DE19928996A1 - Lichtbogenrohr und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents
Lichtbogenrohr und Verfahren zu dessen HerstellungInfo
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Abstract
Die Quetschabdichtung für die erste von zwei Molybdänfolien wird nicht durch Hindurchleiten eines inaktiven Gases innerhalb eines Quarzglasrohres wie beim Stand der Technik durchgeführt, sondern so durchgeführt, daß der untere Endabschnitt des Quarzglasrohres (4) abgedichtet wird, und dann ein Quetschdichtungsbestimmungsabschnitt (4b) durch eine Quetschvorrichtung eingeklemmt wird, während Luft innerhalb des Quarzglasrohres von dessen oberem Endabschnitt abgesaugt wird, so daß der Druck innerhalb des Quarzglasrohres auf einem Unterdruckzustand von 100 Torr oder weniger gehalten wird, während der Quetschabdichtungsbestimmungsabschnitt (4b) erwärmt wird. Zur Zeitpunkt des Einquetschens wird daher die Innenwandoberfläche (4c) des auf diese Weise erhitzten Quetschdichtungsbestimmungsabschnitts (4b) an die Seite der Molybdänfolie (12) angezogen, so daß feine konkave und konvexe Abschnitte auf der Grenzfläche zwischen der Molybdänfolie (12) und dem Quarzglasrohr (4) erzeugt werden, so daß die Molybdänfolie und das Quarzglasrohr in Eingriff miteinander gebracht werden, und die Berührungsfläche zwischen diesen Teilen vergrößert wird.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lichtbogenrohr,
welches als Lichtquelle und dergleichen eine Entladungslampe
verwendet, und ein zugehöriges Herstellungsverfahren.
Eine Entladungslampe kann Licht mit hoher Leuchtdichte
ausstrahlen, so daß Entladungslampen in vielen Fällen als
Scheinwerfer für Fahrzeuge, Beleuchtungseinrichtungen für
Geschäfte und dergleichen eingesetzt wurden, sowie für
Außenbeleuchtungen und Straßenbeleuchtungen. Das in Fig. 1
dargestellte Lichtbogenrohr ist als Lichtquelle einer
derartigen Entladungslampe bekannt.
Das Lichtbogenrohr 2 weist ein Quarzglasrohr 4 auf, in dessen
Zentrumsabschnitt ein kugelförmiger Abschnitt 4a vorgesehen
ist, sowie ein Paar von Elektrodenanordnungen 6, die an
beiden Seiten des kugelförmigen Abschnitts 4a innerhalb des
Quarzglasrohrs 4 angeordnet sind. Jede der
Elektrodenanordnungen 6 ist so ausgebildet, daß ein
Elektrodenstab 8, der in den Innenraum (Entladungsraum) des
kugelförmigen Abschnitts 4a vorspringt, mit einem
Leitungsdraht 10 verbunden ist, der von dem Endabschnitt des
Quarzglasrohrs 4 durch eine rechteckige Molybdänfolie 12
vorspringt. Weiterhin ist jede der Elektrodenanordnungen 6
mittels Quetschdichtung durch das Quarzglasrohr 4 an dem
Abschnitt der Molybdänfolie 12 abgedichtet.
Der Ausdruck "Quetschdichtung" in der vorliegenden Anmeldung
bedeutet ein derartiges Abdichtungsverfahren, daß ein
erwärmtes Quarzrohr zusammengequetscht wird, um hierdurch
innerhalb des Quarzglasrohres ein Einführungsmaterial
(Molybdänfolie und dergleichen) einzubetten, welches in dem
Quarzglasrohr vorgesehen ist, und zwar in einem solchen
Zustand, daß das Einführungsmaterial an dem Material des
Quarzglasrohrs anhaftet.
Obwohl die beiden Molybdänfolien 12 hintereinander durch eine
Quetschdichtung abgedichtet werden, wurde herkömmlich der
Quetschdichtungsvorgang für die erste der beiden
Molybdänfolien folgendermaßen durchgeführt.
Wie in Fig. 7 gezeigt ist, wird hierbei die
Elektrodenanordnung 6 von dem einen Endabschnitt des
Quarzglasrohrs 4 eingeführt, damit die Molybdänfolie 12 in
der Nähe des kugelförmigen Abschnitts 4a innerhalb des
Quarzglasrohrs 4 angeordnet wird (Fig. 7(a)). In diesem
Zustand wird ein inaktives Gas wie beispielsweise Argongas,
Stickstoffgas oder dergleichen in das Quarzglasrohr 4
geleitet, um hierdurch die Atmosphäre innerhalb des
Quarzglasrohrs 4 zu verdrängen, und gleichzeitig wird ein
Abschnitt des Quarzglasrohrs 4, der die Molybdänfolie 12
umgibt, durch einen Brenner 20 erhitzt (Fig. 7(b)). Dann
wird das Quarzglasrohr 4 durch eine Quetschvorrichtung 22
zusammengedrückt (Fig. 7(c)), um so die Quetschabdichtung
durchzuführen. Dies führt dazu, daß das in Fig. 7(d)
gezeigte Zwischenprodukt eines Lichtbogenrohrs erhalten
werden kann.
Das voranstehend geschilderte, herkömmliche
Quetschdichtungsverfahren ist so ausgebildet, daß man, um die
Verringerung der Zugfestigkeit der Molybdänfolie (einen Bruch
der Folie) infolge einer Oxidation der Molybdänfolie zu
verhindern, das inaktive Gas in das Quarzglasrohr fließen
läßt, um hierdurch die Luft zu verdrängen, welche die
Oxidation hervorruft. Allerdings wird der Innendruck
innerhalb des Quarzglasrohres 4 zum Zeitpunkt der
Quetschabdichtung annähernd auf Atmosphärendruck gehalten.
Daher werden, wie in Fig. 8 gezeigt, Grenzflächen 12a
zwischen der durch Quetschabdichtung abgedichteten
Molybdänfolie 12 und dem Quarzglasrohr 4 in ebener Form
gehalten, die relativ glatt ist, und der Oberflächenform der
Molybdänfolie 12 entspricht, bevor die Quetschabdichtung
durchgeführt wird.
Allerdings weisen die Molybdänfolie 12 und das Quarzglasrohr
4 einen beträchtlichen Unterschied des
Wärmeausdehnungskoeffizienten auf. Wenn daher die Grenzfläche
12a eine glatte, ebene Form aufweist, und das Lichtbogenrohr
2 leuchtet oder eingeschaltet ist, so kann zwischen der
Molybdänfolie 12 und dem Quarzglasrohr 4 eine Abschälung
auftreten, infolge der Scherbelastung τ, die durch die
Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten hervorgerufen
wird. Wenn eine derartige Abschälung auftritt, so entsteht
die Schwierigkeit, daß ein Leck an dem Lichtbogenrohr 2
auftreten kann, und daher die Lebensdauer des
Lichtbogenrohres relativ kurz ist.
Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der
voranstehend geschilderten Umstände entwickelt, und ein
Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der
Bereitstellung eines Lichtbogenrohres und eines Verfahrens zu
dessen Herstellung, bei welchen das Auftreten einer
Abschälung, welche ein Leck hervorrufen kann, zwischen einer
Molybdänfolie und einem Quarzglasrohr wirksam verhindert
werden kann.
Um die voranstehend geschilderten Vorteile zu erreichen wird
bei der vorliegenden Erfindung die Quetschabdichtung für die
erste der beiden Molybdänfolien nicht wie beim Stand der
Technik dadurch durchgeführt, daß man ein inaktives Gas
innerhalb eines Quarzglasrohrs fließen läßt, sondern wird so
durchgeführt, daß der eine Endabschnitt des Quarzglasrohres
abgedichtet wird, dann die Quetschabdichtung durchgeführt
wird, während Luft innerhalb des Quarzglasrohres von dessen
anderen Endabschnitt abgesaugt wird, so daß der Druck
innerhalb des Quarzglasrohres einen Unterdruck von
vorbestimmter Größe annimmt, und dann wird ein
Quetschdichtungsbestimmungsabschnitt des Quarzglasrohres
erhitzt, wodurch feine konkave und konvexe Abschnitte auf den
Grenzflächen zwischen den Molybdänfolien und dem
Quarzglasrohr ausgebildet werden, die auf diese Weise mit
einer Quetschabdichtung versehen wurden, so daß die
Molybdänfolien und das Quarzglasrohr in gegenseitigen
Eingriff gebracht werden.
Bei der vorliegenden Erfindung zeichnet sich daher das
Lichtbogenrohr gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch aus,
daß in dem Lichtbogenrohr, in welchem ein Paar von
Molybdänfolien mittels Quetschabdichtung an beiden Enden
eines kugelförmigen Abschnitts eines Quarzglasrohrs
abgedichtet werden, die Oberflächenrauhigkeit der
Molybdänfolien an den Grenzflächen zwischen den
Molybdänfolien und dem Quarzglasrohr auf 1 µm eingestellt ist
(Bezugslänge von 0,08 mm), oder mehr, wobei dies die mittlere
Rauhigkeit an zehn Punkten darstellt.
Um ein derartiges Lichtbogenrohr zu erhalten zeichnet sich
das Lichtbogenrohrherstellungsverfahren gemäß der
vorliegenden Erfindung dadurch aus, daß bei diesem Verfahren
in Paar von Molybdänfolien mittels Quetschabdichtung an
beiden Enden eines kugelförmigen Abschnitts eines
Quarzglasrohres abgedichtet wird, durch aufeinanderfolgende
Quetschabdichtung der beiden Molybdänfolien, und
zuerst eine der beiden Molybdänfolien so mittels
Quetschabdichtung abgedichtet wird, daß die erste der beiden
Molybdänfolien in das Quarzglasrohr eingeführt wird, um
hierdurch einen Endabschnitt des Quarzglasrohres abzudichten,
und dann ein Quetschdichtungsbestimmungsabschnitt des Quarzglasrohres durch eine Quetschvorrichtung zusammengedrückt wird, während die Luft innerhalb des Quarzglasrohres von dessen anderem Ende abgesaugt wird, so daß der Druck in dem Quarzglasrohr ein Unterdruck von 100 Torr oder weniger ist, während der Quetschdichtungsbestimmungsabschnitt erhitzt wird.
und dann ein Quetschdichtungsbestimmungsabschnitt des Quarzglasrohres durch eine Quetschvorrichtung zusammengedrückt wird, während die Luft innerhalb des Quarzglasrohres von dessen anderem Ende abgesaugt wird, so daß der Druck in dem Quarzglasrohr ein Unterdruck von 100 Torr oder weniger ist, während der Quetschdichtungsbestimmungsabschnitt erhitzt wird.
Bei der vorliegenden Erfindung ist mit dem Begriff "die
Grenzflächen zwischen den Molybdänfolien und dem
Quarzglasrohr" sowohl die Hauptoberfläche als auch die
rückwärtige Oberfläche jeder Molybdänfolie gemeint, und ist
die Oberflächenrauhigkeit der Endabschnitte jeder der
Molybdänfolien nicht besonders eingeschränkt.
Bei der vorliegenden Erfindung ist das konkrete Verfahren zum
"Abdichten des einen Endabschnitts des Quarzglasrohre" nicht
speziell eingeschränkt. Beispielsweise kann ein Verfahren zum
Erhitzen und Zusammenquetschen des einen Endabschnitts des
Quarzglasrohrs und Wärmeabdichtung durch Schrumpfdichtung
oder dergleichen eingesetzt werden, ein Verfahren zum
Abschließen des einen Endabschnitts des Quarzglasrohrs durch
ein anderes Teil, oder dergleichen.
Da das Lichtbogenrohr gemäß der vorliegenden Erfindung so
ausgebildet ist, daß die Oberflächenrauhigkeit der
Molybdänfolien an den Grenzflächen zwischen den
Molybdänfolien und dem Quarzglasrohr auf 1 µm oder mehr
(Bezugslänge von 0,08 mm) eingestellt ist, wobei dies die
mittlere Rauhigkeit an zehn Punkten ist, kann die
Verbindungsfestigkeit zwischen dem Quarzglasrohr und der
jeweiligen Molybdänfolie ausreichend hoch ausgebildet werden.
Da die Molybdänfolien und das Quarzglasrohr miteinander über
die feinen konkaven und konvexen Abschnitte in Eingriff
stehen, die auf den Grenzflächen ausgebildet werden, und die
Berührungsfläche zwischen den Molybdänfolien und dem
Quarzglasrohr vergrößert ist, kann eine Abschälung zwischen
den Molybdänfolien und dem Quarzglasrohr beim Einschalten des
Lichtbogenrohrs infolge der unterschiedlichen
Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen diesen Teilen
verhindert werden. Daher kann ein Leck des Lichtbogenrohrs
verhindert werden, und dessen Lebensdauer verlängert werden.
Bei dem Lichtbogenrohrherstellungsverfahren gemäß der
vorliegenden Erfindung wird zuerst eine der beiden
Molybdänfolien durch Quetschdichtung so abgedichtet, daß die
erste der beiden Molybdänfolien in das Quarzglasrohr
eingeführt wird, um hierdurch einen Endabschnitt des
Quarzglasrohrs abzudichten, und dann ein
Quetschdichtungsbestimmungsabschnitt des Quarzglasrohrs durch
eine Quetschvorrichtung zusammengedrückt wird, während Luft
innerhalb des Quarzglasrohres von dessen anderem Ende
abgesaugt wird, so daß der Druck innerhalb des
Quarzglasrohres ein Unterdruck von 100 Torr oder weniger
wird, wobei gleichzeitig der
Quetschdichtungsbestimmungsabschnitt erhitzt wird. Das
Lichtbogenrohrherstellungsverfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung hat daher folgende Funktionen und Auswirkungen.
Da der Druck innerhalb des Quarzglasrohrs auf einem
Unterdruck von 100 Torr oder weniger gehalten wird, wird die
Innenwandoberfläche des
Quetschdichtungsbestimmungsabschnitts, der erhitzt wird, an
die Seite der Molybdänfolie angezogen. Wenn daher der
Zusammendrückvorgang in diesem Zustand durchgeführt wird,
bilden sich die feinen konkaven und konvexen Abschnitte auf
den Grenzflächen zwischen den Molybdänfolien und dem
Quarzglasrohr aus. Da die Luft innerhalb des Quarzglasrohrs
von dessen anderem Ende kontinuierlich abgesaugt wird, bis
die Erhitzungs- und Quetschvorgänge beendet sind, kann
darüber hinaus unerwünschtes Gas, welches bei dem
Erhitzungsvorgang von dem inneren Abschnitt des Materials des
Quarzglasrohrs und den Elektrodenanordnungen erzeugt wird,
wirksam abgezogen werden.
Wenn die Oberflächenrauhigkeit der Molybdänfolien an den
Grenzflächen zwischen den Molybdänfolien und dem
Quarzglasrohr auf 1 µm (Bezugslänge 0,08 mm) oder mehr
eingestellt wird, wobei dies die mittlere Rauhigkeit an zehn
Punkten ist, so ist die Oberflächenrauhigkeit der
Molybdänfolien vor der Quetschabdichtung nicht besonders
eingeschränkt. Wenn jedoch die Oberflächenrauhigkeit der
Molybdänfolien selbst auf 1 µm (Bezugslänge 0,08 mm) oder
mehr (mittlere Rauhigkeit an zehn Punkten) eingestellt wird,
so können zusätzlich zur Funktion der Ausbildung der feinen
konkaven und konvexen Abschnitte infolge des voranstehend
geschilderten Herstellungsverfahrens feine konkave und
konvexe Abschnitte noch sicherer auf den Grenzflächen
zwischen der jeweiligen Molybdänfolie und dem Quarzglasrohr
bei dem festgestellten Erzeugnis des Lichtbogenrohres
ausgebildet werden.
Die Erhitzungstemperatur des
Quetschdichtungsbestimmungsabschnitts ist nicht auf eine
bestimmte Temperatur beschränkt, so weit das Quarzglasrohr
geschmolzen werden kann. Da Quarzglas bei etwa 1700°C zu
schmelzen beginnt, kann allerdings, wenn die
Erhitzungstemperatur so eingestellt wird, daß sie im Bereich
von 2000°C bis 2300°C liegt, die Innenwandoberfläche des
Quetschdichtungsbestimmungsabschnitts wirksam an die Seite
der Molybdänfolie durch den Unterdruck angezogen werden. Dies
führt dazu, daß die feinen konkaven und konvexen Abschnitte
sicher auf den Grenzflächen zwischen der jeweiligen
Molybdänfolie und dem Quarzglasrohr ausgebildet werden
können.
Wie voranstehend erwähnt ist bei dem Herstellungsverfahren
für das Lichtbogenrohr das konkrete Verfahren zur Abdichtung
des einen Endabschnitts des Quarzglasrohrs nicht auf ein
bestimmtes Verfahren beschränkt. Wenn jedoch der
Abdichtungsvorgang durch einen provisorischen
Quetschabdichtungsvorgang durchgeführt wird, bei welchem der
eine Endabschnitt des Quarzglasrohrs abgedichtet wird,
während sandwichartig der Teil der Molybdänfolie
eingeschlossen wird, so kann die Positionierung der
Molybdänfolie zum Zeitpunkt der nachfolgend durchgeführten
Quetschabdichtung sicher und exakt vorgenommen werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch
dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus
welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
Fig. 1 eine Schnittansicht eines Lichtbogenrohrs gemäß
einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine vergrößerte Schnittdarstellung des
Lichtbogenrohrs, gesehen von der Richtung eines
Pfeils II in Fig. 1;
Fig. 3 eine Darstellung des ersten
Quetschabdichtungsvorgangs bei dem Verfahren zur
Herstellung des Lichtbogenrohres gemäß dieser
Ausführungsform;
Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung des Abschnitts des
Quarzglasrohrs, der mit IV in Fig. 3(c) bezeichnet
ist;
Fig. 5 eine Mikroskopaufnahme mit einer Darstellung des
Zustands der Grenzfläche zwischen einer
Molybdänfolie und einem Quarzglasrohr an jenem
Abschnitt, bei welchem die erste Quetschabdichtung
bei dem Lichtbogenrohr gemäß dieser Ausführungsform
durchgeführt wurde;
Fig. 6 eine Mikroskopaufnahme mit einer Darstellung des
Zustands der Grenzfläche zwischen einer
Molybdänfolie und einem Quarzglasrohr an jenem
Abschnitt, bei welchem die erste Quetschabdichtung
bei dem herkömmlichen Lichtbogenrohr durchgeführt
wurde;
Fig. 7 eine Darstellung des ersten
Quetschabdichtungsvorgangs bei dem herkömmlichen
Verfahren zur Herstellung des Lichtbogenrohrs; und
Fig. 8 eine ähnliche Darstellung wie in Fig. 2, wobei der
erste Quetschabdichtungsabschnitt in dem
herkömmlichen Lichtbogenrohr gezeigt ist.
Fig. 1 ist eine Schnittansicht, welche ein Lichtbogenrohr 2
gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
und Fig. 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht des
Lichtbogenrohrs, gesehen aus der durch einen Pfeil II in
Fig. 1 bezeichneten Richtung.
Wie voranstehend geschildert besteht das Lichtbogenrohr 2 aus
einem Quarzglasrohr 4, welches in seinem Zentrumsabschnitt
einen kugelförmigen Abschnitt 4a aufweist, und mit einem Paar
von Elektrodenanordnungen 6 an beiden Seiten des
kugelförmigen Abschnitts 4a innerhalb des Quarzglasrohres 4
versehen ist. Jede der Elektrodenanordnungen 6 ist so
ausgebildet, daß ein Elektrodenstab 8 mit einem Leitungsdraht
10 über eine Molybdänfolie 12 verbunden ist. Darüber hinaus
ist jede der Elektrodenanordnungen 6 mittels Quetschdichtung
durch das Quarzglasrohr 4 an dem Abschnitt um die
Molybdänfolie 12 herum abgedichtet.
Jede der Folien 12 des Lichtbogenrohrs 2 gemäß dieser
Ausführungsform wird dadurch ausgebildet, daß man ein
Dotiermaterial zu Molybdän als Hauptbestandteil so hinzufügt,
daß dessen Dicke etwa 20 µm beträgt, und feine konkave und
konvexe Abschnitte auf den Grenzflächen 12a zwischen der
Molybdänfolie 12 und dem Quarzglasrohr 4 ausgebildet werden,
wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Die Oberflächenrauhigkeit
der Molybdänfolie 12 an den Grenzflächen 12a zwischen der
Molybdänfolie 12 und dem Quarzglasrohr 4 ist auf 1 µm
(Bezugslänge 0,08 mm) oder mehr eingestellt, wobei es sich
hier um die mittlere Rauhigkeit an zehn Punkten handelt.
Feine konkave und konvexe Abschnitte werden ebenfalls auf den
Grenzflächen zwischen dem Quarzglasrohr 4 und dem
Elektrodenstab an einem Teil des Elektrodenstabes 8
ausgebildet, welches zusammen mit der Molybdänfolie 12
mittels Quetschabdichtung abgedichtet wurde.
Die beiden Elektrodenanordnungen 6 werden hintereinander
durch Quetschdichtung abgedichtet, und die Quetschabdichtung
für die erste der Elektrodenanordnungen 6 (nachstehend als
"erste Quetschabdichtung" bezeichnet) wird entsprechend dem
in Fig. 3 dargestellten Vorgang durchgeführt.
Zuerst wird, wie in Fig. 3(a) gezeigt, die
Elektrodenanordnung 6 in das Quarzglasrohr 4 eingeführt,
welches durch eine obere und eine untere Einspannvorrichtung
24 gehaltert wird, und zwar von unten aus, damit die
Molybdänfolie 12 in der Nähe des kugelförmigen Abschnitts 4a
angeordnet wird. Dann wird der untere Endabschnitt (ein
Endabschnitt) des Quarzglasrohrs 4 abgedichtet. Diese
Abdichtung wird durch einen provisorischen
Quetschabdichtungsvorgang zur Quetschabdichtung eines Teils
des kugelförmigen Abschnitts 4a vorher durchgeführt, und zwar
so, daß sowohl ein Teil der Molybdänfolie 12 als auch ein
Teil des Leitungsdrahtes 10 sandwichartig durch eine
provisorische Quetschvorrichtung 28 eingeschlossen werden,
während durch einen Brenner 26 ein Abschnitt innerhalb des
Quarzglasrohres 4 erhitzt wird, der einen Kupplungsabschnitt
zwischen der Molybdänfolie 12 und dem Leitungsdraht 10
umgibt.
Dann wird, wie in Fig. 3(b) gezeigt, ein Saugrohr 30 in den
oberen Endabschnitt (den anderen Abschnitt) des
Quarzglasrohres 4 eingeführt, um hierdurch mit dem Absaugen
der Luft innerhalb des Quarzglasrohres 4 zu beginnen.
Durch das Absaugen der Luft wird daher der Druck innerhalb
des Quarzglasrohrs 4 abgesenkt, und in einem
Unterdruckzustand von 100 Torr oder weniger gehalten
(vorzugsweise im Bereich von 0,1 Torr bis 0,01 Torr). In
diesem Zustand wird, wie in Fig. 3(c) gezeigt, die
Quetschabdichtung (endgültige Quetschabdichtung) so
durchgeführt, daß sowohl die Molybdänfolie 12 als auch ein
Teil des Elektrodenstabes 8 sandwichartig von einer
Quetschvorrichtung 34 umschlossen werden, während der
Quetschdichtungsbestimmungsabschnitt 4b des Quarzglasrohrs 4
durch einen Brenner 32 auf eine Temperatur im Bereich von
2000°C bis 2300°C erhitzt wird. Dies führt dazu, daß das in
Fig. 3(d) dargestellte Zwischenprodukt eines Lichtbogenrohrs
erhalten wird.
Fig. 4 zeigt vergrößert den Abschnitt des Quarzglasrohrs,
der mit IV in Fig. 3(c) bezeichnet ist.
Zum Zeitpunkt der endgültigen Quetschabdichtung wird, da der
Druck innerhalb des Quarzglasrohrs 4 auf einem
Unterdruckzustand von 100 Torr oder weniger gehalten wird,
die Innenwandoberfläche 4c des
Quetschdichtungsbestimmungsabschnitts 4b an die Seite der
Molybdänfolie 12 angezogen, und so zu einer unregelmäßigen
Form ausgeformt wird, wie dies in der Figur dargestellt ist.
Wenn das Quarzglasrohr in diesem Zustand zusammengedrückt
wird, werden feine konkave und konvexe Abschnitte auf jeder
der Grenzflächen 12a zwischen der Molybdänfolie 12 und dem
Quarzglasrohr 4 und den Grenzflächen zwischen dem
Elektrodenstab 8 und dem Quarzglasrohr 4 ausgebildet, so daß
man das Lichtbogenrohr erhält, welches die in Fig. 2
gezeigte Schnittform aufweist.
Fig. 5 zeigt vergrößert den Zustand der Grenzfläche 12a
zwischen der Molybdänfolie 12 und dem Quarzglasrohr 4 an
jenem Abschnitt, an welchem die erste Quetschabdichtung
durchgeführt wurde.
In der Figur stellt der bandförmige Abschnitt, der vom
Zentrum der Figur aus nach links und rechts verläuft, die
Molybdänfolie 12 dar, und sind der obere und untere Abschnitt
auf beiden Seiten der Molybdänfolie das Quarzglasrohr 4.
Fig. 6 ist eine vergrößerte Ansicht, ähnlich Fig. 5, und
zeigt das herkömmliche Lichtbogenrohr, wobei der
Vergrößerungsmaßstab der Fig. 5 und 6 gleich ist.
Wie aus dieser Figur hervorgeht, bleiben die Grenzflächen
zwischen der Molybdänfolie und dem Quarzglasrohr bei dem
herkömmlichen Lichtbogenrohr in einer relativ glatten und
ebenen Form, was dem ursprünglichen Oberflächenzustand der
Molybdänfolie entspricht. Wenn daher das Lichtbogenrohr
eingeschaltet wird, kann leicht eine Abschälung zwischen der
Molybdänfolie und dem Quarzglasrohr auftreten, infolge der
Scherspannungen, die durch die unterschiedlichen
Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen diesen Teilen
hervorgerufen werden.
Im Gegensatz hierzu werden, wie in Fig. 5 gezeigt ist, in
dem Lichtbogenrohr 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform
feine konkave und konvexe Abschnitte, deren Größe jeweils
nicht geringer als 1 µm ist, auf jeder der Grenzflächen 12a
zwischen der Molybdänfolie 12 und dem Quarzglasrohr 4
ausgebildet. Weiterhin können mehr als zehn der konkaven und
konvexen Abschnitte in dem Bereich von 0,08 mm Bezugslänge
festgestellt werden, so daß sich die Molybdänfolie 12 und das
Quarzglasrohr 4 im gegenseitigen Eingriff befinden, und die
Berührungsfläche zwischen diesen Teilen vergrößert ist. Dies
führt dazu, daß eine Abschälung infolge von Scherspannungen
wirksam verhindert werden kann, selbst wenn eine Differenz
der Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der Molybdänfolie
12 und dem Quarzglasrohr 4 vorhanden ist.
Der Herstellungsvorgang für das Lichtbogenrohr nach der
Quetschabdichtung der ersten Elektrodenanordnung 6 wird
nunmehr kurz erläutert.
Nachdem die Luft innerhalb des Quarzglasrohrs 4 von dessen
oberem Endabschnitt abgesaugt wurde, werden Chemikalien dem
kugelförmigen Abschnitt 4a zugeführt, und wird die zweite
Elektrodenanordnung 6 so in das Quarzglasrohr 4 eingeführt,
daß ihre Molybdänfolie 12 sich in der Nähe des kugelförmigen
Abschnitts 4a befindet. Daraufhin wird das Gas innerhalb des
Quarzglasrohrs 4 abgezogen, dann wird Xenongas in das
Quarzglasrohr 4 eingefüllt, und wird der Abschnitt in der
Nähe des oberen Endabschnitts des Quarzglasrohres 4 durch
einen Brenner erhitzt und abgedichtet. Dann wird der
Abschnitt des Quarzglasrohres 4, der die Molybdänfolie 12
umgibt, durch einen Brenner erhitzt, und wird der auf diese
Art und Weise erwärmte und erweichte Abschnitt des
Quarzglasrohrs 4 durch eine Quetschvorrichtung eingeklemmt,
um hierdurch eine Quetschabdichtung der Elektrodenanordnung 6
mit dem Quarzglasrohr 4 durchzuführen. Der nicht
erforderliche Abschnitt am oberen Abschnitt des
Quarzglasrohrs 4 beider Elektrodenanordnungen 6, die auf
diese Weise mittels Quetschdichtung abgedichtet wurden, wird
abgeschnitten, wodurch man das Fertigprodukt des
Lichtbogenrohrs 2 erhält.
Wie im einzelnen beschrieben wurde kann, da das
Lichtbogenrohr 2 gemäß dieser Ausführungsform so ausgebildet
ist, daß die Oberflächenrauhigkeit der jeweiligen
Molybdänfolie 12 an den Grenzflächen 12a zwischen den
Molybdänfolien 12 und dem Quarzglasrohr 4 so eingestellt ist,
daß sie 1 µm (Bezugslänge von 0,08 mm) oder mehr beträgt,
wobei dies die mittlere Rauhigkeit an zehn Punkten ist, die
Stärke der Verbindung zwischen dem Quarzglasrohr 4 und der
jeweiligen Molybdänfolie 12 ausreichend hoch ausgebildet
werden. Da die Molybdänfolien und das Quarzglasrohr
miteinander im Eingriff stehen, über die feinen konkaven und
konvexen Abschnitte, die auf den Grenzflächen 12a vorgesehen
sind, und die Berührungsfläche zwischen den Molybdänfolien
und dem Quarzglasrohr groß ist, kann im eingeschalteten
Zustand des Lichtbogenrohres 2 das Auftreten einer Abschälung
zwischen den Molybdänfolien 12 und dem Quarzglasrohr 4
infolge der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten
dieser Teile vorher verhindert werden (hierbei beträgt der
lineare Ausdehnungskoeffizient von Molybdänfolie 50 × 10-7
pro Grad, dagegen jener des Quarzglases 5 × 10-7pro Grad.
Daher kann ein Leck des Lichtbogenrohres 2 verhindert werden,
und dessen Lebensdauer verlängert werden.
Ein Leck des Lichtbogenrohrs 2 kann verhindert werden, wenn
keine Abschälung zwischen der Molybdänfolie 12 und dem
Quarzglasrohr 4 auftritt. Da bei der vorliegenden
Ausführungsform die Elektrodenstäbe und das Quarzglasrohr im
gegenseitigen Eingriff stehen, über die feinen konkaven und
konvexen Abschnitte, die auf den Grenzflächen zwischen diesen
Teilen ausgebildet werden, und die Berührungsfläche zwischen
den Elektrodenstäben und dem Quarzglasrohr vergrößert ist,
kann eine Abschälung zwischen den Elektrodenstäben 8 und dem
Quarzglasrohr 4 infolge der unterschiedlichen
Wärmeausdehnungskoeffizienten dieser Teile ebenfalls vorher
verhindert werden (hierbei weist der lineare
Ausdehnungskoeffizient von Wolfram, aus welchem der
Elektrodenstab 8 besteht, einen Wert von 45 × 10-7 pro Grad
auf). Daher kann noch sicherer ein Leck des Lichtbogenrohrs 2
verhindert werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird bei dem
Herstellungsvorgang für das Lichtbogenrohr 2 die
Quetschabdichtung für die erste der beiden
Elektrodenanordnungen 6 so durchgeführt, daß die
Elektrodenanordnung 6 in das Quarzglasrohr 4 bis zu einer
vorbestimmten Position eingeführt wird, um hierdurch den
unteren Endabschnitt des Quarzglasrohres 4 abzudichten, und
dann der Quetschdichtungsbestimmungsabschnitt 4b durch die
Quetschvorrichtung 34 zusammengedrückt wird, während Luft
innerhalb des Quarzglasrohrs 4 von dem oberen Endabschnitt
des Quarzglasrohrs 4 abgezogen wird, so daß der Druck
innerhalb des Quarzglasrohrs 4 auf Unterdruck von 100 Torr
oder weniger gehalten wird, während der
Quetschdichtungsbestimmungsabschnitt 4b erhitzt wird. Die
feinen konkaven und konvexen Abschnitte können daher auf den
Grenzflächen 12a zwischen der Molybdänfolie 12 und dem
Quarzglasrohr 4 ausgebildet werden. Da die Luft innerhalb des
Quarzglasrohrs 4 ständig von dessen oberem Endabschnitt
abgesaugt werden kann, bis die Erhitzungs- und
Einquetschvorgänge beendet sind, kann darüber hinaus
unerwünschtes Gas, welches bei dem Erhitzungsvorgang von dem
inneren Abschnitt des Materials des Quarzglasrohrs 4 und den
Elektrodenanordnungen 6 erzeugt wird, wirksam entfernt
werden.
Weiterhin kann bei dieser Ausführungsform infolge der
Tatsache, daß die Erhitzungstemperatur des
Quetschdichtungsbestimmungsabschnitts 4b im Bereich von
2000°C bis 2300°C eingestellt wird, was ausreichend höher
ist als die Temperatur, bei welcher das Material zu schmelzen
beginnt (etwa 1700°C), des Quarzglasrohres 4, die
Innenwandoberfläche 4c des
Quetschdichtungsbestimmungsabschnitts 4d wirksam an die Seite
der Molybdänfolie durch den Unterdruck angezogen werden.
Daher können die feinen konkaven und konvexen Abschnitte auf
sichere Weise auf den Grenzflächen 12a zwischen der
jeweiligen Molybdänfolie 12 und dem Quarzglasrohr 4 erzeugt
werden.
Da bei dieser Ausführungsform die Abdichtung des unteren
Endabschnitts des Quarzglasrohres 4 zur Erzeugung des
Unterdruckzustands durch den provisorischen
Quetschabdichtungsvorgang durchgeführt wird, bei welchem der
untere Endabschnitt des Quarzglasrohres abgedichtet wird,
während der Teil der Molybdänfolie 12 sandwichartig
eingeschlossen wird, kann die Positionierung der
Molybdänfolie 12 zum Zeitpunkt der endgültigen
Quetschabdichtung, die danach durchgeführt wird, sicher und
exakt durchgeführt werden.
Wenn bei der Ausführungsform die Oberflächenrauhigkeit der
Molybdänfolien 12 vor der Quetschabdichtung auf 1 µm
(Bezugslänge 0,08 mm) oder mehr eingestellt wird, wobei dies
die mittlere Rauhigkeit an zehn Punkten darstellt, können
zusätzlich zur Funktion der Ausbildung der feinen konkaven
und konvexen Abschnitte infolge des voranstehend
geschilderten Herstellungsvorgangs feine konkave und konvexe
Abschnitte noch sicherer auf den Grenzflächen zwischen der
jeweiligen Molybdänfolie 12 und dem Quarzglasrohr im Zustand
des Fertigprodukts des Lichtbogenrohrs 2 ausgebildet werden.
Claims (5)
1. Lichtbogenrohr, bei welchem ein Paar von Molybdänfolien
durch Quetschabdichtung an beiden Enden eines
kugelförmigen Abschnitts eines Quarzglasrohrs
abgedichtet wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Oberflächenrauhigkeit der Molybdänfolien an
Grenzflächen zwischen den Molybdänfolien und dem
Quarzglasrohr auf nicht weniger als 1 µm (Bezugslänge
0,08 mm) eingestellt ist, wobei es sich um die mittlere
Rauhigkeit an zehn Punkten handelt.
2. Verfahren zur Herstellung eines Lichtbogenrohrs, bei
welchem ein Paar von Molybdänfolien mittels
Quetschabdichtung an beiden Enden eines kugelförmigen
Abschnitts eines Quarzglasrohrs abgedichtet wird, durch
nacheinander durchgeführte Quetschabdichtung der beiden
Molybdänfolien,
dadurch gekennzeichnet, daß
die erste der beiden Molybdänfolien so mittels Quetschabdichtung abgedichtet wird, daß nach dem Einführen der ersten der beiden Molybdänfolien in das Quarzglasrohr, um hierdurch einen Endabschnitt des Quarzglasrohrs abzudichten, ein
Quetschdichtungsbestimmungsabschnitt des Quarzglasrohrs durch eine Quetschvorrichtung eingeklemmt wird, während Luft innerhalb des Quarzglasrohres von dessen anderem Endabschnitt abgesaugt wird, und der
Quetschdichtungsbestimmungsabschnitt so erwärmt wird, daß der Druck innerhalb des Quarzglasrohres ein Unterdruck von nicht mehr als 100 Torr ist.
die erste der beiden Molybdänfolien so mittels Quetschabdichtung abgedichtet wird, daß nach dem Einführen der ersten der beiden Molybdänfolien in das Quarzglasrohr, um hierdurch einen Endabschnitt des Quarzglasrohrs abzudichten, ein
Quetschdichtungsbestimmungsabschnitt des Quarzglasrohrs durch eine Quetschvorrichtung eingeklemmt wird, während Luft innerhalb des Quarzglasrohres von dessen anderem Endabschnitt abgesaugt wird, und der
Quetschdichtungsbestimmungsabschnitt so erwärmt wird, daß der Druck innerhalb des Quarzglasrohres ein Unterdruck von nicht mehr als 100 Torr ist.
3. Verfahren zur Herstellung eines Lichtbogenrohrs nach
Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Oberflächenrauhigkeit der Molybdänfolien an den
Grenzflächen zwischen den Molybdänfolien und dem
Quarzglasrohr vor der Quetschabdichtung so eingestellt
ist, daß sie nicht weniger als 1 µm (Bezugslänge
0,08 mm) beträgt, wobei es sich um die mittlere
Rauhigkeit an zehn Punkten handelt.
4. Verfahren zur Herstellung eines Lichtbogenrohrs nach
Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Erwärmungstemperatur des
Quetschdichtungsbestimmungsabschnitts so eingestellt
wird, daß sie im Bereich von 2000°C bis 2300°C liegt.
5. Verfahren zur Herstellung eines Lichtbogenrohrs nach
Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Abdichtung des einen Endabschnitts des Quarzglasrohres
durch einen provisorischen Quetschabdichtungsvorgang
durchgeführt wird, bei welchem der eine Endabschnitt des
Quarzglasrohres abgedichtet wird, während sandwichartig
das Teil der Molybdänfolie eingeschlossen wird.
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