DE1902170A1 - Bogenentladungslampe mit ueber Bandleiter an Zufuehrungen angeschlossenen Elektroden - Google Patents

Description

Düsseldorf, 16. Januar 1969 Dlpl-Ing. Klaus Neubecker

Patentanwalt
4 Dücssidorf-Eller

Am StraussBnkrauz 53, Telefon 212652

WE 38,360
6873

Westinghouse Electric Corporation
Pittsburgh, Pa. , V. St. A.

Bogenent1adungslampe mit über Bandleiter an Zuführungen angeschlossenen Elektroden

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bogenentladungslampe (short-arc lamp) mit einem mittleren bauchigen Kolbenbereich aus Quarz und einem Paar sich von gegenüberliegenden Seiten des mittleren Kolbenbereiches aus erstreckenden Armen, in denen in den mittleren Kolbenbereich ragende Elektroden untergebracht sind, die über geeignete Bandleiter mit Zuführungen, die an den dem mittleren Kolbenbereich abgewandten Enden der Arme liegen, in Verbindung stehen.

In Bogenlampen dienen Dichtungen mit bandförmigen Leitern (ribbon seal) dazu, den Strom von den Zuführungen zu den zugehörigen Elektroden zu leiten. Häufig wird ein kleines Gebiet dieser bandförmige Leiter aufweisenden Dichtungen, aufgrund des Lampenaufbaus oder auch infolge der Verwendung der Lampe, dem

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Angriff von Luft ausgesetzt. Die in der Dichtung befindlichen bandförmigen Leiter sind stets sehr?»dünn und haben üblicherweise eine Stärke von weniger als 5O/U (0,002 Inch)« Bei Betrieb der Lampe wirkt auf den dem Luftangriff ausgesetzten Teil der bandförmigen Leiter in vielen Fällen eine Temperatur ein, die hoch genug ist, um den bandförmigen Leiter oxydieren zu lassen. Diese Oxydation schreitet während der Betriebszeit der Lampe weiter fort, bis sie sich nach einer gewissen Zeit vollständig durch den bandförmigen Leiter gefressen hat und damit den Leiter unterbricht und einen Ausfall der Lampe hervorruft. Die erhebliche Herabsetzung der Lebensdauer einer Lampe infolge durch ™ Oxydation hervorgerufener Störungen stellt ein Problem dar, das im Hinblick auf die Schaffung von Bogenlampen langer Lebensdauer gelöst werden muß.

Es ist versucht worden, dieses Problem durch Verwendung von Glasloten und weiteren Materialien zu lösen, mit denen die Enden der Dichtungen mit den bandförmigen Leitern as der Stelle der Ver-. bindung mit den Zuführungen gegenüber der Atmosphäre abgedichtet werden sollten. Obwohl diese ferbindttBgsstelle ebenso wie die nach außen ragenden Teile der Dichtung mit den bandförmigen Leitern zunächst vollständig von der umgebenden Atmosphäre abgedichtet werden, kommt es durch den Betrieb der Lampe, insbesondek re beim Ein- und Ausschalten, infolge des sehr hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten der meisten dieser Materialien bei der Ausdehnung und Kontraktion zu einer Lockerung des Dichtungsmittels, und das Material ist dann bestrebt, sich selbst aus einem vor der Verbindungsstelle liegenden Hohlraum heraus- und von dem bandförmigen Leiter wegzudrängen, so daß es dort anschließend durch Luft ersetzt werden kann, die die sehr dünnwandigen bandförmigen Leiter nach einer gewissen Zeit angreift.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist daher die Schaffung einer Quarz-Bogenlampe mit einer luftdichten Abdichtung des Gebietes, in dem die Zuführungen und die zugeordneten bandförmigen Leiter miteinander verbunden sind, und bei der damit eine Oxydation der abgedichteten bandförmigen Leiter vermieden wird*

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Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Bogenentladungslampe der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Stelle der Verbindung der bandförmigen Leiter mit den Zuführungen von einem keramischen,, als Dichtung wirkenden Gemisch umgeben und eingeschlossen ist, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient gleich oder kleiner als der Wärmeausdehnungskoeffizient des Quarzes ist.

Die Erfindung wird nachstehend zusammen mit «eiteren Merkmalen anhand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit der zugehör igen Zeichnung erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 eine Teil-Seitenansicht der einen der beiden

Hälften einer. Quarz-Bogenlampe, wobei ein Teil des die erfindungsgemäße Abdichtung aufweisen-' den Endes weggebrochen ist;

Fig. 2 einen Querschnitt durch Fig. 1 längs der Linie

Il-II;

Fig. 3 einen Querschnitt durch Fig. 2 längs der Linie

IH-IIIi und

Fig. 4 eine Stirnansicht eines Armes der Bogenlampe,

bei dem ein Teil des Dichtungsgemisches weggebrochen ist.

Mit den Fig. 1 und 2 ist der Einfachheit halber jeweils nur eine der beiden einander entsprechenden Hälften einer erfindungsgemäß aufgebauten, allgemein mit IO bezeichneten Bogenentladungslampe wiedergegeben. Diese Bogenentladungslampe IO weist einen mittleren, kugelförmigen oder bauchigen gläsernen und vorzugsweise aus Quarz bestehenden Kolbenbereich 12 auf, der normalerweise eine zur Aufrechterhaltung eines Lichtbogens geeignete Quecksilber- oder Xenonatmosphäre (statt der jedoch auch jede andere zur Auf-

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rechterhaltung eines Lichtbogens geeignete Atmosphäre infrage

einschließt ·

kommt)/und in den einander gegenüberliegend angeordnete Elektroden 14 ragen. Die Elektroden 14 sind in einander gegenüberliegenden Armen 16 angeordnet, die als wesentliche Bestandteile ein äußeres hohles Quarzelement 18 und einen verhältnismäßig massiven inneren dübeiförmigen Quarzeinsatz 20 aufweisen. Die Elektroden 14 sowie Zuführungen 22 greifen in entsprechende, in dem Einsatz 20 vorgesehene schlitzartige Ausnehmungen 24 ein. Über Bandleiter 26 sind die Elektroden 14 mit ihren&ugehörigen Zuführungen 22 elektrisch verbunden, wie das im einzelnen in der US-Patentschrift 2 682 009 beschrieben wird. Die Bandleiter 26 weisen jeweils zwei Endabschnitte 28 auf, deren Stärke etwa 50/ü (0,002 Inch) betragen kann. Die beiden Endabschnitte 28 eines Bandleiters 26 sind durch ein Zwischenstück 30 miteinander verbunden, dessen Stärke etwa 15/u (0,0006 Inch) beträgt, wobei die stärker ausgebildeten Endabschnitte 28 die Verbindung des Bandleiters 26 mit der Elektrode 14 bzw. der Zuführung 24 herstellen. Der leistenartige Vorsprung, der sich in dem Gebiet der Überlappung der Endabschnitte 28 sowie des Zwischenstückes 30 ergibt, ist durch eine dünne, dort angeschweißte und eine ähnliche Stärke wie das Zwischenstück 30 aufweisende Lasche 32 aus Molybdän oder einem anderen geeigneten Material abgedeckt.

Es hat sich gezeigt, daß sich in dem einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzenden Glaswerkstoff wie Quarz Sprünge ausbilden, wenn es auf einen leistenartigen Vorsprung der vorstehend erwähnten Art aufgeschmolzen wird, der mehr als 25/ü (O,001 Inch) tief ist. Da der durch die Verbindung des Zwischenstückes 30 und der Endabschnitte 28 des Bandleiters 26 gebildete leistenartige Vorsprung bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel tiefer als 25 /i (0,001 Inch) ist, findet die Lasche 32 Verwendung, die für einen allmählichen übergang sorgt und als Polster wirkt, so daß die Bildung von Sprüngen in dem Glasmaterial

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mit niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten an der Stelle des leistenartigen Vorsprunges verhütet wird. Um die Bandleiter 26 in dem Arm bzw. den Armen 16 in ihrer Lage zu sichern, ist das äußere zylindrische Quarzelement 18 auf den inneren dübelartigen Quarzeinsatz 20 durch Erhitzung auf eine zur Verformung geeignete Temperatur aufgeschmolzen.

Fig. 3 zeigt in vergrößertem Maßstab einen Querschnitt durch den Arm 16 der Fig. 2 an der Stelle, an der sich das Zwischenstück und die übergreifende Lasche 32 überlappen. Wenn das äußere zylindrische Element 18 in diesem Überlappungsbereich des Bandleiters 26 auf den Quarzeinsatz 20 aufgeschmolzen wird, so ergibt sich an der Außenseite übereinstimmend mit den Überlappungsstellen jeweils eine Erhebung 34 (Fig. 1,3).

Die kritischen Stellen, an denen es zu der oben erwähnten Oxydation kommen kann, wenn die Enden der Arme 16 nicht ausreichend abgedichtet sind, werden von dem Bereich des Endabschnittes 28, der das Ende des Einsatzes 20 überdeckt, sowie von den Fugen zwischen und um die Verbindungsstelle 36 gebildet, wo der Bandleiter 26 in den in Nähe der Enden des Zwischenstückes 30 und der Molybdänlasche 32 befindlichen Saum zwischen dem Einsatz 20 und dem äußeren zylindrischen Element 18 eintritt. Erfindungsgemäß wird vorgesehen, ausgehend von einem Ausdehnungskoeffizienten für Quarz von etwa 5 χ 10 , an den Enden der Arme 16 eine gute Abdichtung zu erzielen, indem ein Dichtungswerkstoff verwendet wird, dessen Ausdehnungskoeffizient annähernd die gleiche Größe wie der Ausdehaiungskoeffizient von Quarz hat oder vorzugsweise gerade etwas kleiner als der Koeffizient von Quarz ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung stellt ein Gemisch von Lithiura-Aluminium-Si licät^ulver,, wie es beispielsweise von der -ftef«factories Division der Carborundum Corporation unter dem Mandelsna-

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men "LITHAFRAX" hergestellt wird, ein geeignetes Ausgangsmaterial dar. Das gebrannte und gemahlene Lithium-Aluminium-Silicat-Pulver'... wird mit einer kleinen Menge eines Bindemittels wie beispielswei_r se Platinfarbe (platinum paint), Natriums!1icat, Kaliumsilicat, . Nitrozellulose ο. dgl. gemischt. Menge und Art des erforderlichen Bindemittels sind nicht kritisch, vorzugsweise soll das Bindemittel jedoch ausreichen, dem Gemisch eine pastenartige Konsistenz zu verleihen. Im übrigen wird Platinfarbe bevorzugt. Zur Abdichtung der Lampe wird eine kleine Menge des Bindemittels allein in einen vor der Verbindungsstelle 36 liegenden Hohlraum 38 eingebracht, um dort die Abdichtung mittels eines Pulver^Bindemittel-Gemisches 40 vorzubereiten. Anschließend wird der Hohlraum 38 mit dem aus dem Lithium-Aluminium-Silicat-Pulver und Bindemittel bestehenden Gemisch 40 aufgefüllt. Hierauf wird das Gemisch 40 kurzzeitig mittels eines Aufheizrohres (heat gun) erwärmt, so daß es zu einer teilweisen Abbindung des Dichtungsmittels kommt und damit ein Herausfallen aus der Lampe verhindert wird. Bei Inbetriebnahme der Lampe bindet das Dichtungsmittel dann vollständig ab.

Die Wärmeausdehnungskoeffizienten für das Lithium-Aluminium-Sili^

-7 cat-Pulver liegen innerhalb eines Bereiches von -5 χ 10 bis

-7
+ 3 χ 10 und damit geringfügig unter dem Wert des Wärmeausdeh^· nungskoeffizienten von Quarz. Bei Betrieb der Lampe wird das Dich" tungsmittel nicht abwechselnd zusammengedrückt und aus dem Hohl·* raum 38 herausgedrängt, so daß Luft zu dem Bandleiter 26 gelan^ gen und dort eine Oxydation hervorrufen könnte, wie das für andere Materialien mit hohem Wärmeausdehnungskoeffizienten der ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte Lampen wurden bei Temperaturen über 300° € betrieben, und nach 1200 Betriebsstunden trat dabei weder sine Störung auf noch konnte Oxydation festgestellt werden»

Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, verwendet die Lampe aaach der vorliegenden ür£ ladung eime jybdißli&ung fltr toandförjaige leiter,, die unabhängig von der Art der Werwendung der jLampe dafür sorg**

die bandförmigen Leiter nicht der Einwirkung von Luft ausgesetzt werden, und die außerdem das Auftreten jeglicher Oxydation der Bandleiter verhindert, die sonst nach einer gewissen Zeit eine Störung der Lampe verursachen könnte. Mit bandförmigen Leitern versehene Lampen, wie sie der Erfindung zugrunde liegen, können daher eine längere Lebensdauer erhalten, da das Dichtungsmittel nicht mehr infolge der allgemein sehr hohen Ausdehnungskoeffizienten aus dem Dichtungshohlraum heraus- und von den bandförmigen Leitern weggedrängt und dann durch Luft ersetzt werden kann.

Patentansprüche:

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Claims (3)

Patentanspruch e

1. Bogehentladungslampe mit einem mittleren bauchigen Kolbenbereich aus: Quarz und einem Paar sich von gegenüberliegenden Seiten des mittleren Kolbenbereiches aus erstreckenden Armen, in denen in den mittleren Kolbenbereich ragende Elektroden untergebracht sind, die über geeignete Bandleiter mit Zuführungen, die an den dem mittleren Kolbenbereich abgewandten Enden der Arme liegen, in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelle (36) der Verbindung der bandförmigen Leiter (26)

k mit den Zuführungen (22) von einem keramischen, als Dichtung wirkenden Gemisch (40) umgeben und eingeschlossen ist, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient gleich oder kleiner als der Wärmeausdehnungskoeffizient des Quarzes ist.

2. Bogenlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das als Dichtung wirkende Gemisch (40) ein Lithium-Aluminium-SiIicat-Pulver und ein Bindemittel enthält.

3. Bogenlampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel Platinfarbe (platinum paint), Natriumsilicat, Kaliumsilicat oder Nitrozellulose ist.

KN/gb 3

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