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%/entilanordnung für Maschinen zur automatischen Formung, Evakuierung
und Füllung, von Glüh- oder Entladungslampen Die Erfindung betrifft eine
Ventilanordnung fÜr Maschinen zur automatischen Formung, Evakuierung und Füllung
von Glüh- oder Entladungslampen mit zwei übereinander angeordneten, etwa
kreisscheibenförmigen Platten, von denen die eine an der Maschine fest angeordnet
ist und auf einer Kreislinie verteilt eine Anzahl von mit den Sammelleitungen der
Maschine in Verbindung stehenden Bohrungen aufweist, und die andere mit entsprechend
verteilten, zu den Lampenhaltern führenden Bohrungen versehen und gegenüber der
ersteren drehbar gelagert ist, wobei die nur bei bestimmten Winkelstellungen miteinander
fluchtenden und dazwischen verschlossenen Bohrungen in dicht aufeinandergleitenden,
einander zugekehrten Kreisringflächen an den beiden Platten münden.
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Aus der deutschen Patentschrift 930 942 sowie aus der USA.-Patentschrift
2 113 798 sind automatische Maschinen zum Evakuieren und Gasfüllen von elektrischen
Lampen bekannt. Bei derartigen Maschinen sind die zu entleerenden bzw. füllenden
Glaskörper in der Nähe des Kreisumfanges von kreisseheibenförmigen Platten angeordnet,
und zwar in der Weise, daß sich eine die Lampen tragende Platte auf einer feststehenden
Unterplatte absatzweise bewegt. Dadurch werden nacheinander sämtliche Glaskörper
der Evakuierungs- bzw. Füllungsstation schrittweise zugeführt, welche mit der Vakuumpumpe
bzw. der Gasversorgung in Verbindung stehen.
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Bei diesen Maschinen ist das Problem der Hochvakuumabdichtung zwischen
der feststehenden Platte und der drehbaren, die zu evakuierenden Glasröhrchen tragenden
Platte stets sehr schwer zu lösen. Die Schwierigkeiten ergeben sich, weil das benötigte
Vakuum sehr hoch ist und weil eine der Dichtungsflächen sehr groß und zudem beweglich
sein muß.
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Ein weiteres, bisher nicht bewältigtes Problem erhebt sich in dem
Augenblick, wo die Maschine nicht nur zur Entleerung und Füllung der Glaskörper
verwendet wird, sondern mit der gleichen Vorrichtung die Glaskörper auch geformt
werden. Die dazu erforderliche einseitige Erhitzung der Platten bringt bei den bekannten
Ventilanordnungen solche Schwierigkeiten bei der Abdichtung mit sich, daß bis heute
der gesamte Arbeitszyklus in zwei Maschinen erfolgt, wobei in der einen die Lampen
geformt und in der zweiten Maschine entleert und mit Gas gefüllt werden. Man ordnet
dabei die beiden Maschinen möglichst nahe zueinander an, setzt sie sogar in einigen
Fällen auf einen gemeinsamen Sockel, so daß man scheinbar eine einzige Maschine
hat. Genaugenommen hat man aber immer noch zwei verschiedene, lediglich mechanisch
miteinander verbundene Maschinen, da die auf der einen Maschine geformten Glaskörper
auf die zweite transferiert werden müssen, um dort entleert und mit Gas gefüllt
zu werden. Auch in dem Fall, daß der Transport von der einen Maschine auf die andere
nicht von Hand, sondern mittels einer automatischen Transportvorrichtung erfolgt,
sind die beiden Maschinen doch immer voneinander getrennt.
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Um eine Abdichtung zu erzielen, werden die beiden Platten in den bekannten
Vorrichtungen aus gehärtetem Sonderstahl hergestellt. Diese beiden Platten müssen
manchmal monatelang gelagert werden, bis sie endlich auf den erforderlichen, sehr
hohen Präzisionsgrad ausgerichtet werden können. In manchen Fällen läßt man die
Platten auch noch längere Zeit auf- bzw. gegeneinander rotieren, damit sie sich
einander anpassen.
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Im Fall einer Dichtung mit großen Dimensionen, wie sie eben für eine
automatische Maschineneinheit erforderlich ist, welche elektrische Lampen gleichzeitig
formen, entleeren und mit Gas füllen kann, wurde bisher mit solchen Platten, trotz
der kostspieligen Bearbeitung keine zuverlässige Abdichtung erzielt. Der Grund dafür
war einmal eine gewisse, durch den Antrieb der Platte entstehende elastische Verformung
und dann auch ein durch die notwendige ungleichmäßige Erhitzung entstehendes Verziehen
der Dichtungsflächen.
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Mit der vorliegenden Erfindung sollen die angeführten Nachteile behoben
und eine bei jeder beliebigen Arbeitsweise zuverlässige Hochvakuumabdichtung geschaffen
werden, die zudem billiger herzustellen
ist. Dies erfolgt erfindungsgemäß
bei Ventilanordnungen der eingangs genannten Art dadurch, daß in der Kreisringfläche
der fest angeordneten Platte in einem ringförmigen Kanal zwei übereinanderliegende
Dichtringe eingepaßt sind, von denen der an der Kanalsohle angeordnete Dichtring
aus einem elastischen Material und der darüber angeordnete Dichtring aus einem Kunststoff
mit geringem Reibungskoeffizienten sowie großer mechanischer und thermischer Widerstandsfähigkeit
besteht, und daß die Bohrungen der fest angeordneten Platte sich in den Dichtrincren
fortsetzen und einen Rohreinsatz aufweisen, welcher mit der Oberfläche des Dichtrin-Cr
es bündig abschließt. Die Seitenwände des Kanals können als konzentrische Stege
über die Oberfläche des Dichtringes hinaus bis in die zu beiden Seiten der kreisringförmigen
Dichtfläche der drehbaren Platte vor-esehenen konzentrischen Rin-nuten h;neiiiracen,
F C C und in die Ringnuten kann in an sich bekannter Weise eine Dicht- und
Schmierflüssigkeit eingefüllt sein.
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Die beiden Platten können aus gewöhnlichem, ungehärtetem Stahl sein
und gleich nach dem Schmieden ohne Zwischenlagerung endgültig bearbeitet werden.
Fast alle Oberflächen brauchen nur grob bearbeitet zu werden. Die einzige Fläche,
die ausgerichtet werden muß und eventuell verchromt -sein kann, ist die ringförmige
Dichtfläche der unteren Platte, auf welcher der Kunststoffdichtring gleitet und
die Abdichtung herstellt. All diese Vorteile und Vereinfachungen haben eine
weitgehende Verbilligung der Platten und somit der gesamten Maschine zur Folge.
Weiterhin kann die Maschine sehr leicht und rasch in Betrieb gesetzt werden, und
auch ihre Wartung ist sehr vereinfacht.
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Die radikale Verbesserung durch die vorliegende Erfindung besteht
darin, daß nun in befriedigender Weise mit einer einzigen Maschine die Formung der
Lampen, deren Entleerung und Füllung mit Gas vorgenommen werden kann. Man befestigt
das zu einer Lampe zu verformende Glasröhrchen, d. h. den Rohling, im besonderen
Sitz der unteren Platte, welche sich absatzweise dreht und die vollständige Herstellung
der Lampen erlaubt. Die erfindungsgemäße Abdichtung arbeitet auch dann einwandfrei,
wenn die beiden Platten auf Grund einer ungleichmäßigen Erhitzung sich verziehen,
d. h. deformieren. Eine ungleichmäßige Erhitzung erfolgt durch die Heizflammen,
welche unter demjenigen Sektor der Dichtungsfläche bzw. der Platte brennen, in welchem
die Ausformung der Lampen erfolgt.
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Unter Bezugnahme auf das in den Zeichnungen dargestellte Beispiel
wird eine der möglichen Ausführungsforinen der vorliegenden Erfindung näher beschrieben.
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F i g. 1 zeigt im Schnitt eine Hälfte der rotierenden Ventilanordnung
einer automatischen Maschine, auf welcher in einem Arbeitszug die Formung, Entleerung
und Füllung mit Gas von elektrischen Leuchtstoff-und Glühlampen vor sich geht. Um
die Einzelheiten der Ventilanordnung besser ersichtlich zu machen, ist die obere
Platte von der unteren abgehoben dargestellt; F i g. 2 ist ein Detail, welches
die Ventilanordnung fertig montiert und in Arbeitsstellung darstellt; F i
g. 3 stellt die Form des Kunststoffdichtringes und des gleichermaßen geformten,
elastischen Dichtringes dar; F i g. 4 zeigt schematisch den herkömmlichen
mit zwei Maschinen in bekannter Art und Weise erfolgenden Herstellungszyklus; F
i g. 5 zeigt schematisch den in einer einzigen mit der erfindungsgemäßen,
rotierenden Ventilanordnung versehenen Maschine erfolgenden Herstellungszyklus.
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In diesen Zeichnungen ist 1 die obere, feststehende Platte
und 2 die untere, drehbare Platte, die die Glasröhrchen bzw. Rohlinge trägt. Diese
beiden Platten müssen nicht aus hochfestem Stahl sein, sondern können auch aus aewöhnlichem,
ungehärtetem Stahl hergestellt werden, wobei sie nur grob bearbeitet sein können.
Der einzige feinbearbeitete und ausgerichtete Teil ist die ebene, ringförmige Dichtfläche
3. Soll diese ringförmige Dichtfläche 3 einen hohen Härtegrad aufweisen,
so wird sie vor der Feinausrichtung galvanisch, in bekannter Art und Weise mit einer
Chromschicht versehen. Die ebene, ringförmige und ausgerichtete Dichtfläche
3 liegt in der Nähe des Außenrandes auf der Oberseite der drehbaren Platte
2. Durch eine Reihe von Bohrungen 4 (welche im dargestellten Beispiel sechsunddreißig
sind, aber auch mehr oder weniger zahlreich sein können) ist jeder Sitz
5, der das zu verarbeitende bzw. zu verformende Glasröhrchen aufnimmt, mit
einem Rohreinsatz 6 verbunden, welcher zu den Sammelleitungen für die Vakuumanlage
oder für die Gasfüllung führt. Die ringförmige Dichtfläche 3 ist außen vom
konzentrisch zu ihr liegenden Steg 7 umschlossen, der eine Ringnut
8 bildet, die das Öl 9 aufnimmt. Die Dichtfläche 3 weist auch
an der Innenseite einen zu ihr konzentrisch angeordneten Steg 10 auf, welcher
die Ringnut 11 bildet, die das Öl 12 enthält. Das Öl in den
Ringnuten 8 und 11 dient zur Schmierung der Dichtfläche
3 und des Dichtringes 13. Außerdem trägt es in bekannter Weise zur
Abdichtung im Ventil bei.
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Es wird jedoch festgestellt, daß die erfindungsgemäße Ventilanordnung
ihre Abdichtfunktion auch ohne diese öltauchdichtung vollkommen erfüllt.
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Die obere Platte 1 weist längs ihres Außenrandes einen vertikalen,
nach unten gerichteten Steg 14 und konzentrisch zu diesem einen zweiten, vertikalen,
ebenfalls nach unten gerichteten Steg 15 auf, wodurch ein Kanal
27 gebildet ist. Wenn die Ventilanordnung zusammengebaut ist, verlaufen die
Stege 14 und 15
zwischen den Stegen 7 und 10, reichen bis in
die Ringnuten 8 und 11 der unteren Platte und tauchen in das
Öl 9 und 12. Der zwischen den Stegen 14 und 15 gebildete ringförmige
Kanal 27 enthält in seinem oberen Teil den aus elastischem Material bestehenden
Dichtring 16. Dieser Dichtring 16 kann aus Gummi
oder ähnlichen
Materialien gefertigt sein. Unterhalb dieses Dichtringes 16 liegt ein weiterer
Dichtring 13,
der aus einem Kunststoff mit geringem Reibungskoeffizienten,
großer mechanischer und thermischer Widerstandsfähigkeit und geringer Porosität
besteht. Gute Ergebnisse wurden beispielsweise mit Tetrafluoräthylen, Polyamiden,
Polyäthylen usw. erzielt. Sowohl der Dichtring 16 wie auch der Dichtring
13
sind genau so breit wie der von den Stegen 14 und 15
gebildete ringförmige
Kanal 27 und weist die Bohrungen 17 auf, welche in ihrer Anzahl und
in ihren Durchmessern den Rohreinsätzen 6 entsprechen. Der Dichtring
16 kompensiert die elastischen Deformierungen der Ebenen der Dichtfläche
3 und des Dichtringes 13. Diese Deformierungen werden durch die bei
der Montage auftretenden Spannungen sowie
durch die ungleichmäßige,
durch Heizflammen erzeugte und zur Ausformung der Lampen notwendigen Erhitzung der
die Glasröhrchen bzw. Rohlinge tragenden Platte 2 hervorgerufen. Bei den bereits
bekannten Maschinen werden die Lampen bzw. die Rohlinge bei 18 auf die drehbare
Platte 25 montiert; bei Punkt 19 sind sie voll ausgeformt und werden
zum Punkt 20 auf die Platte 26 transportiert. Bei 21 werden dann die Lampen
entleert und eventuell mit Gas gefüllt. Bei der neuen mit der erfindungsgemäßen
Ventilanordnung versehenen Maschine werden die Lampen bzw. deren Rohlinge bei
18' an der drehbaren Platte 22 befestigt; bis zum Punkt 19' werden
sie ausgeformt und vom Punkt 20' bis zum Punkt 21' entleert und mit Gas gefüllt.
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Die Verwirklichung der neuen Ventilanordnung wird also dadurch möglich,
daß zwei Dichtringe gleichzeitig miteinander verwendet werden, wovon einer elastisch
ist und der andere einen aerinaen Reibunaskoeffizienten aufweist. Eine Gummidichtung
allein bewirkt wohl einen guten statischen Verschluß, aber mit ihrem hohen Reibungskoeffizienten
würde sie sich bei einer Bewegung der Dichtungsfläche verziehen, d. h. deformieren
und unwirksam werden. Mit einer Dichtung aus Kunststoff mit geringem Reibungskoeffizienten
kann man wohl bei kleineren, rotierenden oder gleichmäßig erwärinten Ventilen gute
Ergebnisse erzielen, aber eventuelle Unebenheiten der Dichtungsfläche, bewirkt durch
den Druck der beiden Teller aufeinander und durch ungleichmäßige Dehnungen, würde
eine solche Dichtung nicht ausgleichen.
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Die Ventilanordnung erlaubt also eine kompaktere Maschinenbauweise
dadurch, daß das Formen, Evakuieren und Füllen von Glühlampen auf einer einzigen
Platte ausgeführt werden kann. Außerdem gestattet sie eine wesentlich billigere
Herstellung und ist im Betrieb unempfindlicher als die Dichtungs- und Ventilanordnungen
der vorbekannten Maschinen.