DE2001425B2 - Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Entladungslampe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Entladungslampe mit einem keramischen Lampenkolben, der an mindestens einer Kolbenöffnung eine innerhalb der Öffnung angeordnete keramische Innenscheibe, eine in bezug auf die Öffnung größere keramische Außenscheibe und eine zwischen diesen Scheiben vorgesehene Schmelzscheibe aus einer Dichtungsmasse mit einem niedrige-

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ren Erweichungspunkt als die beiden Scheiben und der Lampenkolben aufweist und mindestens einer in den Scheiben und der Schmelzscheibe ausgebildeten Durchbrechung zum Durchführen eines Siramzuftihrungselementes, wobei man die Schmelzscheibe und die Außenscheibe auf die Stromzuführung auffädelt, die Stromzuführung in die Kolbenöffnung einführt und sodann die Dichtungsmasse nach Erhitzen über den Erweichungspunkt durch Aufeinanderdrücken von Außen- und Innenscheibe radial zum Fließen bringt, worauf diese teilweise in die am Umfang des Stromzuführungselementes freien Ringspalte gequetscht wird.

Bei einer bekannten, nach einem derartigen Verfahren hergestellten Entladungslampe (vgl. BE-PS 7U 754) ist die innerhalb der Kolbenöffnung angeordnete Innenscheibe in einem eigenen Arbeitsgang bereits fest in die Kolbenöffnung eingesetzt, bevor in einem weiteren Arbeitsgang die Schmelzscheibe und die größere Außenscheibe vor der Kolbenöffnung angeordnet und zum Abdichten der durch die Scheiben in das Kolbeninnere ragenden Stromzuführung erb",·; w..rden. Die In nenscheibe ist in das Kolbenende fest eingesintert, um die spätere Druckbelasuing von außen her über die größere Außenscheibe aufnehmen zu können, mit welcher das radiale Fließen der erweichten, aus einem sogenannten Haftglas bestehenden Dichtungsscheibe bewirkt wird. Das vorherige feste Einsintern der Innen scheiben in die Kolbenöffnungcn bringt verschiedene Nachteile. Die bnenscheiben müssen in ihrem Außendurchmesser durch exaktes Rundschleifen sehr genau dem notwendig ebenfalls sehr maßhaltigen Innendurchmesser des Lampenkolbens angepaßt werden. Außer dem hierdurch bedingten beträchtlichen Arbeitsaufwand ist vor dem eigentlichen Abschließen des Kolbens noch der weitere Arbeitsgang des vorherigen Einsinterns der Innenscheiben erforderlich. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß die Durchbrechung in der Innenscheibe /um Durchführen des Stromzuführungselementes eine mindestens dem Außendurchmesser der auf die Stromzuführung gewickelten Elektrode entsprechende Größe aufweisen muß, da sonst die Stromzuführung nicht mit der Elektrode voraus durch die festeingesetzte Innenscheibe gesteckt werden könnte. Die im Durchmesser vergleichsweise große Durchtrittsbohrung führt dazu, daß auch das Stromzuführungsclement einen entsprechend großen, dem Bohrungsdurchmesser angenäherten Durchmesser hat. Bei den auftretenden hohen Temperaturdifferenzen können dabei die Dichtprobleme nur dann einigermaßen beherrscht werden, wenn für die Stromzuführung ein Metall gewählt wird, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient äußerst genau demjenigen der beiden keramischen Scheiben und der Dichtungsmasse entspricht.

Die Dichtungsmasse, aus welcher die Schmelzscheiben bei der vorbekannten Entladungslampe gebildet sind, setzt sich aus mindestens fünf Komponenten, nämlich AhOj, CaO, MgO, BaO und BjOj zusammen. Sie kann darüber hinaus auch noch S1O2, K2O und Na2O enthalten.

Es sind ferner Dichtungsmassen zum Herstellen von Schmelzdichtungen an Gegenständen aus Aluminiumoxyd enthaltenden Materialien oder aus hitzebeständigem Metall bekannt (vgl. GB-PS I 019 821), die nur aus den Bestandteilen CaO, MgO und S1O2 zusammengesetzt sind. Der SiO2-Anteil beträgt bei diesen Massen zwischen 25 und 60% des Gesamtgewichtes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Entladungs-

lampe der eingangs beschriebenen An zu schaffen, mil dem derartige Lampen einfacher und billiger gefertigt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß man mit der Stromzuführung die zuvor ebenfalls auf diese aufgefädelte Innenscheibe sowie die Schmelzscheibe jeweils mit Spiel in die Kolbenöffnung einführt und nach Erweichen der Schmelzscheibe die Innerischeibe vom Kolbeninneren her gegen die gleichzeitig fest von außen an die Kolbenendfläche angepreßte Außenscheibe drückt, worauf die Dichtungsmasse auch in den /wischen der Innenscheibe und der Kolbenöffnung vorhandenen Ringspalt gequetscht wird. Bei dieser Methode werden sowohl die Innenscheibe als auch is die Außenscheibe zusammen mit der Stromzuführung in einem ein/igen Arbeitsgang am Kolbenende dicht befestigt. Das bei der Herstellung der vorbekannten Entladungslampen erforderliche vorherige feste Einsetzen der Innenscheiben ist nicht mehr erforderlich. Des weiteren muß die Innenscheibe wie auch die Kolbenöffnung bei dem neuen Verfahren im Durchmesser nicht mohr form- und maßgenau passend bearbeitet sein. Die Stromzuführung kann ebenso wie die Durchbrechungen in der Innen- bzw. Außensc'_eibe und der Schmelzscheibe mit jeweils erheblich kleinerem Durchmesser im Vergleich zur vorbekannten Bauart ausgeführt werden, da die lichte Weite der Durchbrechung nicht mehr mindestens so groß wie die Außenabmessung der Elektrode sein muß. Auf Grund der sehr viel kleineren Querschnitte der Bohrungen bzw. der Strom-/uführungen kann der Wärmeausdehnungskoeffizient des Materials der Stromzuführung von demjenigen der Innen- und Außenscheibe auch etwas stärker abweichen, ohne daß bei den auftretenden hohen Temperaturdiffcrenzen Undichtigkeiten am Kolbenende zu befürchten sind. Hierdurch steht für die Stromzuführungen eine größere Werkstoffauswahl zur Verfugung.

In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht die dabei verwendete Dichtungsmasse zweckmäßig aus Aluminiunioxyd, Siliziumdioxyd und CaI-ciumoxyci. wobei das Molverhältnis des Calciumoxyds zum Aluminiumoxyd zwischen 3,4 : 1 und 1,8 : I liegt und das Siliziumdioxyd in einem Anteil von bis zu 20 Gewichtsprozent der anderen Bestandteile enthalten ist. Die Dichtungsmasse kann aber auch aus Aluminiumoxyd, Siliziumdioxyd, Calciumoxyd und Magnesia bestehe!., wobei das Calciumoxyd zur Magnesia in einem Molverhältnis von mindestens 10 : 1 vorliegt, das Molverhältnis des Calciumoxyd-Magncsia-Gemisches zum Aluminiumoxyd zwischen 3.4 : I und 1,8 : 1 liegt und das SiliziumdioxyJ in einem Anteil von bis zu 20 Gewichtsprozent der anderen Bestandteile enthalten ist. Ferner kann die Dichtungsmasse Calciumcxyd, Aluminiumoxyd und Siliziumdioxyd in einem Molverhältnis von I : 0,35 : 0,17 enthalten.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist im folgenden an Hand der Zeichnung näher beschrieben. Die Zeichnung zeigt einen Schnitt durch das Ende eines Kolbens einer Entladungslampe, die nach dem neuen Verfahren gefertigt wird.

Der in der Zeichnung dargestellte keramische Lampenkolben 1 aus Aluminiumoxyd weist eine ebene, zur Kolbenachse senkrechte Kolbenendfläche 2 auf. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine einzige aus rundem Draht gefertigte Stromzuführung 5 vorgesehen, die an ihrem ins Kolbeninnere ragende Ende eine Glühwendel trapt. Bei der Fertigung der Lampe wird so verfahren, clnM man auf die Stromzuführung 5, von der entgegengesetzten Seite der Glühwendel her, die in bezug auf die Kolbenöffnung kleinere keramische Innenscheibe 3 und die Schmelzscheibe 6 sowie die in bezug auf die Kolbenoffnun^ größere keramische Außenscheibe 4 auffädelt. Der Außendurchmesser der Innenscheibe 3 ist geringfügig kleiner als der Kolbeninn^ndurchmesser, während die Außenscheibe 4 einen Außendurchmesser hat, der annähernd gleich dem Kolbenaußendurchmesser ist. Die aus den Scheiben 3, 4 und 6 und der Stromzuführung 5 bestehende Baugruppe wird in die Kolbenöffnung so eingeführt, daß die AulJenscheibe 4 gegen die Kolbenfläche 2 anliegt. Die Innenscheibe 3 und die Schmelzscheibe 6 sind danach mit Spiel innerhalb der Kolbenöffnung angeordnet. Die Schmelzscheibe 6 besteht aus einer Dichtungsmasse mit einem niedrigeren Erweichungspunkt als das Material der beiden Scheiben 3 und 4 und des Lampenkolbens 1. Die vorgepreßte Schmelzscheibe 6 kann aus C aO, AIaOi und SiCh im Molverhältnis 1 :0,35 :0,17 bestehen. Wird nun die Außenscheibe 4 gegen die Kolbenendfläche gepreßt und die Innenscheibe 3 vom Kolbeninneren her gegen die Aub**nscheibe 4 gedrückt, so wird die Dichtungsmasse der s'ehmelzscheibe 6 nach Erhitzen über den Erweichungspunkt radial zum .Schließen gebracht. Die Dichtungsmasse wird dabei teilweise in die am Umfang der Stromzuführung 5 zwischen der Stromzuführung und der Innenscheibe 3 bzw. der Außenscheibc 4 freien Ringspalte gequetscht und tritt durch die Scheiben 3 und 4 in diesem Bereich hindurch. Die erweichte Dichtungsmasse strömt ferner auch radial nach außen und wird Jaraufhin gleichfalls in den zwischen der Innenscheibe 3 und der Kolbenöffnung vorhandenen Ringspalt gequetscht. Eventuell vorhandene Spalte zwischen der Außenscheibe 4 und dem Lampenkolben 1 an dessen Kolbenendfläche 2 werden ebenfalls ausgefüllt.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, kann der Druck auf die Innenscheibe 3 dadurch ausgeübt werden, daß an der Stromzuführung 5 ein Querstab 7 angeordnet ist, wobei dann durch Zug an der Stromzuführung 5 nach außen die Innenscheibe 3 gegen die auf die Kolbenendfläche 2 gepreßte Außenscheibe 4 gedrückt wird. Der Druck vom Kolbeninneren her auf die Innenscheibe 3 kann aber auch mit einer besonderen Vorrichtung ausgeübt werden. Die Stromzuführung 5 besteht dann, wenn die Innenscheibe 3 und die Auöenscheibe 4 einen hohen Aluminiumoxydgehalt haben, zweckmäßig aus Niob. Gegebenenfalls kann das Metall der Stromzuführung 5 auch einen niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als beispielsweise Molybdän haben. In diesem Fall wird zweckmäßig die Bohrung in der Innenscheibe 3 von innen her und die Bohrung in der Außevist.heibe 4 von außen her etwas angesenkt.

Mit dem vorbeschriebenen Verfahren können ebenso einfach auch zwei Stromzuführungen an einem KoI-bencnde dicht eingesetzt werden, um beispielsweise eine Zündelektrode zusammen mit einer stromführenden Hauptelektrode an diesem Kolbenende anzuordnen. Es sind ijdiglich zwei Öffnungen in der Innenscheibe 3, der Außenscheibe 4 und der Schmelzsch.fibe 6 aus der Dichtungsmasse vorzusehen. Bei der zur Durchführung des Verfahrens verwendeten, weiver oben beschriebenen Dichtungsmasse kann das Calciumoxyd Mol für Mol durch Magnesia ersetzt werden. Vorzugsweise ist der in der Dichtungsmasse vorhandene Anteil an Magnesia nicht größer als ein Mol Magnesia auf zehn Mol Calciumoxyd.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

2 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Entladungslampe mit einem keramischen Lampenkolben, der an mindestens einer Kolbenöffnung eine innerhalb der Öffnung angeurdnete keramische in nenscheibe, eine in bezug auf die öffnung größere keramische Außenscheibe und eine zwischen diesen Scheiben vorgesehene Schmelzscheibe aus einer Dichtungsmasse mit einem niedrigeren Erweichungspunkt als die beiden Scheiben und der Lampenkolben aufweist, und mindestens einer in den Scheiben und der Schmeizscheibe ausgebildeten Durchbrechung zum Durchführen eines Strom/uführungselementes, wobei man die Schmelzscheibe und die AuBenscheibe auf die Stromzuführung auffädelt, die Stromzuführung in die Kolbenöffnung einführt und sodann die Dichtungsmasse nach Erhitzen über den Erweichungspunkt durch Aufeinanderdrücken von AuQen- und Innenscheibe radial /um Fließen bringt, worauf diese teilweise in die am Umfang Jes Stromzuführungselementes Freien Ringspalte gequetscht wird, dadurch gekennzeichnet, daß man mit der Stromzuführung die ^5 zuvor ebenfalls auf diese aufgefädelte Innenscheibe sowie die Schmelzscheibe jeweils mit Spiel in die Kolbenöffnung einführt und nach Erweichen der Schmelzscheibe die Innenscheibe vom Kolbeninneren her gegen die gleichzeitig fest von außen an die jo Kolbenendfläche angepreßte Außenscheibe drückt. worauf die Dichtungsmasse auch in den zwischen der Innenscheibe und der Kolbenöffnung vorhandenen Ringspalt gequetscht wi^rd.

2. Verfanren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsmasse aus Aluminiumoxyd. Siliziumdioxyd und Calcuimoxyd besteht, wobei das Molverhältnis des Calciumoxyds zum Aluminiumoxyd zwischen 3,4 : 1 und 1,8 : I liegt und das Siliziumdioxyd in einem Anteil von bis zu 20 Gewichtsprozent der anderen Bestandteile enthalten ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsmasse aus Aluminiumoxyd, Siliziumdioxyd, Calciumoxyd und Magnesia besteht, wobei das Calciumoxyd zur Magnesia in einem Molverhäitnis von mindestens 10 : 1 vorliegt, das Molverhältnis des Calciumoxyd-Magnesia-Gemisches zum Aluminiumoxyd zwischen 3,4 : I und 1,8 : 1 liegt und das Siliziumdioxyd in einem Anteil von bis zu 20 Gewichtsprozent der anderen Bestandteile enthalten ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsmasse Calciumoxyd, Aluminiumoxyd und Siliziumdioxyd in einem Molverhältnis von I : 0,35 : 0.17 enthält.