DE102005009610A1

DE102005009610A1 - Außenkolben, Entladungslampe und Verfahren zur Herstellung eines Außenkolbens

Info

Publication number: DE102005009610A1
Application number: DE102005009610A
Authority: DE
Inventors: Bodo Mittler; Reinhold Schmidt
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2005-02-28
Filing date: 2005-02-28
Publication date: 2006-08-31
Anticipated expiration: 2025-03-01
Also published as: DE102005009610B4

Abstract

Offenbart ist eine Außenkolbenanordnung für eine Entladungslampe mit einem Befestigungselement zum Verbinden eines Außenkolbens mit einem Lampensockel, wobei der Außenkolben ein Profil aufweist, das mit einem Gegenprofil des Befestigungselements formschlüssig zusammenwirkt.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Außenkolbenanordnung für eine Entladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Entladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7 und ein Verfahren zur Herstellung eines Außenkolbens der Außenkolbenanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.

Eine bekannte Entladungslampe ist z. B. in der Patentschrift US 5,742,114 offenbart. Gemäß der anliegenden 1, auf die jetzt schon Bezug genommen wird, zeigt die US 5,742,114 eine Entladungslampe 2 mit einem Entladungsgefäß 4, das in einen Lampensockel 6 eintaucht. In dem Entladungsgefäß 4 sind zwei gegenüber liegende Elektroden 8, 10 zur Erzeugung eines Lichtbogens aufgenommen, die über Stromzuführungen 12, 14 mit jeweils einer Anschlussklemme 16, 18 in dem Lampensockel 6 in elektrischer Verbindung stehen. Zur Absorption ultravioletter Strahlung ist das Entladungsgefäß 4 abschnittsweise von einem Außenkolben 20 aus Glas umgeben. Der Außenkolben 20 taucht mit einem Körperabschnitt in den Lampensockel 6 ein und liegt mit seinem freien Körperabschnitt an dem Entladungsgefäß 4 an. Der Außenkolben 20 ist von einem k1ipp- bzw. klammerartigen Befestigungselement 22 umgriffen ist, das mit einem in dem Lampensockel 6 aufgenommenen Haltekörper 26 zusammenwirkt, um den Außenkolben 20 zu fixieren. Das Befestigungselement 22 ist ein axial geschlitzter Metallring, dessen Endabschnitte 24 nach dem Aufschieben auf dem Außenkolben 20 miteinander verschweißt sind, so dass sich ein geschlossener Ring ausbildet. Der Haltekörper 26 ist in dem Lampensockel 6 integriert, wobei er mit einer Vielzahl von Armen 28 an Außenumfangsflächen 30 des Befestigungselements 22 verschweißt ist.

Nachteilig an dieser bekannten Lösung ist, dass die Fixierung des Befestigungselements 22 auf dem Außenkolben 20 im Wesentlichen über die Flächenpressung zwischen dem Befestigungselement 22 und dem Außenkolben 20 erfolgt, so dass enge Fertigungstoleranzen zwischen dem Innendurchmesser des Befestigungselements 22 und dem Außendurchmesser des Außenkolbens 20 eingehalten werden müssen, wodurch ein verhältnismäßig hoher Ausschuß anfällt. So kann es z. B. bei einem zu großen Innendurchmesser des Befestigungselements 22 passieren, dass dieses trotz Verschweißung seiner Endabschnitte 24 frei bewegbar auf dem Außenkolben 20 ist. Auf der anderen Seite kann es passieren, dass bei einem zu kleinen Innendurchmesser des Befestigungselements 22 die Flächenpressung zu groß ist und die Endabschnitte 24 nicht optimal verschweißt werden können. Ferner ist nachteilig, dass sich die Flächenpressung aufgrund der unterschiedlichen Materialeigenschaften des Befestigungselements 22 und des Außenkolbens 20 wegen der Wärmeentwicklung der Entladungslampe im Betrieb erhöht und dadurch die Schweißverbindung der Endabschnitte 24 brechen bzw. reißen kann. Weiterhin ist die Messung zur Überprüfung der Toleranzen aufwendig und Verschmutzungen wie z. B. Handfett auf dem Außenkolben 20 wirken sich nachteilig auf die Fixierung aus.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Außenkolbenanordnung für eine Entladungslampe zu schaffen, wobei eine verläßliche Anordnung eines Befestigungselements ermöglicht ist. Des Weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Entladungslampe mit einer derartigen Außenkolbenanordnung sowie ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Außenkolbenanordnung zu schaffen.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch eine Außenkolbenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Entladungslampe mit den Merkmalen des Anspruchs 7 und ein Verfahren gemäß Anspruch 8 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Erfindungsgemäß hat ein Außenkolben ein Profil, das mit einem Gegenprofil eines Befestigungselementes derart zusammenwirkt, dass sich eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Außenkolben und dem Befestigungselement ergibt. Die formschlüssige Verbindung hat den Vorteil, dass größere Fertigungstoleranzen zulässig sind und somit der Ausschuß reduziert wird. Ferner haben Verschmutzungen wie z. B. Handfett auf dem Außenkolben keinen nachteiligen Einfluss auf die formschlüssige Verbindung.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das Profil des Außenkolbens und das Gegenprofil des Befestigungselements derart ausgebildet sind, dass das Befestigungselement im geöffneten Zustand, d.h mit nicht miteinander verbundenen Endabschnitten, auf dem Außenkolben axial gesichert ist, so dass es nicht versehentlich auf dem Außenkolben verrutschen bzw. vom Außenkolben rutschen kann.

In einer einfachen Ausführungsform ist das Profil als eine Ringnut am Außenumfang des Außenkolbens und das Gegenprofil als zumindest eine nockenartige Erhebung am Innenumfang des Befestigungselements ausgebildet. Vorteilhafterweise weist das Gegenprofil drei nockenartige Erhebungen auf, die in einer Ebene liegen und gleichmäßig über den Innenumfang verteilt sind.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Befestigungselement zumindest eine Zunge hat, die sich über eine Trennebene zwischen den Endabschnitten erstreckt und in eine gegenüberliegende Ausnehmung im miteinander verbundenen Zustand der Endabschnitte eintaucht.

Eine bevorzugte Entladungslampe weist die erfindungsgemäße Außenkolbenanordnung mit dem Befestigungselement auf.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Außenkolbens der Außenkolbenanordnung sieht vor, einen Glaskörper zu fertigen, dessen Innen- und Außendurchmesser einem endgefertigten Außenkolben entsprechen und diesen Glaskörper in eine Haltevorrichtung einzuspannen. Anschließend wird der Glaskörper erwärmt. Zur Ausbildung des Profils wird ein Formwerkzeug radial in Richtung des Glaskörpers bewegt, bis es in den Außenumfang des Glaskörpers eingreift und das Profil ausgebildet wird. Vorzugsweise wird der Glaskörper währenddessen um seine Längsachse in Rotation versetzt.

Bei einem bevorzugten Verfahren wird das Profil in den Glaskörper in einer Glasdrehbank eingebracht und der Glaskörper anschließend auf seine Soll-Axiallänge gekürzt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Entladungslampe nach dem Stand der Technik;
2 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Außenkolben mit einem Befestigungselement;
3 eine Vorderansicht des Außenkolbens mit dem Befestigungselement aus 2;
4 eine Einzeldarstellung des Befestigungselements aus den 2 und 3, und
5 einen Ausschnitt eines alternativen Befestigungselements.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
2 zeigt einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Außenkolben 20 einer Entladungslampe, auf dem ein klammerartiges Befestigungselement 22 angeordnet ist. Der Außenkolben 20 taucht mit einem endseitigen Körperabschnitt 32 in einen nicht dargestellten Lampensockel der Entladungslampe ein, wobei in seinem Innenraum 34 ein nicht gezeigtes Entladungsgefäß angeordnet ist. Der Außenkolben 20 dient vornehmlich zur Absorption ultravioletter Strahlung und ist vorzugsweise aus Quarzglas hergestellt. Er kann wie dargestellt hülsenartig sein oder beispielsweise becherartig, wobei sein freier Körperabschnitt 60 geschlossen ist und lediglich eine Öffnung zur Aufnahme einer Stromzuführung für eine Elektrode des Entladungsgefäßes aufweist.
Das Befestigungselement 22 dient zur Sicherung des Außenkolbens 20 in dem Lampensockel, wobei es mit seiner Außenumfangsfläche 30 abschnittsweise mit einem nicht dargestellten Haltekörper des Lampensockels verschweißt ist. Zur Lagefixierung des Befestigungselements 22 ist am Außenumfang 36 des Außenkolbens 20 ein Profil 38 ausgebildet, das mit einem Gegenprofil 40 des Befestigungselements 22 formschlüssig im Eingriff steht. In der dargestellten Variante ist das Profil 38 eine umlaufende Ringnut und das Gegenprofil 40 zumindest eine nockenartige Erhebung, die in die Ringnut formschlüssig eintaucht.
3 zeigt die nicht maßstabsgerechte Vorderansicht A auf den Außenkolben 20 mit dem Befestigungselements 22 aus der 2. Es ist deutlich zu erkennen, dass das Befestigungselement 22 flächig an dem Außenkolben 2 anliegt und sich nicht über sein Gegenprofil 40 auf diesem abstützt.
Gemäß 4 ist das Befestigungselement 22 als ein axial geschlitzter Ring mit einer sich senkrecht zur Zeichenebene erstreckenden Mittelebene 62 ausgeführt, dessen endseitigen freien Endabschnitte 24, 42 im Bereich der Mittelebene 62 verlängert und radial nach außen gebogen sind. Das Befestigungselement 2 ist aus einem Chrom-Nickel-Stahl, wobei im montierten Zustand auf dem Außenkolben 22 seine freien Endabschnitte 24, 42 mit ihren gegenüberliegenden Schweißflächen 56, 58 verschweißt sind.
Bei einer alternativen Ausführungsform gemäß 5 hat das Befestigungselement 22 in einem radial inneren Bereich einer der Schweißflächen 56, 58 zumindest eine über die Trennebene 62 hinausragende Zunge 64, die im verschweißten Zustand in eine gegenüberliegende Ausnehmung 66 eintaucht. Diese Zunge 64 bewirkt, dass die Trennebene 62 gestuft ausgebildet ist und somit ein besseres Umgreifen des Außenkolbens 20 erzielbar ist. Vorzugsweise sind zwei radial zueinander versetzte Zungen 64 ausgebildet, die sich jeweils von einem radial inneren Bereich der Schweißflächen 56, 58 über die Trennebene 62 erstrecken und in gegenüberliegende Ausnehmungen 66 eintauchen.
Nach der Darstellung gemäß 4 hat das Befestigungselement 22 zur Ausgleichung von Wärmespannungen, die sich aufgrund der unterschiedlichen Materialeigenschaften des Außenkolbens 20 und des Befestigungselements 22 während der Wärmeentwicklung im Betrieb ergeben, zwei diametral angeordnete u-förmige Dehnungsabschnitte 44, 46, die sich radial nach außen erstrecken.
Am Innenumfang 48 des Befestigungselements 22 ist das Gegenprofil als eine Vielzahl von bevorzugterweise gleichartigen nockenartigen Erhebungen 40, 50, 52 ausgebildet. Die Erhebungen 40, 50, 52 liegen in einer Ebene und sind im Wesentlichen gleichmäßig über den Innenumfang 48 verteilt.
Im montierten Zustand greifen die Erhebungen 40, 50, 52 in die Ringnut 38 des Außenkolbens 20 ein, so dass sich eine formschlüssige Verbindung ergibt, die ein axiales Verrutschen des Befestigungselements 22 auf dem Außenkolben 20 bei nicht miteinander verbundenen Endabschnitten 24, 42 verhindert. Der Innendurchmesser des Befestigungselements 22 und der Außendurchmesser des Außenkolbens 20 sind vorzugsweise so gewählt, dass die gegenüberliegenden Schweißflächen 56, 58 flächig miteinander verschweißt werden können, und die Schweißverbindung aufgrund der sich verschiedenen Wärmeausdehnungen des Außenkolbens 22 und des Befestigungselement 20 nicht übermäßig belastet wird.
Es sind eine Vielzahl von verschiedenen Profilen 38 und Gegenprofilen 40 zur Bildung einer formschlüssigen Verbindung vorstellbar, wie zum Beispiel eine Umfangsvertiefung, die nicht radial umläuft, sondern nur in einem Teilbereich des Außenumfangs 36 des Außenkolbens 20 eingebracht ist oder eine stegartige Erhebung auf einem Teilbereich des Innenumfang 48 des Befestigungselements 22. Genauso ist es vorstellbar, das Profil 38 am Befestigungselement 22 und das Gegenprofil 40 am Außenkolben 20 auszubilden.
Eine erfindungsgemäße nicht dargestellte Entladungslampe ist mit einem Außenkolben 20 mit einem Befestigungselement 22 nach den 2 bis 4 ausgeführt.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des Außenkolbens nach der 2 wird zuerst ein Glaskörper gefertigt, dessen Innen- und Außendurchmesser einem endgefertigten Außenkolben entsprechen. Der Glaskörper wird in eine Glasdrehbank eingespannt und um seine Längsachse in Rotation versetzt. Gleichzeitig wird er erwärmt und ein Formwerkzeug, z. B. eine kalte Formrolle aus Kupfer, dringt radial von außen in den Glaskörper ein, bis die gewünschte Ringnut 38 ausgebildet ist. Nach dem Einbringen der Ringnut 38 wird der Glaskörper der Glasdrehbank entnommen und axial auf die Soll-Axiallänge eines endgefertigten Außenkolbens gekürzt.
Offenbart ist ein Außenkolben für eine Entladungslampe mit einem Befestigungselement zum Verbinden des Außenkolbens mit einem Lampensockel, wobei der Außenkolben ein Profil aufweist, das mit einem Gegenprofil des Befestigungselements formschlüssig zusammenwirkt.

Claims

Außenkolbenanordnung mit einem Außenkolben (20) zur Aufnahme eines Entladungsgefäßes einer Entladungslampe mit einem klammerartigen Befestigungselement (22) zum Verbinden des Außenkolbens (20) mit einem Lampensockel, wobei das Befestigungselement (22) mit seinen Endabschnitten (24, 42) zu einem Ring verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenkolben (20) ein Profil (38) aufweist, das mit einem Gegenprofil (40) des Befestigungselements (22) formschlüssig zusammenwirkt.
Außenkolbenanordnung nach Anspruch 1, wobei das Befestigungselement (22) im geöffneten Zustand über die formschlüssige Verbindung in Längsrichtung auf dem Außenkolben (20) axial gesichert ist.
Außenkolbenanordnung nach Anspruch 2, wobei das Profil (38) und das Gegenprofil (40) an gegenüberliegenden Umfangsabschnitten (36, 48) des Außenkolbens (20) und des Befestigungselements (22) ausgebildet sind.
Außenkolbenanordnung nach Anspruch 3, wobei das Profil eine Ringnut (38) und das Gegenprofil zumindest eine nockenartige Erhebung (40) ist, die in die Ringnut (38) eingreift.
Außenkolbenanordnung nach Anspruch 4, wobei das Gegenprofil drei nockenartige Erhebungen (40, 50, 52) umfasst, die in einer Ebene liegen und gleichmäßig über den Innenumfang (48) des Befestigungselements (22) verteilt sind.
Außenkolbenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Befestigungselement (22) zumindest eine Zunge (64) hat, die sich über eine Trennebene (62) zwischen den Endabschnitten (24, 42) erstreckt und in eine gegenüberliegende Ausnehmung (66) im geschlossenen Zustand eintaucht.
Entladungslampe mit einer Außenkolbenanordnung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
Verfahren zur Herstellung eines Außenkolbens (20) für eine Außenkolbenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit den Schritten a) Fertigen eines Glaskörpers, dessen Innen- und Außendurchmesser einem endgefertigten Außenkolben entsprechen, b) Einspannen des Glaskörpers in eine Haltevorrichtung, c) Erwärmen des Glaskörpers, d) Vorschub eines Formwerkzeugs derart, dass das Formwerkzeug in den Außenumfang (36) des Glaskörpers eingreift, bis das Profil (38) ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Profil (38) in einer Glasdrehbank eingebracht wird und der Glaskörper anschließend auf die Soll-Axiallänge eines Außenkolbens gekürzt wird.