DE1046772B

DE1046772B - Tube-shaped electric lamp for operation in potentially explosive areas

Info

Publication number: DE1046772B
Application number: DE1953P0009635
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hans-Joachim Helwig; Dr Walther-Winfried Loebe
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1953-04-22
Filing date: 1953-04-22
Publication date: 1958-12-18

Description

DEUTSCHESGERMAN

Neben der bekannten Schwierigkeit bei der Beleuchtung von explosionsgefährdeten Räumen, daß bei Bruch der Lampengefäße explosive Gasgemische an glühenden Einbauteilen der Lampen entzündet werden, hat sich gezeigt, daß auch beim Bruch von Lampen ohne solche glühenden Einbauteile, z. B. von Leuchtstoff-Entladungslampen oder -röhren mit kalten Elektroden oder von nicht eingeschalteten Röhrenlampen, Explosionen auftreten. Die Ursache dieser Erscheinungen wird darin gesehen, daß beim Bruch des Glasrohres die umgebende Luft in einen noch erhaltengebliebenen Rohrabschnitt mit hoher Strömungsgeschwindigkeit eindringt und hierbei die geringe Lampenfüllgasmenge wie mit einem Kolben zusammendrückt. Diese Kompression erfolgt annähernd adiabatisch, d. h., fast die gesamte Energie teilt sich dem komprimierten Füllgas als Wärme mit, so daß dieses eine hohe Temperatur erreicht. Enthält nun die einströmende Luft neben dem Luftsauerstoff brennbare Gase in zündfähigem Gemisch, so entzündet sich dieses Gemisch an dem hocherhitzten Füllgas.In addition to the well-known difficulty in lighting areas at risk of explosion, that If the lamp vessels break, explosive gas mixtures ignite on glowing built-in parts of the lamps it has been shown that even when lamps break without such glowing built-in parts, e.g. B. from Fluorescent discharge lamps or tubes with cold electrodes or with tube lamps that are not switched on, Explosions occur. The cause of these phenomena is seen in the fact that in the case of breakage of the glass tube the surrounding air into a still preserved tube section with high flow velocity penetrates and compresses the small amount of lamp filling gas like a piston. This compression is approximate adiabatic, d. i.e. almost all of the energy is shared with the compressed filling gas as heat, so that it reaches a high temperature. Now contains the incoming air in addition to the oxygen in the air flammable gases in an ignitable mixture, this mixture ignites at the highly heated one Filling gas.

Diese Deutung wird erhärtet durch Versuche, bei denen langgestreckte rohrförmige Glasgefäße mit niedrigem Füllgasdruck ohne Gefäßüberzüge und ohne irgendwelche Einbauten wie Elektroden oder Leuchtkörper beim Zerschlagen in. explosiver Atmosphäre Zündungen dieser Gasgemische verursachten. In einer Versuchsreihe wurden z.B. mit Argon zu 4 Torr gefüllte lange Glasrohre, ferner solche mit Neon, weitere mit Xenon und schließlich einige mit Luft zu jeweils 4 Torr gefüllte Rohre benutzt, und es ergab sich, daß beim Zerschlagen in einem Gasgemisch aus Luft und 34 % Wasserstoff unabhängig von der Art des Füllgases Explosionen auftraten. Ferner wurde festgestellt, daß sich die Explosionen vorwiegend bei langgestreckten Gefäßrohren ereigneten. Bei Rohrlängen unter 20 bis 50 cm reicht die Kompressionswärme dagegen nicht mehr zur Erhitzung des Füllgasrestes bis auf die Zündtemperatur explosiver Gasgemische aus.This interpretation is corroborated by experiments in which elongated tubular glass vessels with low filling gas pressure without vessel covers and without any internals such as electrodes or Luminous bodies caused ignitions of these gas mixtures when smashed in an explosive atmosphere. In a series of tests, for example, long glass tubes filled with argon to 4 Torr, and some with Neon, others with xenon and finally some tubes filled with air to 4 Torr each, and it was found that when broken in a gas mixture of air and 34% hydrogen independent on the nature of the filling gas explosions occurred. It was also found that the explosions mainly occurred in elongated vascular tubes. This is sufficient for pipe lengths of less than 20 to 50 cm Compression heat, on the other hand, is no longer used to heat the filling gas residue up to the ignition temperature explosive gas mixtures.

Ziel der Erfindung ist es, beim Bruch von langgestreckten rohrförmigen elektrischen Lampen mit niedrigem Füllgasdruck, z. B. Entladungslampen dieser Art, die Erhitzung des Füllgasrestes durch Komprimierung infolge Eindringens der umgebenden Atmosphäre bis auf eine zur Zündung explosiver Gasgemische ausreichende Temperatur zu vermeiden. Dies wird. erfindungsgemäß durch drei Maßnahmen erreicht, die einzeln oder zu zweit oder dritt miteinander kombiniert angewendet werden, nämlich durch Mittel, mit deren Hilfe beim Bruch des Lampengefäßes an einer Stelle dieses zusätzlich an anderen Stellen zerstört wird, ferner durch die eindringende Röhrenförmige elektrische LampeThe aim of the invention is to prevent elongated tubular electric lamps from breaking low filling gas pressure, e.g. B. Discharge lamps of this type, the heating of the filling gas residue by Compression due to the ingress of the surrounding atmosphere except for one which is more explosive to ignition Avoid gas mixtures with sufficient temperature. This will. according to the invention by three measures Achieved, which are used individually or in twos or threes combined with each other, namely by Means with the help of which, if the lamp vessel breaks at one point, this is also done at another Places is destroyed, furthermore by the penetrating tubular electric lamp

zum Betrieb in explosionsgefährdetenfor operation in potentially explosive

RäumenClearing

Anmelder:Applicant:

Patent -Treuhand - GesellschaftPatent trust company

für elektrische Glühlampen m. b. H.,for electric light bulbs m. b. H.,

München 2, Windenmacherstr. 6Munich 2, Windenmacherstr. 6th

Dr. Walther-Winfried Loebe, Berlin-Waidmannslust, „ und Dr.-Ing. Hans-Joachim Helwig, Berlin-Schöneberg; sind als Erfinder genannt wordenDr. Walther-Winfried Loebe, Berlin-Waidmannslust, “And Dr.-Ing. Hans-Joachim Helwig, Berlin-Schöneberg; have been named as inventors

Atmosphäre hemmende bzw. durchwirbelnde Einbauten wie an sich bekannte durchlochte Platten, Leitflächen oder Siebe, von denen einzelne gleichzeitig als Elektroden für den Ansatz der Entladung ausgebildet sind, und schließlich dadurch, daß der Füllgasdruck mehr als 10 Tocr "beträgt. Es hat sich, nämlich gezeigt, daß bei einem Füllgasdruck von mehr als 10 Torr der Druckunterschied gegenüber der äußeren Atmosphäre zu gering ist, um noch die schädlichen hohen Strömungsgeschwindigkeiten auftreten zu lassen.Atmosphere inhibiting or whirling installations such as per se known perforated plates, guide surfaces or sieves, some of which are designed as electrodes for starting the discharge are, and finally by the fact that the filling gas pressure is more than 10 Tocr ". It has, namely shown that at a filling gas pressure of more than 10 Torr, the pressure difference compared to the outer atmosphere is too low for the harmful high flow velocities to occur allow.

Die erste Maßnahme kann dadurch verwirklicht werden, daß das Lampengefäß derart mechanisch vorgespannt ist, daß bei einer Beschädigung an einer beliebigen Stelle das Rohr sofort über seine ganze Länge zerbirst. Solche Vorspannungen erreicht man entweder durch thermische Behandlung des Lampengefäßes, beispielsweise durch Abschrecken aus dem rotwarmen Zustand, oder durch Herstellen des Lampengefäßes aus mehreren Glasschichten von verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten.The first measure can be implemented in that the lamp vessel is mechanically is biased that in the event of damage at any point, the pipe immediately over its entire Length bursts. Such pre-stresses are achieved either by thermal treatment of the lamp vessel, for example by quenching from the warm red state, or by producing the lamp vessel made of several layers of glass with different expansion coefficients.

Der Wert vorliegender Erfindung liegt vor allem darin, bei ausgeschalteten Lampen und beim Transport derartiger Lampen eine Zündung explosiver Gas-The main value of the present invention lies in the fact that the lamps are switched off and during transport such lamps ignite explosive gas

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gemische bei Bruch zu verhindern. Selbstverständlich ist die Erfindung auch bei eingeschalteter Lampe von Nutzen. Falls bei einer eingeschalteten Lampe noch andere, schon früher bekannte Möglichkeiten zur Explosion bestehen, beispielsweise die Hitze des Leuchtkörpers einer Glühlampe, so muß eine solche Lampe durch eine der für solche Fälle schon vorgeschlagenen und bekannten Maßnahmen zusätzlich geschützt werden. Bei diesen bekannten, zur Verhinderung von Explosionen bei eingeschalteter Lampe bestimmten Maßnahmen wurde jedoch niemals an die Gefahr einer Explosion bei nicht eingeschalteter Lampe gedacht.to prevent mixtures in the event of breakage. Of course, the invention also applies when the lamp is switched on To use. If there are other previously known options for There must be an explosion, for example the heat of the filament of an incandescent lamp Lamp additionally protected by one of the measures already proposed and known for such cases will. In these known, to prevent explosions when the lamp is switched on However, certain measures have never been taken to avoid the risk of an explosion if the power is not switched on Lamp thought.

Vorliegende Erfindung bezieht sich daher auch auf Glühlampen, wenn diese eine solche Länge und einen so niedrigen Füllgasdruck aufweisen, daß der beschriebene Effekt der adiabatischen Kompression des Füllgasrestes eintreten kann.The present invention therefore also relates to incandescent lamps, if they have such a length and a have such a low filling gas pressure that the described effect of the adiabatic compression of the Fill gas residue can occur.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, wobei in beiden Fig. gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.In the drawing, two exemplary embodiments of the invention are shown, the same in both figures Parts are provided with the same reference numerals.

Fig. 1 zeigt einen Endteil einer Entladungsröhre im Längsschnitt. Das langgestreckte Glasrohr 1 ist mit Argon von etwa 3 Torr Druck gefüllt. Ferner befindet sich im Rohrinnern ein nicht gezeichneter Ouecksilberbodenkörper. Der in das Gefäßrohr eingeschmolzene Glasfuß 2 trägt an der Stromzuführung 3 und einem blind endenden Halter die Elektrode 4. Diese Elektrode ist eine durchlochte Platte aus Metall, die sich in der Mitte zu einer in den Entladungsraum zeigenden Spitze verdickt, an der die Gasentladung ansetzt. Die Ränder der Elektrodenplatte 4 sind umgebogen, so daß sie an der Rohrwand anliegen, wodurch ihre Ausrichtung quer zur Rohrachse gesichert wird. Weitere durchlochte Platten 5 dienen ebenfalls dazu, die eindringenden Gase zu durchwirbeln und in ihrer Geschwindigkeit zu hemmen. Gleichzeitig wirken diese Metallplatten auf die bei Gefäßbruch einströmenden Gase kühlend. Die Entladung kann praktisch ungehindert durch die Löcher in den Platten 5 hindurchgehen. Die Platten 5 sind durch ihre umgebogenen, der Rohrwand anliegenden Ränder gegen diese abgestützt und in ihrer Lage quer zur Rohrachse gesichert. Die Abstände der Platten 5 untereinander sowie der Elektrode 4 zur nächstgelegenen Platte 5 und zum Gefäßrohrende betragen zweckmäßig weniger als 20 cm.Fig. 1 shows an end portion of a discharge tube in Longitudinal section. The elongated glass tube 1 is filled with argon at a pressure of about 3 Torr. Also located In the inside of the tube there is a not shown Ouecksilberbodenkörper. The one melted into the vessel tube Glass base 2 carries the electrode on power supply 3 and a blind-ended holder 4. This electrode is a perforated plate made of metal, which is in the middle to one in the discharge space Pointing tip thickened, at which the gas discharge starts. The edges of the electrode plate 4 are bent so that they are on the pipe wall are in contact, whereby their alignment is secured transversely to the pipe axis. Further perforated plates 5 also serve to swirl through the penetrating gases and to inhibit their speed. At the same time, these metal plates have a cooling effect on the gases flowing in if the vessel ruptures. The discharge can pass through the holes in the plates 5 practically unhindered. The plates 5 are supported by their bent, the pipe wall adjacent edges against this and in their position secured across the pipe axis. The distances between the plates 5 and the electrode 4 to the nearest one Plate 5 and the end of the vessel tube are expediently less than 20 cm.

Fig. 2 zeigt als zweites Ausführungsbeispiel das Endteil einer anderen Entladungsröhre im Längsschnitt. Die Elektrode 8 ist von anderer Gestalt als in Fig. i. Das Gefäßrohr ist aus zwei verschiedenen Gläsern 6 und 7 nach Art von Überfangschichten zusammengesetzt. Dabei sind für die Schichten 6 und 7 Gläser von verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten gewählt worden. Nach dem Abkühlen eines solchen Rohres treten dann erhebliche Wärmespannungen auf, die bereits bei einer geringfügigen Beschädigung des Rohres an einer einzigen Stelle bewirken, daß das ganze Rohr sofort in kleine Stücke zerfällt. Es ist dies die gleiche Wirkung, die nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung erzielt werden kann, wenn das aus einem einheitlichen Glas bestehende Entladungsrohr durch Wärmebehandlung, beispielsweise durch Abschrecken aus dem rotwarmen Zustand, in einen mechanischen Spannungszustand versetzt wird. Zur Vermeidung der gefährlichen Füllgaskompression würde es genügen, wenn das Entladungsrohr nur auf dem mittleren Teil seiner Gesamtlänge in den Spannungsztistand versetzt wird und die kurzen Endteile des Entladungsrohres nicht vorgespannt werden, so daß hier die üblichen, mit Erwärmung verbundenen Herstellungsoperationen, wie Einschmelzen der Glasfüße 2, in hergebrachter Weise erfolgen können.As a second exemplary embodiment, FIG. 2 shows the end part of another discharge tube in longitudinal section. The electrode 8 is of a different shape than in Fig. I. The vessel tube is composed of two different glasses 6 and 7 in the manner of overlay layers. Glasses with different expansion coefficients have been selected for layers 6 and 7. After such a pipe has cooled down, considerable thermal stresses occur which, even if the pipe is slightly damaged at a single point, cause the whole pipe to immediately break up into small pieces. This is the same effect that can be achieved according to a further exemplary embodiment of the invention when the discharge tube, which consists of a uniform glass, is put into a mechanical stress state by heat treatment, for example by quenching from the red-warm state. In order to avoid the dangerous filling gas compression, it would be sufficient if the discharge tube is set to the voltage stand only over the middle part of its total length and the short end parts of the discharge tube are not pretensioned, so that the usual manufacturing operations associated with heating, such as melting down the glass feet 2 , can be done in a traditional way.

Es können zur Steigerung der Wirkung auch mehrere der vorgeschlagenen Maßnahmen gleichzeitig getroffen sein. Sie haben sämtlich zugleich die weitere günstige Wirkung, daß mit der Herabsetzung der Geschwindigkeit der einströmenden Atmosphäre die durch Reibung verursachte elektrostatische Aufladung herabgesetzt bzw. verhindert wird, die ebenfalls Ursache für die Zündung explosiver Gasgemische sein kann.Several of the proposed measures can also be used at the same time to increase the effect be hit. They all have at the same time the further beneficial effect that with the lowering the speed of the inflowing atmosphere, the electrostatic charge caused by friction is reduced or prevented, which is also the cause of the ignition of explosive gas mixtures can be.

Claims

Patent claims:

1. Elongated, tubular electric lamp with low filling gas pressure for operation in rooms at risk of explosion, in which the remaining filling gas is heated if the lamp vessel breaks by compression as a result of penetration of the surrounding atmosphere down to one of the Ignition of explosive gas mixtures at a sufficient temperature is avoided, e.g. discharge lamps of this type, characterized by means, with the help of which when the lamp vessel breaks on a Place this is also destroyed in other places.

2. Tubular electric discharge lamp with low filling gas pressure for operation in potentially explosive areas where the Lamp vessel a heating of the filling gas residue by compression as a result of penetration of the surrounding atmosphere except for one for ignition explosive gas mixtures sufficient temperature is avoided, characterized by the penetrating Atmosphere inhibiting or swirling internals as per se known perforated Plates, baffles or sieves, some of which act as electrodes for the start of the discharge are trained.

3. Elongated, tubular electric lamp with low filling gas pressure for operation in potentially explosive areas Rooms in which, when the lamp vessel breaks, the filling gas residue is heated by compression as a result of the penetration of the surrounding atmosphere down to a temperature sufficient to ignite explosive gas mixtures is avoided, e.g. B. Discharge lamps of this type, characterized in that the filling gas pressure is more than 10 torr.

4. Lamp according to claim 1, characterized in that the lamp vessel has mechanical stresses of a kind that, if damaged, disintegrates the whole vessel into small ones Effect pieces ^

5. Lamp according to Claims 1 and 4, characterized in that the mechanical stresses are generated by thermal treatment of the lamp vessel, for example by quenching, from the red-warm state.

6. Lamp according to Claims 1, 4 and 5, characterized in that the mechanical stresses; by producing the lamp vessel from several layers of glass with different expansion coefficients are generated.

7. Elongated, tubular electric lamp with low filling gas pressure for operation in explosive

Sion-prone rooms in which, if the lamp vessel breaks, the filling gas residue is heated by compression as a result of penetration, the surrounding atmosphere except for one for ignition explosive gas mixtures sufficient temperature is avoided, z. B. Discharge lamps of this type, characterized in that the measures according to claims 1, 2 and 3 all or in pairs with one another are applied in combination.

Considered publications: German patent specifications No. 707 883, 516 695, 596, 894 289, 858 105;

British Patent No. 381,703; French Patent No. 816 108; U.S. Patent No. 2,298,239.

Older patents considered: German Patent No. 1 006 965.

1 sheet of drawings