DE2144486A1

DE2144486A1 - Brennergehaeuse fuer gasentladungslampen aus lichtdurchlaessigen keramischen werkstoffen

Info

Publication number: DE2144486A1
Application number: DE19712144486
Authority: DE
Inventors: Renke Dipl Phys Dr Brunken; Erwin Daechert
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1971-09-06
Filing date: 1971-09-06
Publication date: 1973-03-15
Also published as: NL7208255A; FR2152556A1; FR2152556B1; GB1360340A

Description

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DEUTSCHE GOLD- UlTD SILBER-SCfIEIDEAlJSTAJ₁T YGiDLiLS ROESSLER 6 Frankfurt am Main, WeissfraaeTistrasse 9

Brenr-ergehäuse für Gasentladungslamper!, aus lichtdurchlässigen keramischen Werkstoffen.

Die Erfindung betrifft ein rohrformiges Brennergehäxise für Gasentladungslampen aus lichtdurchlässigen keramischen Werkstoffen, das in einem oder beiden Gehäuseenden ein aus demselben Werkstoff bestehendes Verschlußteil zur Aufnahme der Elektrodenzufülwung aufweist.

Pur den Bail von Hochdruck-Natriumdampflampen v/erden als Brennergehäuse Rohre aus dichtgesintertem polykristallinen Aluminiumoxid oder Magnesiuiaoxid-Aluminiumoxid-Spinell mit hoher Lichtdurchlässigkeit eingesetzt, da das in anderen Pällen verwendete Quarzglas keine ausreichende Korrosionsbeständigkeit gegenüber der natriumdampfhaltigen Gasatmosphäre bei den Betriebstemperaturen zwischen 700 und 1 500° C beoitst.

Ein grosses Problem bei der Verwendung von Entladungsgefässen aus derartigen keramischen Materialien ist das vakuumdichte Verschliessen der Lampengefässe. Mehrere Methoden sind dazu bekannt, So werden z. B. gemäss DAS 1 218 924 metallische Endkappen mit Hartlot auf die entsprechend metallisierten Keramikteile gelötet. In einem anderen, in der US-Patentschrift 3,428,846 beschriebenen Verfahren werden metallische Endkappen mit Aktivloten mit dem keramischen Gehäuse verbunden. Nach der britischen Patentschrift 1 015 506 geschieht diese Verbindung mit Glasloten. Bekannt ist ausserdem die Verwendung von keramischen Stopfen, die entweder mit einem geeigneten Glaslot nachträglich eingekittet werden (DOS 1 471 379) oder nach der JForagebung des keramischen Rohres eingesetzt und in dieses eingesintert v/erden (DOS 1 639 086).

Allen diesen Verfahren ist gemeinsam, dass viele einzelne Schritte zum Verschliessen der Eritladungsgefässe erforderlich sind, und zv/ar entweder bei der Herstellung der Keramikgehäuse selbst oder bei der darauffolgenden Montage der Natriumdampflampe.

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Auüserdem entstehen stets mehrere zusätzliche Verbindungsstellen, die zu Undichtigkeiten Anlass geben können und damit die Zuverlässigkeit beim Betrieb der Lampe herabsetzen. Das gilt auch für eingesinterte keramische Stopfen, die wegen der bekannten Schwierigkeiten beim Garnieren von Oxidkeramik im allgemeinen nur mit einer zusätzlichen, nachträglich angebrachten Glaslotschicht, an der üebergangssteiie Rohr/ Stopfen gasdicht sind.

Die Erfindung betrifft ein neuartiges rohrförmiges Brennergehäuse für Gasentladungslampen aus lichtdurchlässigen keramischen Werkstoffen, das in einem oder beiden Gehäuseenden ein aus demselben Werkstuff bestehendes Verschlussteil zur Aufnahme der Elektrodenzufuhrung aufweist, und ist dadurch gekennzeichnet, daß das Brenn.ergehäuse einschließlich VerSchlußteil aus einem homogenen..Stück gesintert ist.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Uebergang von der inneren Mantelfläche des Gehäuses zum Verschlußteil verrundet. Das Verschlussteil kann eine zentrale Bohrung für die Elektrodendurchfühnmg auf v/eisen. Das erfindungsgemäße Brennergehäuse besteht vorzugsweise aus polykristallinem transparenten Aluminiumoxid mit einer .Reinheit von mindestens 99,5#-

Zusätzliche Verfahrensschritte zum Einsetzen des Verschlußteiles entfallen damit. Es entsteht auf diese Weise eine sichere, gasdichte Verbindung zwischen Rohr und Verschlußteil. Durch die Verrundung des Ueberganges zwischen Rohr und Verschlußteil wird außerdem eine günstige mechanische Stabilität durch die Vermeidung von Kerbwirkung erreicht, die wegen der starken Belastungen durch die auf den Temperaturwechsel im Lampenbetrieb zurückgehenden mechanischen Spannungen wichtig ist. Auch im Hinblick auf die Korrosion durch die Entladungsatmosphäre ist diese Ausgestaltung günstig.

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In einer besonderen Ausführungsform hat das erfindungsgemäße Brennergehäuse an beiden Seiten homogen versinterte Verschlußteile (vgl. Fig. 1). Bohrungen in den Verschlußteilen dienen zur Aufnahme der Elektrodenzuführungen beim Zusammenbau der Entladungslampe. Bei der Herstellung solcher Brennergehäuse ergaben sich bisher Schwierigkeiten, da ein normalerweise zum Pressen verwendeter Preßkern aus Stahl nicht mehr aus dem Preßling entfernt werden kann. Diese Schwierigkeiten können nach der Erfindung behoben v/erden durch den an sich aus der DAS 1 529 836 bekannten Einsatz eines Preßkerns aus einem Material, das unter Hitzeeinwirkung rückstandsfrei verbrennt, wobei, aber der Preßkern hohl ausgebildet ist und einen Stahleinsatz trägt, der nach dem Pressen entfernt werden kann (Fig.2).

Die Erfindung betrifft somit des v/eiteren ein Verfahren zur Herstellung eines an beiden Enden ein Verschlußteil aufweisenden Brennergehäuses unter Benutzung eines nach der vorzugsweise durch isostatisches Pressen erfolgenden Formgebung beim Sintern rückstandsfrei zersetzlichen Materials als Preßkern. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man bei der Formgebung in dem Preßkern einen vorzugsweise aus Metall bestehenden Innendorn verwendet, .den man vor dem Sintern aus dem Kunststoffpreßkern heraussieht.

Bevorzugt geht man dabei so vor, daß man Keramikpulver in einer isostatischen Verpreßeinrichtung verpreßt, in deren Form als Preßkern ein zentrisch angeordneter erster Runddorn mit zylindrischer Bohrung aus dem durch Erhitzen, gegebenenfalls in Anwesenheit eines sauerstoffhaltigen Gases, rückstandsfrei zersetzlichen Material angeordnet ist, wobei der Außenmantel des Dorns entsprechend den gewünschten Innenabmessungen des Brennergehäuses bemessen ist und in diesem Dorn ein höchstens dem Querschnitt der Elektrodendurchführung entsprechender zweiter Runddorn aus vorzugsweise Metall herausziehbar eingepaßt verläuft, der an beiden Seiten aus dem ersten Dorn herausragt und jeweils nach einer Strecke, welche der gewünschten

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Länge des Verschlußteiles entspricht, in die beiderseitigen Zentrieröffnungen der Form eingreift, daß man nach dem Vorpressen die aus Preßling sowie erstem und zweitem Runddorn bestehende Einheit aus der Form nimmt, den zweiten Runddorn aus dem ersten Runddorn herauszieht, die verbleibende Einheit aus Preßling und erstem Runddorn, gegebenenfalls im 'Luftstrom, bis zur vollständigen Entfernung letztgenannten Doms erhitzt und den verbleibenden Preßling in an sich bekannter Weise sintert.

Vorteilhaft ist die Verwendung eines ersten Doms mit an den Enden gerundet verlaufendem Außenmantel. Als rückstandsfrei hitzezersetzliches Material für den zu entfernerAen Preßkern kann man geeignete Kunststoffe, wie Polymethylmethacrylat oder Polystyrol einsetzen.

Die Erfindung wird im folgenden in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen weiter erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Brennergehäuse mit in den Gehäuseenden befindlichen Verschlußteilen ,

Fig. 2 eine scnematische Darstellung der Preßform einer isostatischen Verpreßeinrichtung zur Herstellung von beidseitig mit Verschlußteilen versehenen Brennergehäusen.

Gemäß Figur 1 weist ein rohrförmiges keramisches Brennergehäuse 1 an seinen Enden je ein Verschlußteil 2 auf, das zentrisch eine Bohrung 3 zur Aufnahme einer Elektrodenzuführung trägt.

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Zur Herstellung eines Brennergehäuses mit in beiden Gehäuseenden befindlichen Verschlussteilen wird in eine in den wichtigsten Teilen in Figur 2 gezeigte isostatische Pressform, bestehend aus ausserem Stützrohr 1, flexibler Pressmatritze 2 und Bodenverschluss 5 ein Kunststoffdorn 4 aus Polystyrol mit eingesetztem Stahldorn 5 angebracht. Der Stahldorn 5 ragt aus dem Kunststoffdorn 4 hervor und greift mit seinem Ende 6 in eine in dem Bodenverschluss 3 befindliche Zentrieröffnung 7 ein. Der freiliegende Teil 8 des Stahldorns entspricht der länge des im Querschnitt reduzierten Teils des herzustellenden Brennergehäuses. Nun wird trockenen, mit Polyvinylalkohol als Bindemittel vorbehandeltes Aluininiuinoxidpulver in den Zwischenraum 9 zwischen flexibler Pressmatritze/und der Dornanordnung 4, 5 eingefüllt. Die Form wird mit dem Verschluss 10 verschlossen und in eine übliche hydrostatische Presse (nicht gezeigt) eingesetzt. Hierauf lässt man einen Druck von ca. 1 000 Atmosphären einwirken.

Nach dem Pressvorgang wird der Pressling wie folgt aus der Form entnommen: Der Verschluss Io wird abgenommen, dann Stützrohr 1 und Pressmatritze 2 zusammen ναι Bodenverschluss 3» Dornanordnung 4, 5 und Pressling abgesogen. Anschliessend wird der Bodenverschluss 3 zusammen mit dem Stahlkern 5 aus der Einheit, gebildet aus Pressling und Kunststoffkern 4> herausgezogen. Der Kunststoffkern 4 verbleibt zunächst im Aluminiumoxid-Pressling. Diese Einheit wird nun im luftstrom erhitzt. Dabei werden Bindemittel und Kunststoffkern rückstandsfrei entfernt. Sodann erfolgt die Sinterung zu transparentem Aluminiumoxid nach bekannten Verfahren durch Erhitzen im V/asserstoffstrom bei Temperaturen oberhalb 1 800° C.

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Claims

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Patentansprüche

Rohrförmiges Brennergehäuse für Gasentladungslampen aus lichtdurchlässigen keramischen Werkstoffen, das in einem oder beiden Gehäuseenden ein aus demselben Werkstoff bestehendes Verschlußteil zur Aufnahme der Klektrodenzuführung aufweist, dadurch gekennzeichnet daß es aus einem homogenen Stück gesintert ist
2. Brennergehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Uebergang von der inneren Hantelfläche des Gehäuses zum Yerschlußteil ve'rrundet ist.
3· Brennergehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Yerschlußteil eine zentrale Bohrung für die Elektrodendurchführung aufweist.
4· Brennergehäuse nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß es aus polykristallinem transparenten Aluminiumoxid mit einer Reinheit von mindestens 99,5 % besteht.
5· Verfahren zur Herstellung eines an beiden Enden ein Verschlußteil aufweisenden Brennergehäuses unter Benutzung eines nach der vorzugsweise durch isostatisches Pressen erfolgenden Formgebung beim Sintern rückstandsfrei zersetzlichen Materials als Preßkern, dadurch gekennzeichnet, daß man bei der Formgebung in dem Preßkern einen vorzugsweise aus Metall bestehenden Innendorn verwendet, den man vor dem Sintern aus dem Kunststoffpreßkern herauszieht.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,- daß man Keramikpulver in einer isostatischen Verpreßeinrichtung • verpreßt', in deren Form als Preßkern ein zentrisch angeordneter erster Runddorn mit zylindrischer Bohrung aus dem durch Erhitzen, gegebenenfalls in Anwesenheit eines

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sauerstoffhaltigen Gases, rückstandsfre? sersetzlichen Material angeordnet ist, wobei der Außenmantel des Doms entsprechend den gewünschten Innenabmessungen des Brennergehäuses bemessen ist und in diesem Dorn ein höchstens dem Querschnitt der Elektrodendurchführung entsprechender zweiter Runddorh aus vorzugsweise Metall herausziehbar eingepaßt verläuft, der an beiden Seiten aus dem ersten Dorn herausragt und jeweils nach einer Strecke, welche der gewünschten Länge des Verschlußteiles entspricht, in die beiderseitigen Zentrieröffnungen der Form eingreift, daß man nach dem Verpressen die aus Preßling sowie erstem und zweiten Runddorn bestehende Einheit aus der Eorm nimmt, den zweiten Runddorn aus dem ersten Runddorn., herauszieht, die verbleibende Einheit aus Preßling und erstem Runddorn, gegebenenfalls im Luftstrom, bis zur vollständigen Entfernung letztgenannten Doms erhitzt und den verbleibenden Preßling in an sich bekannter Weise sintert.
7· Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch die Verwendung eines ersten Dorns mit an den Enden gerundet verlaufendem Außenmantel.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 5-7, dadurch gekennzeichnet, daß man als riickstandsfrei hitzezersetzliches Material Polymethylmethacrylat oder Polystyrol verwendet.

Pfm., 3.9. 1971
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