DE1088612B

DE1088612B - Process for the production of a raw electrode for electrodes of high pressure discharge lamps

Info

Publication number: DE1088612B
Application number: DEB51401A
Authority: DE
Inventors: Eric John George Beeson
Original assignee: British Thomson Houston Co Ltd
Current assignee: British Thomson Houston Co Ltd
Priority date: 1957-12-13
Filing date: 1958-12-11
Publication date: 1960-09-08
Also published as: GB900036A

Description

Die Herstellung von aus hitzebeständigem Metall, z. B. Wolfram oder Molybdän, bestehenden Elektroden für elektrische Hochdruckentladungslampen ist mit mannigfachen Problemen verknüpft.The manufacture of refractory metal, e.g. B. tungsten or molybdenum, existing electrodes for electric high pressure discharge lamps is associated with a variety of problems.

Es ist wünschenswert daß die Elektrode einen im allgemeinen konischen Kopfteil aufweist, an welchem der Lichtbogen sich festsetzen kann, so daß er mit maximaler Dichte brennt. Obwohl es bekannt ist, solche Elektroden in Form eines Wolframstabes herzustellen, der unter dichtem Abschluß durch die Wand der Ummantelung geführt ist, wobei an diesem Stab ein Kopf- oder Randteil von konischer Form und ebenfalls aus Wolfram bestehend befestigt ist, ist es gebräuchlicher, derartige aus massivem Metall bestehende Elektroden unter Anwendung pulvermetallurgischer Verfahren zu erzeugen, wobei auf das Sintern des verfestigten Pulvers eine Gesenkbehandlung folgt, um die Dichte des gesinterten Metalls zu erhöhen. Da indes eine maschinelle Bearbeitung eines solchen im Gesenk behandelten Materials großen Schwierigkeiten begegnet, ist die Ausbildung einer besonderen Gestaltung mit erheblichen und oft wirtschaftlich nicht tragbaren Kosten verbunden. Wenn überdies die konische Form hohl mit einem zentralen Stab gestaltet werden soll, von dem die Elektrode innerhalb des Lampengehäuses getragen wird, verbietet der gesteigerte Kostenaufwand die maschinelle Bearbeitung einer solchen Ausführungsform. Hierzu kommt, daß die Dichte des im Gesenk behandelten Materials nicht gleichmäßig ist. Die im Gesenk erzeugte Stangenform besitzt am Umfang größere Dichte als im mittleren Teil. Wenn infolgedessen eine konisch gestaltete Elektrode aus einer im Gesenk behandelten Stange erzeugt wird, fällt der konische Kopf, der den Lichtbogen tragen soll, im allgemeinen weniger dicht aus als die äußeren Seitenteile der Elektrode. Dies führt während des Betriebs zu unzulässiger Erosion des Kopfes durch den Lichtbogen, was wiederum eine Änderung in der Länge des Lichtbogens zur Folge hat, die konstant bleiben soll.It is desirable that the electrode have a generally conical head portion on which the arc can become lodged so that it burns with maximum density. Although it is known to produce such electrodes in the form of a tungsten rod, which is tightly sealed by the Wall of the jacket is guided, with a head or edge part of conical on this rod Form and also made of tungsten is attached, it is more common to make such to produce solid metal electrodes using powder metallurgical processes, wherein the sintering of the solidified powder is followed by a die treatment to increase the density of the sintered Metal increase. Since, however, a machining of such in the die treated Material encountered great difficulties, the training is a special design with associated with considerable and often economically unacceptable costs. If moreover the conical shape should be designed hollow with a central rod, of which the electrode is inside the lamp housing is borne, the increased cost prohibits the machining of a such embodiment. In addition, the density of the material treated in the die is not is even. The bar shape produced in the die has a greater density around the circumference than in the middle Part. As a result, a conical shaped electrode made from a die treated bar is generated, the conical head intended to support the arc is generally less dense than the outer side parts of the electrode. This leads to impermissible erosion of the during operation Head through the arc, which in turn results in a change in the length of the arc that should remain constant.

Die Erfindung bezweckt, unter Vermeidung solcher Schwierigkeiten ein Verfahren zur Herstellung einer Rohelektrode für Elektroden von Hochdruckentladungslampen zu schaffen, welche aus einem von einem stabförmigen Träger getragenen größeren, konisch zulaufenden Elektrodenkörper aus hitzebeständigem Material bestehen. .The invention aims, while avoiding such difficulties, a method for producing a To create a raw electrode for electrodes of high pressure discharge lamps, which consist of one of a rod-shaped carrier carried larger, tapered electrode body made of heat-resistant Material. .

Erfindungsgemäß wird eine solche Rohelektrode in der Weise hergestellt, daß gesintertes, hitzebeständiges Metall in eine Form gebracht wird, die mit einer Ausbuchtung von ringförmiger oder ähnlicher Gestaltung versehen ist, mit der gleichachsig ein aus hitzebeständigem Metall bestehender Stab angeordnet Verfahren zur HerstellungAccording to the invention, such a raw electrode is shown in manufactured in such a way that sintered, refractory metal is brought into a shape that is compatible with a bulge of annular or similar design is provided, with the coaxial one from Refractory metal existing rod arranged method of manufacture

einer Rohelektrode für Elektrodena raw electrode for electrodes

von Hochdruckentladungslampenof high pressure discharge lamps

Anmelder:Applicant:

The British Thompson-Houston Company Limited, LondonThe British Thompson-Houston Company Limited, London

Vertreter; Dipl.-Ing. Dr. M. Herzfeld, Patentanwalt,
Düsseldorf, Kreuzstr. 32Representative; Dipl.-Ing. Dr. M. Herzfeld, patent attorney,
Düsseldorf, Kreuzstr. 32

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 13. Dezember 1957Claimed priority:
Great Britain 13 December 1957

Eric John George Beeson, Rugby, WarwickshireEric John George Beeson, Rugby, Warwickshire

(Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden(Great Britain),
has been named as the inventor

wird, dessen Ende in den das gesinterte Metall aufnehmenden Teil der Form hineinragt. Hierauf wird ein auf das gesinterte Metall gerichteter Lichtbogen erzeugt, durch den das gesinterte Metall flüssig gemacht und mit dem erwähnten Stab verschmolzen wird.whose end protrudes into the sintered metal receiving part of the mold. Then will an arc is generated directed at the sintered metal, by means of which the sintered metal is made fluid and is fused with the mentioned rod.

Die durch dieses Verfahren erzeugte pilzförmige Gestalt der Elektrode macht in der Folge nur ein Minimum an maschineller Bearbeitung erforderlich, um den gewünschten konischen Kopf der Elektrode zu entwickeln.The mushroom-shaped shape of the electrode produced by this process only makes one as a result Minimum machining required to get the desired conical head of the electrode to develop.

Das hitzebeständige Metall, üblicherweise also Wolfram, kann in Form von Bruchstücken gesinterten Wolframs in die Form gebracht werden, worauf man einen Lichtbogen zwischen einer z. B. aus Wolfram bestehenden Kathode und den Stücken des gesinterten Wolframs derart einstellt, daß die Wolframstücke durch die Hitze des Lichtbogens geschmolzen werden und das geschmolzene Wolfram in die ringförmige Ausbuchtung fließt, um zuletzt den koaxial innerhalb der Ausbuchtung angeordneten Stab zu erreichen und mit diesem zu verschmelzen. Das untere Ende des Stabes läßt man vorzugsweise unterhalb der Unterseite der Ausbuchtung vorragen, so daß der hervorragende Stab, wenn das Werkstück aus der Form entfernt wird, in Verbindung mit der inzwischen verfestigten Schmelzelektrode unter den Rand des pilzförmigen Kopfes reicht.The heat-resistant metal, usually tungsten, can be sintered in the form of fragments Tungsten are brought into the form, whereupon an arc between a z. B. made of tungsten existing cathode and the pieces of the sintered tungsten so that the tungsten pieces be melted by the heat of the arc and the melted tungsten into the ring-shaped Bulge flows to finally reach the rod arranged coaxially within the bulge and to merge with this. The lower end of the rod is preferably left below the bottom the bulge protruding so that the protruding rod when the workpiece is out of shape is removed, in connection with the meanwhile solidified melting electrode under the edge of the mushroom-shaped Head is enough.

009 590/170009 590/170

Die Form besteht zweckmäßig aus leitendem Material und wird vorzugsweise mit Hilfe eines Wassermantels gekühlt, um zu bewirken, daß das geschmolzene, hitzebeständige Metall sich verfestigt, sobald es in Berührung mit der Formwandung tritt. Die S Form bildet das Ende, mit welchem die positive, von der den Lichtbogenstrom liefernden Quelle ausgehende Leitung verbunden ist, während die negative, von der Stromquelle ausgehende Leitung mit der Kathode verbunden ist. Die Form bildet das untere Ende einer Schmelzkammer oder ist an demselben angeordnet, wobei die Schmelzkammer evakuierbar ausgebildet und so eingerichtet ist, daß sie mit einem inerten Gas, ζ. B. Argon, bei einem Druck gefüllt werden kann, der für die Aufrechterhaltung des Schmelzbogens günstig ist.The shape is expediently made of conductive material and is preferably made with the help of a water jacket cooled to cause the molten refractory metal to solidify once it comes into contact with the mold wall. The S shape forms the end with which the positive, of is connected to the source supplying the arc current, while the negative, from the power source line is connected to the cathode. The shape forms the bottom End of a melting chamber or is arranged on the same, wherein the melting chamber can be evacuated is designed and set up so that it is with an inert gas, ζ. B. argon, filled at one pressure which is beneficial for maintaining the fusion arc.

Der Stab, in Berührung mit welchem das geschmolzene, hitzebeständige Metall abgelagert wird, kann zwar durch den unteren Teil der Form geführt werden, um das positive Ende der Schmelzkammer zu bilden, jedoch würde dies die Anbringung einer vakuumdichten Verbindungsstelle zwischen dem Stab und der Form erforderlich machen. Es ist deshalb zweckmäßig, den Stab in einer Aussparung anzuordnen, die zentrisch zur ringförmigen Ausbuchtung gelegen ist, die ihn, wie in der Zeichnung dargestellt, umgibt. Die Zeichnung veranschaulicht inThe rod in contact with which the molten refractory metal is deposited can although passed through the lower part of the mold to the positive end of the melting chamber however, this would involve placing a vacuum-tight joint between the rod and the form required. It is therefore advisable to arrange the rod in a recess, which is located centrally to the annular bulge that makes it, as shown in the drawing, surrounds. The drawing illustrated in

Fig. 1 beispielsweise eine Form einer Vorrichtung, mit deren Hilfe das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden kann;Fig. 1 shows, for example, a form of device with the aid of which the method according to the invention is carried out can be;

Fig. 2 zeigt im Querschnitt eine Ausführungsform einer im Wege dieses Verfahrens erhaltenen Elektrode. Fig. 2 shows in cross section an embodiment of an electrode obtained by this method.

In der Zeichnung ist eine ringförmige Form 1 mit einer Aussparung 2 versehen, in der eine Stange 3 aus hitzebeständigem Metall, die den Schaft bzw. Träger einer Elektrode bilden soll, angeordnet ist. Die Form ist mit einem Mantel 4 umgeben, durch welchen Kühlflüssigkeit zirkulieren kann, die von einer Einlaßöffnung 5 nach einer Auslaßöffnung 6 fließt. Ein abnehmbares Gehäuse 7 ist auf die obere Fläche der Form aufgesetzt und mit derselben durch lösbare Klammern oder in anderer geeigneter Weise verbunden, wobei zwischen den aneinanderliegenden Flächen des Gehäuses 7 und der Form 1 ein Dichtungsring eingelegt ist. Das Gehäuse 7 ist mit einer Vakuumpumpe mittels einer Öffnung 8 verbunden und trägt an seinem oberen Teil eine Elektrode 9, die so angeordnet ist, daß zwischen ihor und dem in der Form enthaltenen, hitzebeständigen Metall ein Lichtbogen eingestellt werden kann. Dabei bildet die Elektrode 9 die Kathode, um zu bewirken, daß das hitzebeständige Metall flüssig wird und mit dem Leiter 3 verschmilzt. Das . hitzebeständige Metall, das in seinem geschmolzenen Zustand bei 10 angeordnet ist, kann in Form von Stücken von gesintertem Metall, z. B. Wolfram, in die ringförmige Form eingeführt werden.In the drawing, an annular shape 1 is provided with a recess 2 in which a rod 3 of heat-resistant metal, which is to form the shaft or carrier of an electrode, is arranged. The mold is surrounded by a jacket 4, through which cooling liquid can circulate, which from an inlet opening 5 to an outlet opening 6 flows. A detachable housing 7 is on top Surface of the form placed and with the same by releasable brackets or in another suitable manner connected, wherein between the abutting surfaces of the housing 7 and the mold 1, a sealing ring is inserted. The housing 7 is connected to a vacuum pump by means of an opening 8 and carries at its upper part an electrode 9 which is arranged so that between ihor and that in the Form contained, heat-resistant metal an arc can be set. The electrode thereby forms 9 the cathode to cause the refractory metal to become liquid and with the conductor 3 merges. That . refractory metal, which in its molten state is located at 10, can be in the form of pieces of sintered metal, e.g. B. tungsten, introduced into the annular shape will.

Die Form 1 ist gemäß der Zeichnung mit einer eingezogenen Wandung 11 ausgebildet, welche die Aussparung 2 derart umgibt, daß die geschmolzene Masse des hitzebeständigen Metalls einen Hohlkörper bildet. Dies ist indes kein unbedingt erforderliches Merkmal für die Ausbildung der Form. Eine derart gestaltete Einrichtung wird nur benutzt, wenn eine Elektrode, die Hohlform besitzt, erzeugt werden soll.The mold 1 is designed according to the drawing with a retracted wall 11, which the recess 2 surrounds such that the molten mass of the refractory metal forms a hollow body. However, this is not an absolutely necessary feature for the formation of the mold. A designed like this Device is only used when an electrode that has a hollow shape is to be produced.

Nachdem das pilzförmig gestaltete, vermittels des Lichtbogens erzeugte rohe Werkstück abgekühlt ist, kann es maschinell derart verarbeitet werden, daß es die im Querschnitt in Fig. 2 dargestellte Form mit konischem Kopf erhält. Ein solcher Querschnitt kann mit äußerst geringer maschineller Bearbeitung aus dem rohen Werkstück erhalten werden. Der Vorteil des in Fig. 2 dargestellten Querschnitts besteht in der Fähigkeit der Elektrode, die Hitze, die bei Betrieb einer Lichtbogenentladungslampe durch den an der Elektrode ansetzenden Lichtbogen erzeugt wird, durch Strahlung oder Konvektion zu zerstreuen.After the mushroom-shaped raw workpiece produced by means of the arc has cooled down, it can be machined in such a way that it has the shape shown in cross section in FIG conical head. Such a cross section can be made with extremely little machining the raw workpiece can be obtained. The advantage of the cross section shown in Fig. 2 consists in the Ability of the electrode to absorb the heat generated when an arc discharge lamp is in operation Electrode attaching arc is generated by dissipating radiation or convection.

Gewünschtenfalls kann die Wandung der ringförmigen Ausbuchtung in der Form derart gestaltet werden, daß eine geriffelte oder in ähnlicher Weise gestaltete Oberfläche am äußeren Umfang der Elektrode sich ergibt, um die von der Elektrode ausgehende Wärmeverteilung zu steigern. Es ist auch keineswegs erforderlich, daß die Ausbuchtung genau ringförmig gestaltet ist. So kann z. B. die Ausbuchtung in einer Ebene, die senkrecht zur Achse des Schafts steht, auch mit vieleckigem Querschnitt ausgebildet werden. Auch wenn vorstehend von einer »Pilzform« des Elektrodenkopfs gesprochen wurde, ist diese Ausdrucksweise mit den im Rahmen des Erfindungsgedankens liegenden Abänderungen und Umgestaltungen zu verstehen.If desired, the wall of the annular bulge can be designed in this way that a corrugated or similarly shaped surface on the outer periphery of the electrode arises to increase the heat distribution emanating from the electrode. It is also it is by no means necessary that the bulge is designed to be exactly ring-shaped. So z. B. the bulge in a plane that is perpendicular to the axis of the shaft, also with a polygonal cross-section be formed. Even if a "mushroom shape" of the electrode head was mentioned above, is this wording with the modifications and within the scope of the inventive concept Understand transformations.

Claims

Claims.

1. Process for the production of a raw electrode for electrodes of high pressure discharge lamps, which consists of a larger, conically tapered support carried by a rod-shaped support The electrode body consists of heat-resistant metal, characterized in that initially sintered, Refractory metal is brought into a shape with a bulge of ring-shaped or similar design is provided, with the coaxial one made of heat-resistant Metal existing rod is arranged, the end of which in the receiving the sintered metal Part of the mold protrudes, and then generates an arc directed at the sintered metal by which the sintered metal is made fluid and fused with the mentioned rod will.

2. Device for performing the method according to claim 1, characterized in that that the mold is made of electrically conductive material and connected as an anode for the arc * is.

3. Device for performing the method according to claims 1 and 2, characterized in that that the mold is provided with a liquid cooling to cause the molten, refractory metal to become solidifies when it comes into contact with the mold wall.

Considered publications:
French Patent No. 901198;
U.S. Patent No. 2,153,009.

1 sheet of drawings