DE1237220B - Verfahren und Vorrichtung zum Verschliessen von mit UEberdruck gefuellten Lampen in einer UEberdruckkammer - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zum Verschließen von mit überdruck gefüllten Lampen in einer überdruckkammer Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verschließen einer mit Überdruck gefüllten Lampe durch Abschmelzen des Pumprohres innerhalb einer Überdruckkammer, deren Druck größer als oder gleich dem Lampendruck ist.
• Es ist bereits bekannt, zum Abschmelzen des Pumprohres in einer überdruckkammer Gasbrenner anzubringen.DieVerbrennungsgase und die Kondensation des Wasserdampfes führen jedoch zu Schwierigkeiten, so daß man schon besondere Kamine vorgesehen hat, um die entstehenden Gase und Dämpfe nach außen abzuführen, wobei jedoch große Verluste an dem die überdruckkammer füllenden Gas auftreten.
• Es sind auch schon Verfahren entwickelt worden, um die zum Erweichen des Glases des Pumprohres notwendige Wärme auf elektrischem Wege zu erzeugen. Zu diesem Zweck wurde in der Nähe der abzuschmelzenden Stelle des Pamprohres ein durch Stromdurchaang aufgeheizter elektrischer Heizkörper angebracht, dessen Hitze sich durch Wärmeleitung auf den zu erweichenden Glaskörper überträgt. Die Erwärmung läßt sich hierbei jedoch nicht so auf den zu erweichenden Teil des Pumprohres konzentrieren, daß nicht auch der ganze Lampenkolben miterhitzt wird und infolge der Aufheizung des Lampenfüllgases in der fertigen Lampe ein hoher Druckverlust eintritt. Ferner erwies es sich nicht als möglich, mit dieser Methode Quarzrohre abzuschmelzen. Gerade bei der Herstellung von Quarzlampen, z. B. von Quarzjodglühlampen, ist jedoch die Anwendung von überdruck besonders erwünscht.
• Ein anderes ebenfalls schon bekanntes Verfahren benutzt eine dielektrische Hochfrequenzbeheizuno, des Glases zur Erwärmung. Dieses Verfahren ist jedoch nicht nur unwirtschaftlich, sondern bei ihm ist eine zuverlässige Abschirmung für die Teile der Lampe, die nicht erhitzt werden sollen, insbesondere für die Metallteile, bei den kleinen Abmessungen gewöhnlicher Lampen oder gar von Zwerglampen nicht möglich.
• Ferner ist es bereits bekannt, Glas durch einen zwischen festen Elektroden brennenden Lichtbo-en zum Schmelzen zu bringen. Es wurden Versuche durchgeführt, um die Möglichkeit einer Übertragung dieses Verfahrens auf das Abschmelzen gläserner Pumpstengel zu prüfen. Selbst für ein verhältnismäßig niedrig schmelzendes Pumprohr aus Bleiglas war hierzu jedoch ein beträchtlicher Aufwand notwendig. Zur Speisung des Bogens war ein Transformator mit einer Spannung von etwa 15 000 V bei einem Strom von 200 mA erforderlich, um das Pumprohr in drei Sekunden abzuschmelzen. Für das Abschmelzen von Pumprohren aus Quarzglas erwies sich die Leistung dieses Lichtbogens jedoch als nicht ausreichend. Die besonderen Schwierigkeiten bei diesem Verfahren sind darin zu sehen, daß die Schutzbestimmungen für derartig hohe Spannungen und Ströme sehr stren- und die entsprechenden Sicherheitsvorkehrungen in der Fertigung nur sehr schwer und unter hohen Kosten einzuhalten sind, so daß der Einsatz dieses Verfahrens nicht in Frage kommt.
• Zur Venneidung der geschilderten Schwierigkeiten das Gasbeheizung und der Aufheizung mit Ohmscheil Widerständen wurden auch bereits Druckkammern bekannt, die nur den abzutrennenden Teil des Pumprohres der Lampe aufnehmen und bei denen sich die Lampe selbst außerhalb der Druckkammer befindet. Ab-esehen von der schwierigen Abdichtung solcher Vorrichtungen ist deren Anwendung bei kleineren Lampen, bei denen das Pumprohr dicht am Lampengefäß abgeschmolzen werden soll, nicht möglich.
• Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer'Vorrichtuno, zum Verschließen von mit Überdruck gefüllten Lampen, insbesondere von Quarzjodglühlampen, durch Abschmelzen des Pumprohres vorzugsweise dicht am Lampengefäß innerhalb einer überdruckkammer, wobei die Entstehung schädlicher Dämpfe und einer stärkeren Aufheizung weiterer Teile der Lampe vermieden werden.
• Das erfindungsgemäße Verfahren zum Verschließen einer mit Überdruck gefüllten Lampe durch Ab- schmelzen des Pumprohres innerhalb einer überdruckkammer, deren Druck größer als oder gleich dem Lampendruck ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß die abzuschmelzende Lampe in der Überdruckkammer so justiert wird, daß sich der abzuschmelzende Teil des Pumprohres in geringer Entfernung von der Düse eines Plasmabrenners, aus der der Plasmastrahl austritt, befindet, daß die Lampe mit dem gewünschten Fülldruck versehen wird und nach dem Schließen der Druckkammer der Druck in ihr so erhöht wird, daß er mindestens gleich dem Lampenfülldruck ist, diesen aber vorzugsweise übersteigt, daß der Strom des Betriebsgases durch den Plasmabrenner in Gang gesetzt und der Brenner gezündet wird und daß nach dem Abschmelzvorgang der überdruck aus der Druckkammer entfernt und die Lampe aus ihr entnommen wird.
• Die Erzeugung des Plasmastrahles erfolgt durch einen Plasmabrenner. Unter einem Plasmabrenner ist hierbei eine Entladungsvorrichtung zu verstehen, bei der aus einer Düse ein Plasmastrahl, d. h. ein Strahl hocherhitzten, teilweise ionisierten und angeregten Gases austritt. Soweit es sich bei dem Gas um ein Molekülgas handelt, ist es zumindest teilweise dissoziiert. Das Plasma wird in einem eigenen Entladungsraum etwa zwischen zwei festen Elektroden oder auch durch Hochfrequenz erzeugt. Der Entladungsraum ist durch die genannte Düse mit dem Inneren der überdruckkammer verbunden. Aus dieser Düse strömt im Betrieb das dem Entladungsraum an anderer Stelle zuoeführte Betriebsgas als Plasmastrahl aus und wird dem abzuschmelzenden Teil des Pumprohres zugeführt, an welches das Plasma seine Energie abgibt.
• Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht aus einem eine Druckkammer bildenden Druckkessel, in den ein Plasmabrenner und ein justierbarer Halter zur Aufnahme der abzuschmelzenden Lampe angeordnet sind. In den Druckkessel sind eine mit der Lampe zu verbindende Leitung zum Gasfüllen der Lampe und eine mit dem Plasmabrenner verbundene Leitung zur Zuführung des Betriebsgases eingeführt. Am Druckkessel sind ferner ein überdruckventil und etwa an einer dafür vorgesehenen Öffnung am Druckkessel Zuleitungen und Hähne, z. B. ein Dreiwegehahn zum Einlassen und Ablassen des Druckgases, vorgesehen.
• Das überdruckventil dient zur Konstanthaltung des Druckes, da sonst das einströmende Betriebsgas und die Wärme des Plasmabrenners einen Druckanstieg bewirken würden.
• Ein Vorteil der überdruckabschmelzungen mit Plasmabrenner liegt in den zu erreichenden sehr kurzen Abschmelzzeiten. Mit einem 5-kW-Brenner mit Argon als Betriebsgas, dessen Düse in 1,5 bis 2 cm Abstand zu einem Quarzglaspumprohr von 3,5 mm Außendurchmesser und 0,8 mm Wandstärke angeordnet war, konnte dieses Quarzglasrohr in 1,5 bis 2 sec. abgeschmolzen werden. Ein anderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist hauptsächlich in der ena aebündelten Plasmaflamme begründet. Eine starke Aufheizung erfolgt dadurch nur an der direkt vom ID Im Plasmabilndel getroffenen Stelle. Eine stärkere Aufheizung des Lampenkolbens ist deshalb und auch wegen der Schnelligkeit des Abschmelzvorganges nicht zu befürchten. Es tritt also keine Aufheizung des Lampenfüllgases und keine Verringerung des Kaltdruckes der Lampe ein.
• Die Erfindung wird an Hand der Figuren erläutert. Es zeigt F i g. 1 schematisch eine erfindungsgemäße Anordnung F! g. 2 schematisch den Plasmabrenner und eine Quarzglaslampe von etwas anderer Bauart als in F i g. 1. In F i g. 1 ist mit 1 der Druckkessel und mit 2 dessen Deckel bezeichnet, der mit den Verschlußschrauben 3 versehen ist. Innerhalb des Druckkessels befinden sich der Plasmabrenner 4 und die Quarzglaslampe 5, deren Pumpstengel 6 verschlossen werden soll. Die Haltevorrichtung 7 trägt eine Justiereinrichtung 8 zur Aufnahme der Lampe 5. Mit Hilfe der beiden Justierschrauben 9 kann der abzuschmelzende Teil des Pumpstengels 6 in die günstigste Lage zu dem aus der Düse des Plasmabrenners austretenden Plasmastrahl 10 gebracht werden. Das Einjustieren ist für den gleichen Lampentyp nur einmal erforderlich. Das Pumprohr 6 ist mit dem druckdicht in den Druckkessel eingeführten Stutzen 11 verbunden, über den die Lampe evakuiert und mit dem gewünschten Füllgas versehen wird. Die Öffnung 12 im Druckkessel steht in Verbindung mit einem nach außen ragenden Stutzen, über den der Druckkessel gefüllt und entleert wird. Die in den Druckkessel ebenfalls druckdicht eingeführte Leitung 13 dient der Zuführung des Betriebsgases zum Plasmabrenner. Die elektrischen Zuleitungen zum Plasmabrenner und das evtl. vorgesehene Druckventil sind nicht eingezeichnet.
• Mit 14 ist ein Manometer zur Messung des im Druckkessel herrschenden Gasdruckes bezeichnet.
• In der F i g. 2 sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen wie in der Fig. 1. Die Lampe 15 unterscheidet sich von der Lampe 5 dadurch, daß das Quarzglaspumprohr 16 am Kolben angeschmolzen ist.
• Um die zum Abschmelzen einer Lampe aufzuwendende Zeit zu verkürzen, kann die Zu- und Abfüh- rung der Lampen über Druckschleusen erfolgen. Desgleichen ist auch die Magazinierung der Lampen möglich, so daß eine größere Anzahl von Lampen nacheinander abgeschmolzen werden kann. Beide Maßnahmen verringern auch den Verbrauch an Füllgas für den Druckkessel.
• Bei sehr kleinen Druckkammern ist es auch vorteilhaft, den Plasmabrenner von außen an diese anzuflanschen.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum Verschließen einer mit überdruck gefüllten Lampe durch Abschmelzen des Pumprohres innerhalb einer überdruckkammer, deren Druck größer als oder gleich dem Lampendruck ist, dadurch gekennzeichnet, daß die abzuschmelzende Lampe in der überdruckkammer so justiert wird, daß sich der abzuschmelzende Teil des Pumprohres in geringer Entfernung von der Düse eines Plasmabrenners, aus der der Plasmastrahl austritt, befindet, daß die Lampe mit dem gewünschten Fülldruck versehen wird und nach dem Schließen der Druckkammer der Druck in ihr so erhöht wird, daß er mindestens gleich dem Lampenfülldruck ist, diesen aber vorzugsweise übersteigt, daß der Strom des Betriebsgases durch den Plasmabrenner in Gang gesetzt und der Brenner gezündet wird und daß nach dem Abschmelzvorgang der überdruck aus der Druckkammer entfernt und die Lampe aus ihr entnommen wird.
2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem eine Druckkammer bildenden Druckkessel (1, 2) ein Plasmabrenner (4) und ein justierbarer Halter (7, 8) zur Aufnahme der abzuschmelzenden Lampe (5) angeordnet sind, in den Druckkessel (1, 2) eine mit der Lampe (5) zu verbindende Leitung (11) zum Gasfüllen der Lampe (5) und eine mit dem Plasmabrenner (4) verbundene Leitung (13) zur Zuführung des Betriebsgases eingeführt sind und daß am Druckkessel (1, 2) ein überdruckventil und etwa an der öffnung (12) Zuleitungen und Hähne, z. B. ein Dreiwegehahn, zum Einlassen und Ablassen des Druckgases vorgesehen sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 743 454; USA.-Patentschriften Nr. 2 273 441, 2 902 573, 2960594.