DE1194975B

DE1194975B - High pressure discharge lamp with a quartz glass bulb

Info

Publication number: DE1194975B
Application number: DEP29182A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Buchwald
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1962-04-13
Filing date: 1962-04-13
Publication date: 1965-06-16
Also published as: US3205395A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. α.:Int. α .:

HOIjHOIj

Deutsche Kl.: 2If-82/04 German class: 2If-82/04

Nummer: 1194 975Number: 1194 975

Aktenzeichen: P 29182 VIII c/21fFile number: P 29182 VIII c / 21f

Anmeldetag: 13. April 1962 Filing date: April 13, 1962

Auslegetag: 16. Juni 1965Opening day: June 16, 1965

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochdruckentladungslampe mit einem Quarzglaskolben und mit einer in Quarzglas eingequetschten Stromdurchführung. Diese besteht in bekannter Weise aus einer Reihenanordnung von Stromzuführungsstift, Durchführangsfolie und Elektrodenstab.The invention relates to a high-pressure discharge lamp with a quartz glass bulb and with a current feedthrough squeezed into quartz glass. In a known manner, this consists of one Series arrangement of power supply pin, feed-through foil and electrode rod.

Es ist bei Hochdruckentladungslampen bekannt, daß beim Einschmelzen von Stromdurchführungen größeren Querschnittes besondere, aufwendige Maßnahmen, z. B. durch Unterteilungen einer Molybdänfolie oder durch Anordnung einer unter Gasdruck stehenden Druckzone, getroffen werden müssen, um gasdichte, von Rissen freie Stromdurchführungen zu erhalten.It is known in the case of high-pressure discharge lamps that when current feedthroughs are melted down larger cross-section special, complex measures such. B. by subdivisions of a molybdenum foil or by the arrangement of a pressure zone under gas pressure to obtain gas-tight electrical feedthroughs free of cracks.

Die Schwierigkeiten bei der Herstellung einer einwandfreien Stromdurchführung erhöhen sich noch, wenn statt einer Einschmelzung eine Einquetschung der Durchführung in ein Quarzglasrohr vorgenommen werden soll. Es sind auch Durchführungen be-The difficulties in establishing a proper electrical feedthrough increase even more, if instead of being melted down, the bushing is squeezed into a quartz glass tube shall be. There are also lead-throughs

Hochdruckentladungslampe mit einem
QuarzglaskolbenHigh pressure discharge lamp with a
Quartz glass bulb

Anmelder:Applicant:

Patent-Treuhand-Gesellschaft
für elektrische Glühlampen m. b. H.,
München 2, Windenmacherstr. 6Patent Trust Company
for electric light bulbs mb H.,
Munich 2, Windenmacherstr. 6th

Als Erfinder benannt:
Rudolf Buchwald, BerlinNamed as inventor:
Rudolf Buchwald, Berlin

von mehr als 10 at eine zuverlässige Foliendurchführung zu erhalten.of more than 10 at a reliable film feedthrough.

Diese aufgezeigten Mängel werden bei Hochdruckentladungslampen gemäß der Erfindung dadurch verkannt, bei denen die Folie, der Elektrodenstab und 20 mieden, daß die für die Stromstärken von mehr als die Stromzuführung in ein Quarzglasrohr einge- 30 A bemessene Folie mehr als 30 μΐη, vorzugsweise quetscht wurden, dessen Durchmesser wesentlich mehr als 50 μπι, stark ist und der Elektrodenstab größer als die größte Breite der Molybdänfolie war. einen Durchmesser von mehr als 1,5 mm aufweist Auch ist es nicht mehr neu, einen rohrförmigen KoI- und daß das an die Folie und den Elektrodenstab ben von größerem Durchmesser als die Folienbreite 25 anzuquetschende Kolbenfuß-Quarzglasrohr derart durch Vorpressen auf eine der Stromdurchführung entsprechend vorgeformt ist, daß es den Elektrodenangepaßte Form vorzuformen. Hierbei bleibt aber stab bereits vor dessen Einquetschung in einem dickder größere Kolbenrohrdurchmesser am Beginn der wandigen Quarzglasrohr mit sehr geringem Spiel Einquetschung und damit auch der hohe Innendruck führt und nach der Einquetschung am Übergang der Lampe auf die Einquetschung bestehen. Endlich 30 zwischen Folie und Elektrodenstab keine oder höchhat man bereits vorgeschlagen, eine Foliendurchfüh- stens kapillare Hohlräume aufweist,
rung in der Weise herzustellen, daß in die Enden des Vorzugsweise ist die Foliendurchführung derartThese deficiencies identified are misunderstood in high pressure discharge lamps according to the invention in which the film, the electrode rod and 20 avoided that the 30 A dimensioned film in a quartz glass tube for currents greater than 30 A was preferably squeezed , whose diameter is significantly more than 50 μπι, strong and the electrode rod was larger than the largest width of the molybdenum foil. has a diameter of more than 1.5 mm Also it is no longer new, a tubular KoI and that the piston base quartz glass tube to be squeezed onto the foil and the electrode rod of a larger diameter than the foil width 25 in such a way by pre-pressing on one of the current feedthrough accordingly is preformed that it is preformed to match the shape of the electrodes. In this case, however, the larger bulb tube diameter at the beginning of the walled quartz glass tube with very little clearance remains squeezed before it is squeezed in, and thus the high internal pressure leads to and persists after squeezing at the transition from the lamp to the squeezing. Finally, no or only a maximum of 30 between the film and the electrode rod has already been proposed that a film feedthrough has capillary cavities,
tion in such a way that in the ends of the preferably the film leadthrough is such

Quarzglasrohres, in das die Folie eingequetscht wer- ausgebildet, daß das anzuquetschende Kolbenfußrohr den soll, je ein die Anschlußdrähte nahezu eng um- aus einem Quarzglasrohrstück größeren Innendurchschließendes Stutzenröhrchen hineingesteckt wurde, 35 messers zur Aufnahme der Folie und des Stromzudas beim Quetschen nicht zusammengepreßt wurde. führungsstiftes sowie aus einem engeren, dickwandi-Die Stutzenröhrchen wurden lediglich mit dem um
die Folie gequetschten Quarzglasrohr an dessen rohrförmigen Enden vakuumdicht verschmolzen. DieQuartz glass tube, into which the film is squeezed, designed so that the piston base tube to be squeezed should be, each of the connecting wires was inserted almost tightly around the larger inner connecting tube from a piece of quartz glass tube, 35 knife to accommodate the film and the current that was not compressed when squeezed. guide pin as well as from a narrower, thick-walled tube
the film squeezed quartz glass tube fused vacuum-tight at its tubular ends. the

Stromzuführungen wurden aber in dem engeren 40 schmolzen sind. Vorteilhaft ist der Außendurch-Stutzenrohr nicht eingequetscht. Bei allen diesen messer des der Elektrode zugewandten zylindrischen Foliendurchführungen erfolgt die Quetschung der
Stromzuführungen bzw. des Elektrodenstabes in der
Breite der Folieneinquetschung, d. h. die Druckbeanspruchung der Stromzuführungseinquetschungen er- 45 halses. Es kann dann eine vakuumdichte Verschmelstreckt sich über den ganzen Querschnitt der Folien- zung zwischen Quetschfußrohr und Lampenkolbeneinquetschung bzw. des Kolbenrohrdurchmessers, so hals durch einfaches Auffallenlassen des Kolbendaß bei höherem Innendruck der Lampe, Vorzugs- halses leicht erfolgen. Bei Durchführungen für weise bei 15 at und mehr, die Quetschung zuerst auf- höhere Stromstärken kann eine besonders gute mereißen und undicht werden kann. Es ist daher das 50 chanische und elektrisch leitende Verbindung zwi-Ziel der Erfindung, bei Gas- oder Dampfentladungs- sehen der Durchführungsfolie und dem Elektrodenlampen hoher Leistung und/oder mit Betriebsdrücken stab bzw. dem Stromzuführungsstift durch Anord-Power leads were however in the narrower 40 melted. Advantageously, the outer connecting pipe is not squeezed. With all of these knives of the cylindrical foil feedthroughs facing the electrode, the
Power supply lines or the electrode rod in the
Width of the film pinch, ie the compressive stress on the power supply pinch 45 necks. A vacuum-tight fusion can then extend over the entire cross-section of the foil tongue between the pinch foot tube and the lamp bulb pinch or the bulb tube diameter, so that by simply letting the bulb fall, the preferred neck can easily take place at higher internal pressure of the lamp. In the case of bushings for wise at 15 at and more, the pinching first at higher currents can be particularly good and can become leaky. It is therefore the 50 mechanical and electrically conductive connection between the objective of the invention, in the case of gas or vapor discharge see the leadthrough foil and the high-power electrode lamps and / or with operating pressures rod or the power supply pin by arrangement

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gen, den Elektrodenstab nahezu umschließenden Rohrstück besteht und daß die beiden Rohrstücke mit ihren Wandungsquerschnitten miteinander verEndes des angequetschten Kolbenfußrohres — des Quetschfußrohres — nur wenig geringer als die lichte Weite des aufzuschmelzenden Lampenkolben-gen, the electrode rod almost enclosing the pipe section and that the two pipe sections with their wall cross-sections verEndes of the crimped piston base tube - the Pinch foot tube - only slightly smaller than the clear width of the lamp bulb to be melted

nung eines eingelegten Verbindungsplättchens aus einem Metall der VIII. Gruppe des Periodischen Systems oder aus Chrom, Rhenium, Titan, Zirkon oder aus einer Legierung dieser Metalle erzielt werden. Als sehr günstig hat sich ein Verbindungsplättchen aus Nickel gezeigt. Das Verbindungsplättchen bildet mit dem Metall des Elektrodenstabes bzw. der Stromzuführung, die z. B. aus Wolfram, Molybdän, Niob und Tantal bestehen können, einerseits und der Molybdänfolie andererseits eine Art Lötschweißverschmelzung. Diese Verschweißung erfolgt zweckmäßig unter Schutzgasspülung mit Formiergas oder einem inerten Gas bzw. im Vakuum durch Stromdurchgang, wobei zunächst mit einem geringeren Strom eine Vorheizung der Schweißstelle erfolgt. Die entstehende Legierung muß dabei einen höheren Schmelzpunkt als die einhüllende Quarzschicht aufweisen. Ferner ist es vorteilhaft, die Stirnseiten der Quetschfüße an der Sockelseite mit einer Abdichtungsmasse, vorteilhaft mit einem glasartigen, im Betriebszustand der Lampe flüssigen Oxydgemisch oder einem temperaturbeständigen Silikonharz abzuschließen. tion of an inserted connecting plate made of a metal from group VIII of the periodic Systems or made of chromium, rhenium, titanium, zirconium or an alloy of these metals. A connecting plate made of nickel has proven to be very favorable. The connecting plate forms with the metal of the electrode rod or the power supply, the z. B. made of tungsten, molybdenum, Niobium and tantalum can exist, on the one hand, and the molybdenum foil on the other hand, a kind of solder weld fusion. This welding is expediently carried out with inert gas purging with forming gas or an inert gas or in a vacuum through the passage of current, initially with a lower Electricity is used to preheat the welding point. The resulting alloy must be a higher one Have melting point than the enveloping quartz layer. It is also advantageous to use the end faces of the Pinch feet on the base side with a sealing compound, advantageously with a glass-like, im Complete operating condition of the lamp liquid oxide mixture or a temperature-resistant silicone resin.

Ein Ausführungsbeispiel einer Hochdruckentladungslampe gemäß der Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht.An embodiment of a high pressure discharge lamp according to the invention is shown in the drawing illustrated.

F i g. 1 zeigt einen Quarzrohr-Fußkörper;F i g. 1 shows a quartz tube base body;

F i g. 2 und 3 stellen in zwei Ansichten eine in den Fußkörper eingequetschte Stromdurchführung dar;F i g. 2 and 3 show two views of a power feedthrough squeezed into the foot body;

F i g. 4 zeigt eine teilweise fertig zusammengebaute Hochdruckentladungslampe.F i g. 4 shows a partially assembled high-pressure discharge lamp.

Der Fußkörper besteht aus einem dickwandigen Quarzglasrohr 1 und einem Quarzglasrohr 2 größeren Innendurchmessers, die bei 3 miteinander verschmolzen sind. Das Quarzglasrohr 1 ist an einem Ende auf die lichte Weite des Quarzglasrohres 2 aufgetrieben und an diesem Ende, wie bei 3 gezeigt, mit dem Quarzglasrohr 2 verschmolzen. Die Stromdurchführung besteht aus einer Reihenanordnung eines zur Befestigung einer Elektrode vorgesehenen Wolfram-Elektrodenstabes 4, einer Molybdän-Durchführungsfolie 5 und eines Wolfram-Stromzuführungsstiftes 6. Eine gute mechanische und elektrische Verbindung der Folie 5 mit dem Elektrodenstab 4 bzw. dem Stromzuführungsstift 6 erfolgt durch einen elektrischen Schweiß-Löt-Vorgang, bei dem zwischen Folie und dem abgeflachten Ende des Elektrodenstabes bzw. des Stromzuführungsstiftes je ein etwa 30 μΐη dickes Nickelplättchen gelegt worden ist. Eine gute Verbindung einer Molybdänfolie von etwa 60 bis 100 um mit einem Wolframelektrodenstab von 2 bis 5 mm Durchmesser wird vorteilhaft in der Weise hergestellt, daß die zu verbindenden Teile mit einem Druck der Schweißelektroden von etwa 5 kg aufeinandergedrückt und dann unter Schutzgasspülung mit Formiergas oder einem inerten Gas bzw. im Vakuum durch Stromdurchgang bei 300 bis 400 A vorgeheizt und danach durch eine kurzzeitige Stromerhöhung auf 600 bis 1000 A verschmolzen werden. An dem Stromzuführungsstift 6 ist dann zweckmäßigerweise eine Stromzuführungslitze 7 unter Verwendung einer Nickelhülse 8 stumpf angeschweißt. Wie in F i g. 2 gezeigt, ist die Stromzuführung derart in den Fußkörper 1, 2 eingequetscht, daß der in dem Quarzglasrohr 1 mit geringem Spiel geführte Elektrodenstab 4 ebenso wie die Folie S und der Stromzuführungsstift 6 in das Quarzglasrohr 2 von größerer lichter Weite hineinragen. Die Quetschung erfolgt dabei derart, daß auch noch der Übergang des Quarzglasrohres 1 auf den Elektrodenstab 4 aufgequetscht ist. So wird erreicht, daß nach dem Quetschen an den Elektrodenstab 4 in der Einbettung kein Totraum entsteht. Dadurch, daß das dickwandige Quarzglasrohr 1 den Elektrodenstab 4 bereits vor der Quetschung mit sehr geringem Spiel führt, erstreckt sich in der unter hohem Dampf- oder Gasdruck von mehr als 10 at stehenden Lampe dieThe foot body consists of a thick-walled quartz glass tube 1 and a quartz glass tube 2 larger Inner diameter fused together at 3. The quartz glass tube 1 is on one End blown to the inside width of the quartz glass tube 2 and at this end, as shown at 3, with fused to the quartz glass tube 2. The current feedthrough consists of a series arrangement of a for fastening an electrode provided tungsten electrode rod 4, a molybdenum lead-through foil 5 and a tungsten power supply pin 6. Good mechanical and electrical connection the film 5 with the electrode rod 4 or the power supply pin 6 is carried out by an electrical Welding-soldering process in which between the foil and the flattened end of the electrode rod or the power supply pin has been placed an approximately 30 μm thick nickel plate. One good connection of a molybdenum foil of about 60 to 100 µm with a tungsten electrode rod of 2 to 5 mm diameter is advantageously produced in such a way that the parts to be connected with a Pressure of the welding electrodes of about 5 kg pressed together and then with inert gas purging Forming gas or an inert gas or preheated in a vacuum by passing current at 300 to 400 A. and then fused by briefly increasing the current to 600 to 1000 A. To the Power supply pin 6 is then expediently a power supply strand 7 using a Nickel sleeve 8 butt welded. As in Fig. 2, the power supply is shown in this way in the foot body 1, 2 squeezed in that the electrode rod guided in the quartz glass tube 1 with little play 4 as well as the film S and the power supply pin 6 in the quartz glass tube 2 of larger protrude into the open space. The squeezing takes place in such a way that the transition of the Quartz glass tube 1 is squeezed onto the electrode rod 4. So it is achieved that after squeezing there is no dead space on the electrode rod 4 in the embedding. Because the thick-walled Quartz glass tube 1 guides the electrode rod 4 with very little play before it is pinched, extends in the lamp under high vapor or gas pressure of more than 10 at

ίο Druckbeanspruchung nur über eine sehr kurze Quetschfuge. Das bedeutet, daß an einer kurzen Kerblänge nur eine geringe Kerbbeanspruchung auftreten kann, wodurch das Zerspringen der Quetschung bei den bei Hochdrucklampen auftretenden hohen Drücken vermieden wird. Nach dem Zusammenbau des Elektrodenkörpers 9, der hier aus einer doppelt und gegenläufig gewickelten Wendel besteht, und nach dem Aufsetzen der Führungsscheibe 10 aus Quarzglas erfolgt das Einschmelzen der Quarzglasquetschfüße. Diese werden in den Lampenkolben 11 so weit eingeführt, daß das Quarzglasrohr 1 in dem Kolbenhals 12 die richtige Lage einnimmt. Durch Erhitzen fällt der Kolbenhals dann auf das Quarzglasrohr 1 des Quetschfußes vakuumdicht auf.ίο compressive stress only for a very short time Pinch joint. This means that there is little notch stress on a short notch length can, causing the crushing of the high pressure lamps to burst high pressures is avoided. After assembling the electrode body 9, which here consists of a double helix wound in opposite directions, and after placing the guide disc 10 The quartz glass pinch feet are melted down from quartz glass. These are in the lamp bulb 11 inserted so far that the quartz glass tube 1 assumes the correct position in the flask neck 12. When heated, the neck of the flask falls onto the quartz glass tube 1 of the pinch foot in a vacuum-tight manner.

Die Quetschung selbst soll dabei vollkommen frei liegen und die Aufschmelzstelle nicht bis auf den Elektrodenstab 4 durchgeschmolzen sein. Nach dem Einschmelzen der Quetschfüße 1, 2 wird der Kolbenhals auf die durch einen Messingrohrniet 17 fixierte Führungsscheibe 10 aufgeschmolzen und so der Fuß der Elektrode festgelegt. Was vorstehend über die Herstellung und den Aufbau einer Stromdurchführung bzw. eines Quetschfußes dargestellt und beschrieben ist, gilt selbstverständlich in gleicher Weise für die andere Stromdurchführung bzw. deren Quetschfuß. Das Wirbeln, Ausheizen, Pumpen und Füllen der Lampe erfolgt in bekannter Weise. In der Fig.4 ist zum Zwecke der besseren Übersicht nur an einem Ende der Lampe ein Sockel 13 mit Stiftkappen 14 und eine Verspiegelung 15 eines Lampenschaftes dargestellt, wobei diese den einwandfreien Anlauf der Lampe gewährleisten sollen.The pinch itself should be completely exposed and not the melting point except for Electrode rod 4 be melted. After the pinch feet 1, 2 have melted, the neck of the flask becomes melted onto the guide disk 10 fixed by a brass tubular rivet 17, and so the foot the electrode. What was above about the manufacture and construction of a power feedthrough or a pinch foot is shown and described, of course, applies in the same way for the other power feedthrough or its pinch foot. The whirling, baking, pumping and The lamp is filled in a known manner. In FIG. 4, for the sake of clarity, is only at one end of the lamp a base 13 with pin caps 14 and a mirror coating 15 of a lamp shaft shown, whereby these should ensure the proper start of the lamp.

Die Stirnkanten der Einquetschung sind an der Sockelseite mit einem glasartigen Oxydgemisch oder einem temperaturbeständigen Silikonharz 16 abgedichtet, um ein Oxydieren der Molybdänfolie und damit eine sich später ergebende Undichtigkeit zu vermeiden. Das Oxydgemisch 16 ist im Betriebszustand flüssig und braucht auch nicht den gleichen Ausdehnungskoeffizienten wie das Quarzglas zu haben.The front edges of the squeeze are on the base side with a vitreous oxide mixture or a temperature-resistant silicone resin 16 sealed to oxidize the molybdenum foil and thus avoiding a leak that occurs later. The oxide mixture 16 is in the operating state liquid and does not need the same expansion coefficient as the quartz glass to have.

Die Folien-Stromdurchführung gemäß der Erfindung gestattet die Verwendung von mehr als 60 μΐη starken und mehr als 15 mm breiten Molybdänfolien und von Elektrodenstäben von mehr als 5 mm Durchmesser, wodurch eine einwandfreie Durchführung für Ströme von mehr als 50 A durch eine einzige Folie erreicht wird. Sie erlaubt ihre maschinelle Herstellung wie auch die maschinelle Formung des Lampenkolbens, wodurch eine zuverlässige, druckfeste Einschmelzung der Stromzuführung in den Lampenkolben und die Herstellung der Lampe selbst schneller, billiger und mit einem geringeren Aufwand an Fachkraft-Arbeitsstunden als bisher ermöglicht wird.The foil current feedthrough according to the invention allows the use of more than 60 μΐη thick and more than 15 mm wide molybdenum foils and of electrode rods of more than 5 mm Diameter, which allows a flawless implementation for currents of more than 50 A through a single Slide is achieved. It allows their machine production as well as the machine shaping of the Lamp bulb, which ensures a reliable, pressure-resistant fusion of the power supply in the Lamp bulb and the manufacture of the lamp itself faster, cheaper and with less effort of specialist working hours than before is made possible.

Das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine Quecksilber-Hochdrucklampe. Die Erfindung ist ebenso bei anderenThe illustrated and described exemplary embodiment relates to a high-pressure mercury lamp. The invention is with others as well

Dampf- oder Gasentladungslampen, z. B. Xenon-Hochdruckentladungslampen für hohe Stromstärken anwendbar.Vapor or gas discharge lamps, e.g. B. Xenon high pressure discharge lamps applicable for high currents.

Claims

Patent claims:

1. High pressure discharge lamp with a quartz glass bulb and with one squeezed into quartz glass Power feedthrough, which consists of a series arrangement of power supply pin, feedthrough foil and electrode rod, characterized in that the dimensioned for currents of more than 30 A film more than 30 μπι, preferably more than 50 μΐη is strong and the electrode rod has a diameter of more than 1.5 mm and that the piston base quartz glass tube to be squeezed onto the foil and the electrode rod in such a way is accordingly preformed that it is already in the electrode rod before it is squeezed a thick-walled quartz glass tube with very little play and after the squeezing has no or at most capillary cavities at the transition between the film and the electrode rod.

2. High-pressure discharge lamp according to claim 1, characterized in that the to be squeezed Piston base tube made from a tube piece (2) with a larger inner diameter to accommodate the foil and the power supply pin as well a narrower, thick-walled pipe section (1) which almost encloses the electrode rod and that the two pipe sections fused to one another with their wall cross-sections (3-3) are.

3. High pressure discharge lamp according to claim 1 and 2, characterized in that the The cylindrical end of the crimped-on quartz glass tube (1) facing the electrode of the pinch foot tube with the lamp bulb neck (11) can be easily fused in a vacuum-tight manner.

4. High pressure discharge lamp according to claim 1 to 3, characterized in that the Outer diameter of the cylindrical end of the pinch foot tube facing the electrode (1) is only slightly smaller than the clear width of the lamp bulb neck to be melted, in such a way that that this can be fused in a vacuum-tight manner by allowing it to fall onto the pinch tube.

5. Process for the production of a high-pressure discharge lamp with foil current feedthrough according to claim 1 to 4, characterized in that the current feedthrough produced before the pinching, consisting of the electrode rod (4) welded together and one behind the other, the electrode foil (5) and the electrode power supply pin (6) is inserted so far into the fused pipe sections (1, 2) that the electrode rod (4) and Electrode power supply (6) protrude a few millimeters into the pipe section (2) of larger bore diameter and the electrode rod (4) when the piston material is squeezed by both the further (2) and the narrower piston tube piece (1) is pressed over a length of a few millimeters.

Considered publications:
German Patent Nos. 862 192, 762 619;
U.S. Patent No. 1,922,535.

1 sheet of drawings