DE1539397C - Verfahren und Vorrichtung zum Evakuieren und Füllen von Leuchtstofflampen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Evakuieren und Füllen von Leuchtstofflampen, bei dem Verunreinigungen aus dem Inneren des Lampenkolbens durch Ausspülen entfernt werden und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Das sogenannte Evakuieren von Leuchtstofflampen bedeutet nicht nur die Entlüftung derselben, sondern eine ganze Reihe von aufeinander abgestimmten Vorgängen. Die gebräuchlichen Verfahrensschritte werden im folgenden aufgezählt:

a) Anschluß der Lampe an das Pumpensystem.

b) Leerpumpen des Innenraumes.

c) »Ausheizen«, d. h. Reinigung der Oberflächen von absorbierten Verunreinigungen, insbesondere von Wasserdampf.

d) Elektrischer Anschluß der Kathode bzw. Kathoden; Aufheizen derselben.

e) Quecksilberzugabe, falls die Lampe Quecksilber enthalten soll. -

f) Einfüllen des Füllgases.

g) Betrieb mit den üblichen und/oder mit größeren Strömen, und_danach eventuell Gaserneuerung.

h) Abtrennen der Lampe von der Pumpe, das sogenannte »Abstechen«.

Diese Vorgänge werden zumeist auf rotierenden Pumpautomaten in mehreren Positionen durchgeführt. Die zuletzt angeführten Vorgänge wurden bei den bekannten Evakuiersystemen zumeist auf folgende Weise gelöst:

An die Bohrungen des ruhenden Ventiltellers wurden separatstehende Vakuumpumpeneinheiten angeschlossen. Zum Absaugen von zwei, eventuell von mehreren Positionen wurde eine gemeinsame Pumpe verwendet.

Der Nachteil dieser Lösungen liegt darin, daß insgesamt die Verwendung von vielen Pumpeneinheiten notwendig ist, was vom Gesichtspunkt der Betriebssicherheit und der Instandhaltung nachteilig ist. Es kann vorkommen, daß das Vakuum irgendeiner Pumpeneinheit schlechter ist, als dasjenige der vorherigen, in welchem Falle in der Leuchtstofflampe eine Rückströmung eintritt, so daß das bereits verhältnismäßig gute Vakuum derselben wieder verschlechtert wird, wobei bei der Rückströmung durch die Rohrleitung verunreinigtes Gas in die Lampe gelangen kann.

Wegen des großen Volumens der Leuchtstofflampe und des großen Strömungswiderstands des erforderlichen dünnen und langen Saugrohres kann das notwendige Vakuum nur nach sehr langer Zeit erreicht werden, was eine Verlängerung der Pumpzeit oder ein Herabsetzen der Lampenqualität zur Folge hat.

Zur Einführung von Edelgas aus den Hochdruckbehältern oder der Edelgasleitung mit einem Enddruck von 2 bis 3 mm wird der Gasdruck schon vor dem ruhenden Ventilteller der Pumpe auf einen Wert von unter 1 at eingestellt.

Im Falle des Brechens der Lampe erhält die zur Lampe gehörende Pumpe und die Leitung Luft, so daß das Vakuum der nächsten eintretenden Lampen so weit verschlechtert wird, daß in einem unvorteilhaften Fall die Lampe selbst bei einem vollen Kreislauf nicht abgesaugt werden kann und daher diese Lampen als zweitklassige Ware oder als Ausschuß zu betrachten sind.

Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens liegt darin, daß, wenn eine gebrochene Lampenstelle oder ein einen Druck von 1 at besitzender Leitungsteil unter die Stelle der Einfüllöffnung gelangt, in das unter verhältnismäßig kleinem Druck stehende Füllsystem Luft eintritt. Das. auf diese-Weise verunreinigte Füllgas gelangt dann in die ansonsten gut evakuierten Lampen und verursacht eine Qualitätsverminderung oder Ausschuß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art anzugeben,

ίο mit dessen Hilfe bei der Herstellung von Leuchtstofflampen die Reinheit des Gases trotz der verhältnismäßig großen Röhrenlänge und des kleinen Durchmessers der Röhre gesichert wird, d. h. ein Teil der an den Pumpenautomaten durchzuführenden Verfahrensschritte verbessert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Lampen in einem Pumpsystem evakuiert werden, dessen Enddruck zwischen 10-^;) und 1 Torr liegt, wobei die zu evakuierenden Lampen an einem an der Vakuumpumpe angeordneten, an sich bekannten Vakuumkessel angeschlossen sind und der unterhalb 10 ⁴ Torr liegende partielle Druck der Verunreinigungen durch ein wiederholtes Spülen mittels Edelgas und/oder Quecksilber gehalten wird, in dem das außer dem Quecksilber eingespeiste Spül- und Füllgas aus einem Füllsystem mit über 1 at liegenden Druck während einer kürzeren Zeit als einem Schrittzyklus des Pumpautomaten, eingespeist wird. Dabei wird das Spül- und Edelgas aus einem Füllsystem von über 1 at Druck derart eindosiert, daß die Gaseinströmungszeit mit der Verdrehgeschwindigkeit des rotierenden Ventiltellers des Pumpautomaten konstant gehalten wird und die Einströmungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von dem gewünsch- ten Füllgasdruck durch den Überdruck des Füllsystems und durch die Regelung von in das System eingesetzten Strömungswiderständen eingestellt wird. Die Vakuumkessel bzw. das Pumpensystem werden bei Bruch einer gepumpten Röhre gegen die einströmende Luft durch in jeder Position eingebaute Rückschlagventile geschützt.

Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienende Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse des Pumpautomaten ein bzw. mehrere Vakuumkessel mit einem Anschluß an dem stehenden Ventilteller vorgesehen sind und daß diese Vakuumkessel mit außerhalb der Pumpautomaten angeordneten Pumpen in Verbindung stehen. Der Druck der Vakuumkessel kann zwischen 10 ^:} und 1 Torr liegen, wobei dieser Druck zweckmäßig mit Roots-Pumpen aufrechterhalten wird.

Die Erfindung wird nachstehend ausführlich. beschrieben:

Basis des Verfahrens bildet die Tatsache, daß die Leuchtstofflampe über den großen Widerstand des aus sonstigen Gründen langen und dünnen Saugrohres während der zur Verfügung stehenden kurzen Zeit nicht auf 10 ⁴ Torr oder auf einen niedrigeren Druck gepumpt werden kann. Im fertigen Produkt besteht aber keine Notwendigkeit für den sehr niedrigen Druck, sondern nur für eine große Gasreinheit während der ganzen Lebensdauer der Leuchtstofflampe. -

Da der Strömungswiderstand des Saugrohres im Bereich der Reibungsströmung wesentlich geringer ist, als im Bereich der molekularen Strömung und mit dem Druck proportional ist, bietet sich eine Möglichkeit dafür, mit der Spülung bzw. mit den SpQ-

lungen durch das Füllgas die notwendige Gasreinheit zu sichern. Das in der Glühlampentechnologie übliche Spülen kann bei Leuchtstofflampen nicht verwendet werden, da dies weder die Kathode noch der Leuchtstoff ohne Schaden ertragen kann.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahrens sind der Druckbereich des Spülens und die Ariyjtendungsart so gewählt, daß sich einerseits der kleine Widerstand der Reibungsströmung bereits geltend macht und andererseits weder die Kathode noch der Leuchtstoff Schaden leiden.

Die Vorbedingung der Anwendbarkeit des Verfahrens ist ein Gaseinlaßverfahren, welches ermöglicht, daß die Gaseinfüllung den Pumpvorgang nur für eine sehr kurze Zeit unterbricht und durch ein System durchgeführt wird, bei welchem eine Gasströmung aus der Richtung der Entladungsröhre nach der Fülleitung nicht möglich ist, ferner ein Pumpverfahren, welches sichert, daß eine Gasströmung aus der Richtung der Pumpe gegen die,Entladungsröhre nicht eintritt.

Beim Pumpvorgang wird so verfahren, daß zweckmäßig zwei bis drei Vakuumkessel Verwendung finden, in denen der notwendige Druck durch Pumpen mit großer Sauggeschwindigkeit, jedoch von einem. ' Druck, der notwendigerweise nicht unterhalb 10 ^:1 Torr liegt, aufrechterhalten wird.

Die Vakuumkessel sind auf verschiedenem, gut bestimmtem Druck gehalten. Die einzelnen Positionen werden immer an jenen Behälter angeschlossen, dessen Druck dem an der betreffenden Position durchzuführenden Vorgang am besten entspricht. Die Vakuumkessel sind zweckmäßig im Gehäuse der Pumpautomaten untergebracht.

Ein derart ausgebildetes Pumpsystem bietet Gewähr dafür, daß von dem Pumpensystem gegen die Lampe keine Strömung erfolgen kann, da mit der an entsprechenden Stellen angewendeten Spülung der Druck in den Lampen auf einem höheren Wert gehalten werden kann, als der Druck des Vakuumkessels.

Dieses System ist von den Fehlern der bekannten Systeme frei, da es nur einige große Pumpen von hoher Betriebssicherheit beansprucht, gegenüber den bekannten Systemen, wo eine große Anzahl von eine geringe Betriebssicherheit besitzenden kleinen Pumpen Verwendung gefunden haben.

Bricht während des Evakuierens eine Leuchtstofflampe, so ist das System von der einströmenden Luft der beim Bruch undicht gewordenen Leuchtstofflampe zu schützen. Zu ähnlichen Zwecken werden im allgemeinen Rückschlagventile verwendet. Werden pro Position besondere Pumpeneinheiten verwendet, so kommt es häufig vor, daß in dem hinter dem Rückschlagventil liegenden Raum der Druck rascher anwächst, als das Ventil in Tätigkeit tritt, so daß der Abschluß überhaupt nicht zustande kommen kann.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der Druck der ein großes Volumen besitzenden Vakuumkessel, die durch Pumpen mit großer Sauggeschwindigkeit evakuiert werden, nicht plötzlich ansteigen, so daß ein betriebssicheres Rückschlagventil zu verwenden ist. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die Verwendung von betriebssicheren Rückschlagventilen nicht nur ermöglicht, sondern auch bedingt. Es würden nämlich ohne Verwendung derselben im Falle von Leuchtröhrenbrüchen die gemeinsamen Vakuumkessel in solchem Maße Luft erhalten, daß auch die Vakuumwerte der in den übrigen Positionen befindlichen Leuchtstofflampen sich verschlechtern würden. Eine beispielsweise Lösung des bei der Erfindung verwendeten Rückschlagventils ist übrigens aus der ungarischen Patentschrift 145 425 bekannt.

Das Spülen und die Füllung mit Edelgas erfolgt durch Schlupfspülen. Dies bedeutet, daß an den

ίο stehenden Ventilteller, zwischen zwei oder.mehreren Betriebsstellungen über eine zu diesem Zwecke aus- . gebildete kleine Bohrung das zum Spülen oder für die Füllung bestimmte Edelgas in die Leuchtstofflampe geleitet wird, und zwar während des Schrittes durch die in den über derselben vorbeibewegten rotierenden Ventilteller gebohrten Löcher. Während der zur Verfugung stehenden sehr kurzen Zeit kann die notwendige Gasmenge derart in die zu füllende Entladungsröhre eingeführt werden, daß in dem

ao unter dem stehenden Ventilteller befindlichen. Abschnitt ein verhältnismäßig hoher, über 1 at liegender Druck erzeugt wird. Damit die zur Spülung und hauptsächlich zur Füllung notwendige geringe Gasmenge innerhalb von engen Druckgrenzen eindosiert werden kann, wird der unter dem stehenden Ventilteller befindliche Leiterteil mit einem kleinen Volumen ausgebildet und zur Verhinderung einer raschen Zuströmung zur Leitung zweckmäßig ein Strömungswiderstand sowie zur Einstellung des entsprechenden Druckes ein regelbares Nadelventil vorgesehen, Die Zeitdauer des Füllens wird infolge der immer gleichen Schrittdauer des Pumpautomaten auf dem gleichen Wert gehalten.
• Durch die entsprechende Bemessung des Strömungswiderstandes und des vor dem rotierenden Ventilteller liegenden Raumes kann erreicht werden, daß im Zeitabschnitt des Durchströmens beim Schlupfspülen die Gasnachströmung'in der Leitung nur eine sehr geringe wird. Die Stillstandszeit während des Pumpens genügt, die aus dem unter dem Strömungswiderstand und dem stehenden Ventilteller befindlichen, ein kleines Volumen besitzenden Teil verbrauchte Gasmenge zu ersetzen und den zur wirksamen Betätigung notwendigen Druck von über 1 at wiederherzustellen.

Statt der Verwendung von Kontakten des Hänge- und Einspannsystems wird zur notwendigen Stromversorgung der zu erzeugenden Gasentladungsröhren, die Stromzuführung mit einem umlaufenden Schienenpaar gelöst, mit dem die seitlich abgebogenen Herausführungsdrähte der Elektroden in Berührung treten.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Evakuieren und Füllen von Leuchtstofflampen, bei dem Verunreinigungen aus dem Inneren des Lampenkolbens durch Ausspülen entfernt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Lampen in einem Pumpsystem evakuiert werden, dessen Enddruck zwi-. sehen 10 ^;l und 1 Torr liegt, wobei die zu evakuierenden Lampen an einem an der Vakuumpumpeangeordneten, an sich bekannten Vakuumkessel angeschlossen sind und der unterhalb' 10-⁴ Torr liegende partielle Druck der Verunreinigungen durch ein wiederholtes Spülen mittels Edelgas und/oder Quecksilber gehalten wird, in dem das außer dem Quecksilber eingespeiste

Spül- und Füllgas aus einem Füllsystem mit über 1 at liegenden Druck, während einer küizercn Zeit als einem Schritlzyklus des Pümpautomaten, eingespeist wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gckennzeichnet, daß das Spül- und Edelgas aus einem Füllsystem von über 1 "al Druck derart eindosiert wird, daß die Gaseirtft'römungszeit mit der Verdrehgcsclnvindigkeit des rotierenden Ventilteller des Pümpautomaten konstant ge- ίο halten wird und die Einströmungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von dem gewünschten Füllgasdruck durch den Überdruck des Füllsystems und durch die Regelung von in das System eingesetzten Strömungswiderständen eingestellt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumkessel bzw. das Pumpsystem im Falle eines Bruchs der gepumpten Entladungsröhre gegen die einströmende Luft durch positionsweise eingebaute Rückschlagventile geschützt werden.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse des Pumpautomaten ein bzw. mehrere Vakuumkcssel mit einem Anschluß an den stehenden Ventilteller vorgesehen sind und daß diese Vakuumkessel mit außerhalb der Pumpautomaten angeordneten Pumpen in Verbindung stehen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Vakuumkessel von 1 bis K) ^:! Torr Druck und diesen Druck aufrechterhaltende Pumpen vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung des Drehkranzes an dem zwischen dem Ventilteller und der zu evakuierenden Entladungsröhre liegenden Abschnitt ein Rückschlagventil enthält.