°, und besonders bevorzugt auf 30 bis 45°.
Bei der vorstehend geschilderten Anordnung ist aus folgenden Gründen vorzuziehen, daß der Innendurchmesser des Abschnitts an der Spitze der Kühldüse auf 3 mm oder weniger eingestellt wird, und die Entfernung zwischen der Oberfläche der Spitze der Kühldüse und der Außenoberfläche des Lichtemissionsröhrenabschnitts auf 40 mm oder weniger eingestellt wird.
Wenn der Innendurchmesser des Abschnitts an der Spitze der Kühldüse 3 mm überschreitet, wird eine große Menge an flüssigem Stickstoff in einer nicht für den Lichtemissionsröhrenabschnitt geeigneten Richtung ausgespritzt. Dies bedeutet eine Verschwendung von flüssigem Stickstoff. Wenn der Innendurchmesser des Abschnitts an der Spitze der Kühldüse auf 3 mm oder weniger eingestellt ist, und die Entfernung zwischen der Oberfläche der Spitze der Kühldüse und der Außenoberfläche des Lichtemissionsröhrenabschnitts 40 mm überschreitet, wird jener Abschnitt des Quarzglasrohres, auf welchen der flüssige Stickstoff auftrifft, wesentlich infolge von Schwankungen des Auslaßdrucks eines Gaszylinders zum Liefern des flüssigen Stickstoffs geändert. Daher wird häufig der Lichtemissionsröhrenabschnitt unzureichend gekühlt.
Bei der vorstehend geschilderten Anordnung ist es vorzuziehen, wenn der flüssige Stickstoff wiederholt durch die Kühldüse in mehreren Stationen ausgespritzt wird, daß der Strahlwinkel des flüssigen Stickstoffs der Kühldüse in jeder der Stationen so eingestellt wird, daß er annähernd den gleichen Wert aufweist, um den Lichtemissionsröhrenabschnitt wirksam zu kühlen.
Bei dem vorstehend geschilderten Aufbau ist es vorzuziehen, falls der Erwärmungsvorgang wiederholt durch den Brenner in mehreren Stationen durchgeführt wird, daß die Heizleistung des Brenners in jeder der Stationen zur jeweils nächsten Station hin allmählich zunehmen soll, und zwar aus folgende Gründen.
Es ist nämlich vorzuziehen, daß die Heizleistung des Brenners ein Maximum unmittelbar vor dem Quetschabdichtungsvorgang erreicht, damit der Quetschabdichtungsvorgang verläßlich durchgeführt werden kann. Wenn die Heizleistung am Anfang am höchsten ist, wird das Quarzglasrohr unnötig geschmolzen, und wird der Kühlwirkungsgrad des Lichtemissionsröhrenabschnitts verringert.
Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
1 eine Seitenschnittansicht eines Entladungsventils, welches eine Lichtbogenröhre aufweist, die der Gegenstand eines Herstellungsverfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
2A bis 2C Seitenschnittansichten mit einer Darstellung eines zweiten Quetschabdichtungsschrittes bei dem Herstellungsverfahren;
3 eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts III in 2B;
4 eine Aufsicht auf einen Indextisch, auf welchem der zweiten Quetschabdichtungsschritt durchgeführt wird;
5 eine Schnittansicht eines Hauptteils, zur Erläuterung des gesamten Aufbaus der Lichtbogenröhre; und
6A und 6B ähnliche Ansichten wie 2, wobei jedoch ein herkömmliches Beispiel dargestellt ist.
1 ist eine Seitenschnittansicht, welche ein Entladungsventil 10 zeigt, welches eine Lichtbogenröhre 16 aufweist, die Gegenstand eines Herstellungsverfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
Wie gezeigt ist das Entladungsventil 10 ein Lichtquellenventil, welches an einem Scheinwerfer für Fahrzeuge angebracht ist, und weist eine Lichtbogenröhreneinheit 12 auf, die in Längsrichtung verläuft, sowie eine Isolierstopfeneinheit 14 zum Festhalten des hinteren Endes der Lichtbogenröhreneinheit 12.
Die Lichtbogenröhreneinheit 12 ist mit einer Lichtbogenröhre 16 und einer Abschirmröhre 18 versehen, welche die Lichtbogenröhre 16 umgibt und einstückig mit dieser ausgebildet ist.
Die Lichtbogenröhre 16 weist einen Lichtbogenröhrenkörper 20 auf, der durch Bearbeitung eines Quarzglasrohres erhalten wird, und ein Paar in Längsrichtung verlaufender Elektrodenanordnungen 22A und 22B, die in dem Lichtbogenröhrenkörper 20 vergraben sind.
In dem Lichtbogenröhrenkörper 20 ist ein annähernd elliptisch-kugelförmiger Lichtemissionsröhrenabschnitt 20a im Zentrum vorgesehen, und sind an beiden Seiten in Längsrichtung Quetschabdichtungsabschnitte 20b1 und 20b2 vorgesehen. Ein annähernd elliptisch-kugelförmiger Entladungsraum 24, der in Längsrichtung verläuft, ist in dem Lichtemissionsröhrenabschnitt 20a vorgesehen, und ist mit Quecksilber, Xenongas und einem Metallhalogenid gefüllt.
Die Elektrodenanordnungen 22A und 22B sind mit stangenförmigen äußeren Elektroden 26A und 26B gekuppelt und daran befestigt, über Leitungsdrähte 28A und 28B sowie Molybdänfolien 30A und 30B, und sind durch Quetschabdichtung mit dem Lichtbogenröhrenkörper 20 in den Quetschabdichtungsabschnitten 20b1 und 20b2 verbunden. Hierbei sind die beiden Molybdänfolien 30A und 30B in den Quetschabdichtungsabschnitten 20b1 und 20b2 vergraben, während die Wolframelektroden 26A und 26B in den Entladungsraum 24 so vorspringen, daß die Abschnitte an ihren Spitzen einander in Längsrichtung gegenüberliegen.
Die Lichtbogenröhre 16 wird so hergestellt, daß der Lichtemissionsröhrenabschnitt 20a aus dem Quarzglasrohr hergestellt wird, und dann an dessen beiden Seiten die Quetschabdichtungsabschnitte 20b1 und 20b2 ausgebildet werden.
Die 2A bis 2C sind eine Seitenschnittansicht, die einen zweiten Quetschabdichtungsschritt zeigt (also einen Schritt, in welchem der zweite Quetschabdichtungsabschnitt 20b2 bei einem Quarzglasrohr 20' hergestellt wird, das mit dem Lichtemissionsröhrenabschnitt 20a und dem ersten Quetschabdichtungsabschnitt 20b1 versehen ist), und 3 ist eine vergrößerte Ansicht, welche einen Abschnitt III zeigt. 4 ist eine Aufsicht auf einen Indextisch 50, auf welchem der zweite Quetschabdichtungsschritt durchgeführt wird.
Wie in den 2A und 2B gezeigt ist, wird in dem zweiten Quetschabdichtungsschritt ein Abschnitt 20b2', der durch Quetschabdichtung in dem Quarzglasrohr 20' ausgebildet werden soll, welches annähernd vertikal so angeordnet ist, daß sich der erste Quetschabdichtungsabschnitt 20b1 im unteren Teil befindet, über einen Brenner 52 erwärmt, und durch Quetschabdichtung mit Hilfe einer Quetschvorrichtung 54 unmittelbar danach abgedichtet, wie dies in 2C gezeigt ist, so daß der Quetschabdichtungsabschnitt 20b2 ausgebildet wird.
In dem zweiten Quetschabdichtungsschritt ist es erforderlich, den Entladungsraum 24 mit verflüssigtem Xenongas (Inertgas) zu füllen. Daher wird der Lichtemissionsröhrenabschnitt 20a gekühlt. Dieser Kühlvorgang wird dadurch durchgeführt, daß flüssiger Stickstoff aus mehreren Kühldüsen 58 zum Lichtemissionsröhrenabschnitt 20a hin ausgespritzt wird, wobei eine Wärmeisolierplatte 56 in einer Grenzlage zwischen dem Lichtemissionsröhrenabschnitt 20a und dem Abschnitt 20b2' angeordnet ist, der durch Quetschabdichtung in dem Außenumfangsraum des Quarzglasrohres 20' ausgebildet werden soll.
Wie in 3 im einzelnen gezeigt ist, ist die Wärmeisolierplatte 56 als kreisringförmiges Teil aus Edelstahl ausgebildet, und ist ein Abschnitt der Wärmeisolierplatte 56 in der Nähe des Außenumfangs des Quarzglasrohres 20' nach oben verjüngt ausgebildet. Genauer gesagt weist die Wärmeisolierplatte 56 einen Außenumfangsebenenabschnitt 56a auf, der horizontal liegt, einen sich nach oben verjüngenden Abschnitt 56b, der kegelförmig von dem Innenumfangsrand des Außenumfangsebenenabschnitt 56a aus ansteigt, und einen Innenumfangsebenenabschnitt 56c, der sich in Horizontalrichtung von dem oberen Ende des nach oben verjüngten Abschnitts 56b aus erstreckt, zur Innenumfangsseite hin, und mit einem Einführungsloch 56d zum Einführen des Quarzglasrohres 20 im Zentrum versehen ist. Der Außenumfangsebenenabschnitt 56a ist vergleichsweise dick ausgebildet, bei dem nach oben verjüngten Abschnitt 56b verringert sich die Dicke allmählich vom unteren Ende zum oberen Ende hin, und der Innenumfangsebenenabschnitt 56c ist vergleichsweise dünn ausgebildet.
Jede Kühldüse 58 ist schräg unterhalb des Lichtemissionsröhrenabschnitts 20a angeordnet, und ein Strahlwinkel θ für flüssigen Stickstoff ist nach oben auf 10° bis 60° (beispielsweise annähernd 45°) in Bezug auf eine Horizontalebene eingestellt. Darüber hinaus ist ein Innendurchmesser d des Abschnitts an der Spitze der Kühldüse 58 auf 3 mm oder weniger eingestellt (beispielsweise auf annähernd 1,5 mm), und ist eine Entfernung L zwischen der Oberfläche an der Spitze der Kühldüse 58 und der Außenoberfläche des Lichtemissionsröhrenabschnitts 20a auf 40 mm oder weniger eingestellt (beispielsweise auf annähernd 15 mm). Darüber hinaus ist der Auslaßdruck für flüssigen Stickstoff der Kühldüse 58 auf 0,3 bis 1,5 kg/m² eingestellt (beispielsweise auf annähernd 1 kg/m²).
Der Brenner 52 ist an beiden Seiten des Abschnitts 20b'' vorgesehen, bei denen eine Quetschabdichtung mit dem Quarzglasrohr 20' erfolgen soll, und dient zum Abstrahlen einer Flamme zu dem Abschnitt 20b'' hin, bei dem die Quetschabdichtung erfolgen soll. In diesem Fall ist der Brenner 52 so angeordnet, daß sich seine untere Endoberfläche unterhalb der oberen Oberfläche des Innenumfangsebenenabschnitts 56c der Wärmeisolierplatte 56 befindet, so daß die Flamme verläßlich das untere Ende des Abschnitts 20b'' erreicht, bei welchem die Quetschabdichtung erfolgen soll.
3 zeigt, dargestellt durch eine doppelt gepunktete, gestrichelte Linie, die Anordnung (an einer Seite) einer Wärmeisolierplatte 102, einer Kühldüse 104 und eines Brenners 106 in einem herkömmlichen zweiten Quetschabdichtungsschritt.
Wie aus 4 hervorgeht, werden der Vorgang des Ausspritzens von flüssigem Stickstoff aus der Kühldüse 58 und der Heizvorgang mit dem Brenner 52 wiederholt in mehreren Stationen durchgeführt, welche dem Indextisch 50 zugeordnet sind.
Genauer gesagt wird der flüssige Stickstoff durch die Kühldüse 58 an einer Station S1 ausgespritzt, die um einige Stationen früher angeordnet ist als eine Quetschabdichtungsstation S6, an welcher der Quetschabdichtungsvorgang durchgeführt wird, also in den Stationen S1 bis S6. In jeder der Stationen ist die Anordnung der Kühldüse 58 ungefähr gleich, und sind der Strahlwinkel des flüssigen Stickstoffs bei der Kühldüse 58 und der Auslaßdruck des flüssigen Stickstoffs der Düse so eingestellt, daß sie jeweils denselben Wert aufweisen.
Andererseits wird der Heizvorgang mit dem Brenner 52 von der Station S3 aus, an welcher das Ausspritzen von flüssigem Stickstoff begann, bis zur Station S5 unmittelbar vor der Quetschabdichtungsstation S6 durchgeführt, also in den Stationen S3 bis S5. In jeder der Stationen ist die Anordnung des Brenners 52 annähernd gleich, wogegen die Heizleistung des Brenners 52 so eingestellt ist, daß sie bei jeder Bewegung zur nächsten Station zunimmt, also von S3 zu S4 bis zu S5.
Als nächstes werden die Wirkungsweise und die Auswirkungen bei der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird flüssiger Stickstoff von der Kühldüse 58 ausgespritzt, die schräg unterhalb des Lichtemissionsröhrenabschnitts 20a angeordnet ist, nämlich zum Lichtemissionsröhrenabschnitts 20a hin, um den Lichtemissionsröhrenabschnitt 20a im zweiten Quetschabdichtungsschritt zu kühlen. Daher wird die Kühldüse 58 etwas getrennt von der Wärmeisolierplatte 56 angeordnet. In diesem Fall kann darüber hinaus die Wärmeisolierplatte 56, ebenso wie der Lichtemissionsröhrenabschnitt 20a, durch den schräg nach oben gerichteten Strahl aus flüssigem Stickstoff gekühlt werden. Daher wird die Kühldüse 58 nicht leicht durch Wärme beeinflußt, die von der Wärmeisolierplatte 56 und dem Brenner 52 übertragen wird. Aus diesem Grund wird der flüssige Stickstoff, der aus der Kühldüse 58 ausgespritzt wird, nur langsam verdampft, so daß der Lichtemissionsröhrenabschnitt 20a vollständig gekühlt wird. Daher wird das verflüssigte Inertgas, das in den Entladungsraum 24 eingefüllt ist, nicht verdampft (dehnt sich nicht aus), jedenfalls für einen gewissen Zeitraum nach dem Quetschabdichtungsvorgang. Daher kann verhindert werden, daß der Lichtemissionsröhrenabschnitt 20a bricht, was zu einem Leck des Inertgases führen würde.
Hierbei ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Strahlwinkel θ für flüssigen Stickstoff der Kühldüse 58 auf 10° bis 60° in Bezug auf die Horizontalebene nach oben eingestellt. Daher wird der Lichtemissionsröhrenabschnitt 20a nicht unzureichend gekühlt, und wird die Kühldüse 58 nicht wesentlich durch die von der Wärmeisolierplatte 56 übertragene Wärme beeinflußt. Darüber hinaus wird der flüssige Stickstoff nach oben durch die Kühldüse 58 aus dem Zwischenraum zwischen der Wärmeisolierplatte 56 und dem Quarzglasrohr 20' ausgespritzt, wodurch die Erwärmungstemperatur am unteren Ende des Abschnitts 20b'' verringert wird, bei welchem die Quetschabdichtung erfolgen soll. Daher kann ein unzureichendes Schmelzen verhindert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann daher der Kühlwirkungsgrad des Lichtemissionsröhrenabschnitts 20a, der durch den Strahl aus flüssigem Stickstoff erhalten wird, in dem zweiten Quetschabdichtungsschritt erhöht werden. Daher ist es möglich, einen Bruch des Lichtemissionsröhrenabschnitts 20a und ein sich daraus ergebendes Leck für das Inertgas zu verhindern.
Weiterhin wird bei der vorliegenden Ausführungsform der flüssige Stickstoff schräg nach oben ausgespritzt. Daher kann die Wärmeisolierplatte 56 ebenso wie der Lichtemissionsröhrenabschnitt 20a gekühlt werden. Daher ist es möglich, eine Beeinträchtigung der Wärmeisolierplatte 56 selbst zu verhindern.
Darüber hinaus sind bei der vorliegenden Ausführungsform der Brenner 52 und die Kühldüse 58 ausreichend weit voneinander getrennt angeordnet. Daher ist es möglich, eine Kühlung des Brenners 52 infolge der Kühldüse 58 zu verhindern, was dessen thermische Wirkungsgrad verringern würde.
Darüber hinaus ist bei der vorliegenden Ausführungsform jener Abschnitt der Wärmeisolierplatte 56 in der Nähe des Außenumfangs des Quarzglasrohres 20' nach oben verjüngt ausgebildet. Daher kann der Kühlraum, der um den Lichtemissionsröhrenabschnitt 20a herum ausgebildet wird, verkleinert werden, so daß er auf die Innenumfangsseite des sich nach oben verjüngenden Abschnitts 56b beschränkt wird, und kann verhindert werden, daß der flüssige Stickstoff in eine derartige Richtung gestreut wird, daß er nicht zum Kühlvorgang für den Lichtemissionsröhrenabschnitt 20a beiträgt. Daher kann der Kühlwirkungsgrad noch weiter verbessert werden.
Wie mit einer doppelt gepunkteten, gestrichelten Linie in 3 angedeutet ist, ist dann, wenn ein Brenner 106 in einer solchen Höhe vorgesehen ist, daß er sich nicht mit einer Wärmeisolierplatte 102 in dem herkömmlichen zweiten Quetschabdichtungsschritt stört, die Position bei dem Brenner 106, an welchem eine Flamme abgestrahlt wird, erheblich höher angeordnet als der Ort des unteren Endes des Abschnitts 20b'', an welchem die Quetschabdichtung erfolgen soll. Um den Abschnitt 20b'', bei dem die Quetschabdichtung erfolgen soll, ausreichend bis zu seinem unteren Ende zu erwärmen, sollte daher die Ausbreitung der Flamme genutzt werden. Um diesen Vorgang durchzuführen war es erforderlich, eine Flamme mit höherer Heizleistung dadurch abzustrahlen, daß der Brenner 106 getrennt von dem Abschnitt 20b'' angeordnet wurde, bei dem die Quetschabdichtung erfolgen sollte. Daher wurde die Flamme in einer Richtung abgestrahlt, die zum Erwärmen des Abschnitts 20b'' nicht erforderlich ist, bei dem die Quetschabdichtung erfolgen soll. Dies führte zu einer Energieverschwendung. Eine derartig hohe Heizleistung führte darüber hinaus zur Erhöhung der übertragenen Wärmemenge an eine Kühldüse 104 über die Wärmeisolierplatte 102. Daher wurde der Kühlwirkungsgrad verschlechtert.
Andererseits ist bei der vorliegenden Ausführungsform jener Abschnitt der Wärmeisolierplatte 56 in der Nähe des Außenumfangs des Quarzglases 20' nach oben verjüngt ausgebildet. Daher kann der Brenner 52 so angeordnet werden, daß seine untere Endoberfläche unterhalb der oberen Oberfläche des Innenumfangsebenenabschnitts 56c der Wärmeisolierplatte 56 in dem Außenumfangsseitenraum des nach oben verjüngten Abschnitts 56b der Wärmeisolierplatte 56 angeordnet ist. Daher ist es nicht erforderlich, die Ausbreitung der Flamme einzusetzen, anders als beim herkömmlichen Beispiel. Daher kann der Brenner 52 in der Nähe des Abschnitts 20b'' angeordnet werden, an welchem die Quetschabdichtung erfolgen soll. Selbst wenn die Flamme nicht mit sehr hoher Heizleistung abgestrahlt wird, kann daher der Abschnitt 20b'', bei dem die Quetschabdichtung erfolgen soll, ausreichend bis zu seinem unteren Ende hin erwärmt werden. Daher ist es möglich, eine Energieverschwendung zu verhindern, und den Kühlwirkungsgrad über die Kühldüse 58 zu verbessern.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Innendurchmesser d des Abschnitts an der Spitze der Kühldüse 58 auf 3 mm oder weniger eingestellt. Daher ist es möglich zu verhindern, daß eine große Menge an flüssigem Stickstoff unnötig in einer anderen Richtung als zum Lichtemissionsröhrenabschnitt 20a hin ausgespritzt wird, wodurch flüssiger Stickstoff verschwendet wird. Zusätzlich ist die Entfernung zwischen der Oberfläche der Spitze der Kühldüse 58 und der Außenoberfläche des Lichtemissionsröhrenabschnitts 20a auf 40 mm oder weniger eingestellt. Daher ist es möglich zu verhindern, daß der Lichtemissionsröhrenabschnitt 20a unzureichend gekühlt wird, infolge einer starken Änderung jenes Abschnitts des Quarzglasrohrs 20', auf welchen der flüssige Stickstoff auftrifft, infolge einer Schwankung des Auslaßdrucks des Gaszylinders zum Liefern des flüssigen Stickstoffs.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der flüssige Stickstoff wiederholt durch die Kühldüse 58 in mehreren Stationen S1 bis S6 ausgespritzt. Der Strahlwinkel für den flüssigen Stickstoff der Kühldüse 58 in jeder der Stationen S1 bis S6 ist so eingestellt, daß er annähernd den gleichen Wert aufweist. Daher kann der Lichtemissionsröhrenabschnitt 20a wirksam gekühlt werden.
Darüber hinaus wird bei der vorliegenden Ausführungsform der Heizvorgang des Brenners 52 wiederholt in mehreren Stationen S3 bis S5 durchgeführt. Die Heizleistung des Brenners 52 in den Stationen S3 bis S5 ist so eingestellt, daß sie allmählich bei jeder Bewegung zu einer neuen Station hin zunimmt, also von S3 über S4 bis zu S5. Daher wird die Heizleistung des Brenners 52 unmittelbar vor dem Quetschabdichtungsvorgang maximiert. Daher kann der Quetschabdichtungsvorgang verläßlich durchgeführt werden. Darüber hinaus ist es möglich zu verhindern, daß das Quarzglasrohr 20' unnötig geschmolzen wird, was in einem Fall geschehen würde, in welchem die Heizleistung am Anfang erhöht ist.
Anhand der vorliegenden Ausführungsform wurde eine Lichtbogenröhre 16 eines Entladungsventils 10 beschrieben, die an einem Fahrzeugscheinwerfer eingesetzt werden soll. Entsprechend kann jedoch auch das Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform für andere Zwecke eingesetzt werden, wobei dieselben Wirkungsweisen und Auswirkungen wie bei der vorliegenden Ausführungsform erzielt werden.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Lichtbogenröhre (16), welche einen Lichtemissionsröhrenabschnitt (20a) aufweist, einen ersten Quetschabdichtungsabschnitt (20b1) und einen zweiten Quetschabdichtungsabschnitt (20b2), wobei der Lichtemissionsröhrenabschnitt (20a), der erste Quetschabdichtungsabschnitt und der zweite Quetschabdichtungsabschnitt an einem Quarzglasrohr (20) ausgebildet werden, und sich der erste Quetschabdichtungsabschnitt bzw. der zweite Quetschabdichtungsabschnitt an der ersten bzw. zweiten Seite des Lichtemissionsröhrenabschnitts befindet, mit folgenden Schritten: Bereitstellung des Quarzglasrohres (20) annähemd in Vertikalrichtung, wobei der erste Quetschabdichtungsabschnitt (20b1) unten liegt; Bereitstellung einer Wärmeisolierplatte (56) in einer Grenzlage zwischen dem Lichtemissionsröhrenabschnitt und einem Abschnitt, bei welchem eine Quetschabdichtung erfolgen soll, in einem Außenumfangsraum des Quarzglasrohres (20), wobei die Wärmeisolierplatte eine Verjüngung nach oben an einem Abschnitt in der Nähe eines Außenumfangs des Quarzglasrohres aufweist; Ausspritzen von flüssigem Stickstoff aus einer Kühldüse (58), die schräg unterhalb des Lichtemissionsröhrenabschnitts (20a) vorgesehen ist, zu dem Lichtemissionsröhrenabschnitt hin, wodurch der Lichtemissionsröhrenabschnitt (20a) gekühlt wird, und Erwärmung des Abschnitts, bei welchem die Quetschabdichtung erfolgen soll, mit einem Brenner (52); und Quetschabdichtung des Abschnitts, bei welchem die Quetschabdichtung durchgeführt werden soll, mit einer Quetschvorrichtung unmittelbar danach.
Verfahren zur Herstellung einer Lichtbogenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeisolierplatte (56) einen Innenumfangsebenenabschnitt (56c) aufweist, welcher dem Quarzglasrohr (20) gegenüberliegt, und daß der Brenner (52) so angeordnet ist, daß sich seine untere Endoberflä che unterhalb einer oberen Oberfläche des Innenumfangsebenenabschnitts der Wärmeisolierplatte (56) befindet.
Verfahren zur Herstellung einer Lichtbogenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlwinkel für flüssigen Stickstoff der Kühldüse (58) in Bezug auf eine horizontale Ebene um 10° bis 60° nach oben eingestellt ist.
Verfahren zur Herstellung einer Lichtbogenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Innendurchmesser eines Abschnitts an der Spitze der Kühldüse auf 3 mm oder weniger eingestellt ist, und die Entfernung zwischen der Oberfläche der Spitze der Kühldüse (58) und einer Außenoberfläche des Lichtemissionsröhrenabschnitts auf 40 mm oder weniger eingestellt ist.
Verfahren zur Herstellung einer Lichtbogenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssige Stickstoff wiederholt durch die Kühldüse (58) in mehreren Stationen (S), welche einem Indextisch (50) zugeordnet sind, ausgespritzt wird, und der Strahlwinkel für flüssigen Stickstoff der Kühldüse in jeder der Stationen auf im wesentlichen denselben Wert eingestellt ist.
Verfahren zur Herstellung einer Lichtbogenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Heizvorgang wiederholt mit dem Brenner (52) in mehrerer Stationen durchgeführt wird, und die Heizleistung des Brenners (52) in jeder der Stationen bei jeder Bewegung zu einer neuen Station allmählich ansteigt.