DE2222454A1

DE2222454A1 - Gekuehlte fuesse fuer hochleistungsentladungslampe

Info

Publication number: DE2222454A1
Application number: DE19722222454
Authority: DE
Inventors: Gerhard Weninger
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1972-05-08
Filing date: 1972-05-08
Publication date: 1973-11-22
Also published as: US3816784A; JPS4948178A

Description

Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH, München

Gekühlte Füße für Hochleistungsentladungslampe *)

Die Erfindung betrifft eine Hochleistungsentladungslampe mit auseinandernehmbarem, flüssigkeitsgekühltem Fuß und flüssigkeitsgekühlter Elektrode, wie es z.B. Xenon-Hochdrucklampen mit mehr als 10 kW Leistungsaufnahme sind.

Es ist bekannt, Elektroden und Lampenfüße von Hochlelstungsentladungslampen durch eine Flüssigkeit zu kühlen. Auch sind einige solcher Lampen zerlegbar.

Die Xenon-Hochdruckentladung al ampe der DT-PS 1 224 405 ist zerlegbar, besitzt aber keine spezielle Kühlung im Bereich der stark beanspruchten Dichtungen, so daß Bleidichtungen verwendet werden müssen. Solche Bleidichtungen werden meist zur Abdichtung bei nicht ausreichend gekühlten Lampenfüßen benutzt. Doch ist die Dichtung wegen der Unelastizität solcher Bleiteile meist nicht ausreichend; außerdem können sie nach dem Zerlegen der Lampe nicht wieder verwendet werden und schmelzen schon ab 327 C, so daß sie für Entladungslampen mit Leistungen über 10 kW kaum in Frage kommen. Die Hochleistungs-Hochdruckentladungslampe der US-PS 3 405 3l4 ist wegen der langen Dichtungsmanschette aus "geeignetem Material" zwischen Entladungsgefäß und Elektrodenanordnung nicht ohne weiteres zerlegbar. In der US-PS 3 543 070 wird eine Hochdruckentladungslampe beschrieben, bei der auch der Teil des Fußes gekühlt wird, der der Entladung zuge-

*) H 01 j 61/52

3098ΐ4?Ο117

,- ORIGINAL INSPECTED

wandt ist. Die Ringdichtung am Entladungsgefäß ist jedoch der Strahlung aus dem Entladungsraum ziemlich ausgesetzt. Außerdem ist die Lampe nicht ohne weiteres zerlegbar, da die Dichtung zwischen Fuß und Entladungsgefäß durch ein Dichtungsmittel erfolgt, das beim Zerlegen und Zusammenbauen weich gemacht werden muß.

In der US-PS 3 3&6 8l4 wird die Dichtung zwischen dem Entladungsgefäß und dem Fuß vor der Strahlung des Entladungsraumes durch einen Tantalring im Entladungeraum geschützt. Bei HochIeistungsentladungsiampen mit Leistungsaufnahmen ab etwa 10 kW ist jedoch dieser Schutz für die in zerlegbaren Lampen verwendbaren elastischen Dichtungeringe nicht ausreichend.

Die Erfindung gibt nun eine Lösung für eine Hochleistungsentladungslarape mit auseinandernehmbarem Fuß an, bei dem alle Teile so gut gekühlt sind, daß handelsübliche und billige Dichtungen mit guten Eigenschaften verwendet werden können.

Die Hochleistungsentladungslampe mit auseinandernehmbarem, flüssigkeitsgekühltem Fuß und flüssigkeitsgekühlter Elektrode ist dadurch gekennzeichnet, daß das Entladungsgefäß und das Elektrodenrohr mit Flanschen ausgestattet sind, die von Teilen des Fußes zusammengepreßt und gehalten sind, der elektrodenseitige Hauptteil des Fußes ein Spannring ist, der der Elektrode abgewandte Hauptteil des Fußes ein Anschlußflansch ist, beide Teile Kanäle besitzen und durch (Spannring-)Rohre miteinander verbunden sind, der elektrodenseitige Teil des Fußes einen Deckel trägt, das in die Elektrode ragende Kühlmittel-Zuführungsrohr im Fuß befestigt ist, die Dichtungs- und Zwischenlegringe, die sich zwischen den Teilen des Fußes befinden, aus elastischem Material bestehen, und daß die Teile des Fußes derart ausgebildet sind, daß die Kühlflüssigkeit durch das Kühlmittel-Zuführungsrohr im Fuß zur Elektrodenspitze strömt, von der Elektrodenspitze kommend durch die Kanäle im Anschlußflansch radial nach außen gelangt, durch (Spannring-)Rohre zum Spannring fließt, durch diesen strömt, durch (Spannring-)Rohre zum Anschlußflansch zurückfließt und in diesem durch Kanäle zum Auelaßrohr gelangt.

309047/0117

In einer Ausführungsform des Fußes besitzt der Anschlußflansch Kanäle, die Verbindungen zu den Spannringrohren und zum Spannring herstellen und die in den Raum zwischen Elektrodenrohr und Kühlraittel-Zuführungsrohr münden und Kanäle, die ebenfalls Verbindungen zu den Spannringrohren und zum Spannring herstellen, aber in einen Abfluß-Ringkanal im Anschlußflansch münden. Die zweitgenannten Kanäle sind deshalb etwas weiter in Achsennähe angebracht als die erstgenannten. In den Abfluß-Ringkanal mündet auch der Abflußkanal, der eine Verbindung zum Auslaßrohr herstellt. Damit beim Zurückströmen vom Spannring über die Spannringrohre und den Anschlußflansch die Kühlflüssigkeit vom Abfluß-Ringkanal nicht wieder zurück in den Raum zwischen Elektrodenrohr und Kühlmittel-Zuführungsrohr gelangt, ist auf dem Anschlußflansch eine Scheibe befestigt. Diese Scheibe dichtet sowohl den Abfluß-Ringkanal als auch die in ihn mündenden Kanäle gegen den Raum zwischen F.lektrodenrohr und Kühlmittel-Zuführungsrohr ab. Sie besitzt Bohrungen, durch die die Kühlflüssigkeit - von der Elektrode kommend - zu den Kanälen des Anschlußflansches, zu den Spannringrohren und zum Spannring gelangen kann.

Die gasdichte Verbindung zwischen dem an den Enden mit Flanschen versehenen Entladungsgefäß und dem gleichfalls mit Flanschen ausgestatteten Elektrodenrohr erfolgt durch Zusammenpressen des Spannringes und eines zentralen Befestigungsringes unter Zwischenlage eines Dichtungsringes. Dabei sind zwischen dem Spannring und dem Flansch des Entladungsgefäßes zwei Halbringe aus Metall und zwei Halbringe aus elastischem Material eingelegt. Der Spannring besitzt eine zentrale Bohrung, welche größer als der Durchmesser des Flansches des Entladungsgefäßes sein muß, damit er über diesen geschoben werden kann.

In dieser Ausführungsform des Fußes sind die Spannringrohre, die die Kühlflüssigkeit vom Anschlußflansch zum Spannring bzw. umgekehrt leiten, in den Spannring flüssigkeitsdicht eingepreßt. Am Anschlußflansch sind die Spannringrohre durch je einen Dichtungsring und- durch eine Metallbüchse abgedichtet. Die Metallbüchse stützt sich dabei am zentralen Befestigungsring ab.

Der Spannring wird dadurch intensiv gekühlt, daß die Kühlflüssigkeit durch eine Ringnut desselben strömt. Diese Ringnut ist durch einen Ring aus elastischem Material abgedichtet, der wiederum durch den Spannringdeckel gehalten wird. Der Γ-pann ring deckel schützt den Fuß vor der Strahlung

3 09BUJ /01 17

aus dem Entladungsraum.

In einer Ausführungsforra umgreift der Spannringdeckel den Spannring. Damit er entfernt bzw. wieder eingebaut werden kann, besteht er aus zwei Teilen. Er wird durch ein Außenmantelrohr zusammengehalten.

Wegen der guten Kühlung des Fußes kann elastischer Kunststoff als Material für die elastischen Bauteile verwendet werden. Er muß wegen des Ausheizens ι
belastbar sein.

des Ausheizens der Lampe vor dem Füllen längere Zeit bis etwa 200 C

Der Fuß ist für Hochleistungslampen mit einer Leistungsaufnahme von etwa 10 bis 30 kW geeignet, z.B. für Xenon-Hochdruckentladungslampen.

In den Figuren 1 bis 4 ist ein Ausführungsbeispiel des Fußes nach der Erfindung dargestellt.

Figur 1 zeigt den Lampenfuß im Schnitt,

Figur 2 gibt einen Schnitt durch den Fuß entlang der Linie A-B in Figur 1,

Figur 3 gibt einen Schnitt entlang der Linie C-O-D in Figur 2 und Figur 4 gibt einen Schnitt entlang der Linie C-O-E in Figur 2 wieder.

Das aus Quarzglas bestehende Entladungsgefäß 1 und das Elektrodenrohr 2 in Figur 1 sind an ihren Enden mit Flanschen ausgestattet, die von Teilen des Fußes zusammengepreßt und gehalten sind. Der elektrodenseitige Hauptteil des Fußes ist der Spannring 4. Der der Elektrode abgewandte Hauptteil ist der Anschlußflansch 5· Der Anschlußflansch 5 besitzt Kanäle (Bohrungen) 21, 22 (in Figur 2, 3i 4 dargestellt), die dazu dienen, die Kühlflüssigkeit zu den Spannringrohren 10 (Figur 2 und 4) und zum Spannring 4 zu leiten und Kanäle (Bohrungen) 21', 22' (Figur 2 und 3), die dazu dienen, die Kühlflüssigkeit von den Spannringrohren 10' (Figur 2 und 3) durch den Anschlußflansch 5 und Auslaßkanal 24 zum Auslaßrohr 25 zu leiten. Der Spannring 4 und der Anschlußflansch 5 sind durch die

3 09847/0117

(Spannring-)Rohre 10, ΙΟ¹ miteinander verbunden. Die gasdichte Verbindung zwischen den Flanschen des Entladungsgefäßes und des Elektrodenrohres 2 erfolgt durch Einlage und Zusammenpressen eines elastischen O-Ringes 8 innerhalb dieser Flansche. Das Zusammenpressen des O-Ringes wird durch Anziehen der Schrauben 9 bewirkt, welche sich mit ihren Köpfen am zentralen Befestigungsring 3 abstützen. Im zentralen Befestigungsring 3 eingebettet liegt der Flansch des Elektrodenrohres 2. Die Schrauben 9 ziehen den gekühlten Spannring 4 unter Zwischenlage der Hälbringe 6 und 7 an den Quarzglasflansch des Entladungsgefäßes 1 heran. Die Halbringe 6 sind in den Spannring 4 eingelegt und übertragen den Spanndruck auf die aus elastischem Material bestehenden Halbringe 7t den Quarzglasflansch und den O-Ring 8. Der Anschlußflansch 5= ist durch die Schrauben l4 mit dem zentralen Befestigungsring 3 verbunden* Beim Festziehen der Schrauben l4 wird mit dem zentralen Befestigungsring auch der Anschlußflansch 5 gegen den Flansch des Elektrodenrohres 2 gedruckt, wobei die Abdichtung {der Kühlflüssigkeit im Elektrodenrohr) durch Zwischenlage eines O-Ringes 15 erfolgt.

Der Spannring 4 besitzt eine zentrale Bohrung, welche größer als der Durchmesser des Quarzglasflansches vom Entladungsgefäß 1 sein muß, damit er über den Quarzglasflansch geschoben werden kann. Wie aus den Figuren 3 und 4 zu ersehen ist, besitzt der Spannring 4 außerdem einen Kanal (Ringnut) 11 auf der der Entladung zugewandten Seite für die Durchleitung der Kühlflüssigkeit und auf der entgegengesetzten Seite vier achsenparallele Bohrungen, in die die vier Spannringrohre 10, 10' flüssigkeitsdicht eingepreßt sind. Je zwei Bohrungen und Spannringrohre 10 dienen zur Zuführung der Kühlflüssigkeit zum Spannring, und je zwei Bohrungen und Spannringrohre 10' dienen zur Zurückleitung der Kühlflüssigkeit vom Spannring 4 zum Anschlußflansch 5.

Zwischen dem zentralen Befestigungsring 3 ^und dem Anschlußflansch 5 sind auf die Spannringrohre 10, 10' Metallbüchsen l6 und Ö-Ringe 17 aufgeschoben, die den Weg der Kühlflüssigkeit abdichten.

Ein aus zwei Teilen bestehender Spannringdeckel 12 an der der Entladung zugekehrten Seite des Spannringes 4 schirmt die strahlungsempfindlichen Teile 7» 8, 13 des Fußes vor der Strahlung aus dem Entladungsraura ab.

3 0 9 8 V7-/ 0 1 1 7

Deshalb ist seine zentrale Bohrung möglichst klein, d.h. nur etwas größer als der Außendurchmesser des Entladungsgefäßes 1. Der •Spannringdeckel 12 verhindert außerdem das Herausdrücken des O-JRinges 13 aus der Ringnut 11 des Spannringes 4. Das Außenmantelrohr 26 hält die beiden Teile des Spannringdeckels 12 zusammen.

Die Dichtungs- und Zwischenlegringe (7, 8, 13, 15» 17)* die sich zwischen den Teilen des Fußes befinden, bestehen aus einem unter dem Handelsnamen Viton bekannten Material. Die Metallteile des Fußes bestehen aus einer Aluminiumlegierung.

Im Anschlußflansch 5 befindliche Gewindelöcher (nicht gezeigt) dienen der Befestigung der Lampe sowie der elektrischen Stromzuführung.

Gestalt und Funktion des Anschlußflansches 5 und weiterer Bauteile werden in der nachfolgenden Beschreibung des Weges der Kühlflüssigkeit dargelegt*

Die Kühlflüssigkeit gelangt durch ein axial im Anschlußflansch 5 befestigtes Einlaßrohr l8 und ein Kühlmittel-Zuführungsrohr 19 zur Elektrodenspitze (nicht gezeigt) und von dort zwischen dem Kühlmittel-Zuführungsroh 19 und dem Elektrodenrohr 2 zurück zum Fuß. Hier tritt sie durch zwei Bohrungen der Scheibe 20 in die zwei achsenparallelen Kanäle 21 des Anschlußflansches 5· Die Scheibe 20 aus Metall mit zwei Bohrungen ist an dem Flansch 5 befestigt und dient dazu, daß die von der Elektrode kommende Kühlflüssigkeit nur in die Kanäle 21 und nicht in die Kanäle 21' des Anschlußflansches 5 gelangen kann. Die Kühlflüssigkeit strömt weiter durch die Kanäle 22 des Anschlußflansches 5 radial nach außen. Sie gelangt durch die zwei Spannringrohre 10 achsenparallel bis zum Spannring 4. In diesem fließt sie in der Ringnut 11 und kühlt den Spannring 4 und die benachbarten Dichtungsringe 7» 13· Die Kühlflüssigkeit strömt dann vom Spannring 4 durch die beiden - um 90 zu den beiden Spannringrohren IO versetzten - Spannringrohre 10' achsenparallel zum Anschlußflansch 5 zurück. In diesem gelangt die Kühlflüssigkeit durch die zwei Kanäle 22' radial nach innen und durch die zwei Kanäle 21' achsenparallel in den Abfluß-Ringkanal 23· Die Kanäle 21·, 22' sind

309847/0117

um 90 gegenüber den Kanälen 21, 22 versetzt (Figur 2). Die Kanäle 21' des Anschlußflansches 5 sind außerdem etwas mehr in Achsennähe angebracht, so daß sie - im Gegensatz zu den Kanälen 21 -' eine Verbindung mit dem Abfluß-Ringkanal 23 herstellen (Figur 2, Figur 3). Die Flüssigkeit verläßt den Fuß durch einen Auslaßkanal 24 im Anschlußflansch 5 und durch das exzentrisch im Anschlußflansch 5 befestigte Auslaßrohr 25«

Das Evakuieren und Füllen der Lampe mit dem Entladungsgas kann z.B. durch ein Ventil am Flansch der Elektrode 2 (nicht gezeigt) erfolgen.

Die Kühlung des Spannringes und die Abschirmung des Spannringdeckels läßt die Temperatur der elastischen Ringe nicht auf unzulässig hohe Werte ansteigen, so daß handelsübliche Ringe verwendet werden können. Dadurch kann die Lampe schnell und bequem zerlegt werden. Der Fuß ist sowohl bei Unterdruck (Reinigung) als auch bei Überdruck (Betrieb) dicht und kann ohne weiteres vor dem Füllen längere Zeit bei ca. 200°C ausgeheizt werden. Durch die intensive Kühlung des gesamten Fußes und des Elektrodenrohres kann das Ansatzrohr des Entladungsgefäßes kürzer ausgeführt sein. Außerdem wird eine Ausdehnung der die Lampenteile zusammenspannenden Schrauben verhindert.

Bei 20 kW-Xenon-Hochdruckentladungslampen mit■den erfindungsgemäßen Füßen und intensiv gekühlten Elektroden ist auch nach vielen hundert Betriebsstunden und mehrfachem Zerlegen, Reinigen und Zusammenbau keine nennenswerte Verschlechterung der Eigenschaften der Lampe fastzustellen.

- Patentansprüche -

3098A7/0117

Claims

Patentansprüche

Hochleistungsentladungslampe mit auseinandernehmbarem, flüssigkeitsgekühltem Fuß und flUssigkeitsgekühlter Elektrode, dadurch gekennzeichnet, daß das Entladungsgefäß (l) und das Elektrodenrohr (2) mit Flanschen ausgestattet sind, die von Teilen des Fußes zusammengepreßt und gehalten sind, der elektrodenseitige Hauptteil des Fußes ein Spannring (4) ist, der der Elektrode abgewandte Hauptteil des Fußes ein Anschlußflansch (5) ist, beide Teile (4, 5) Kanäle (11, 21, 22, 21', 22', 24) besitzen und durch (Spannring-)Rohre (lO, 10') miteinander verbunden sind, der elektrodenseitige Teil des Fußes einen Deckel (12) trägt, das in die Elektrode ragende Kühlmittel-Zuführungsrohr (19) im Fuß befestigt ist, die Dichtungs- und Zwischenlegringe (7, 8, 13, 15, 17)» die sich zwischen den Teilen des Fußes befinden, aus elastischem Material bestehen, und die Teile des Fußes derart ausgebildet sind, daß die Kühlflüssigkeit durch das Kühlmittel -Zuführungsrohr (19) im Fuß zur Elektrodenspitze strömt, von der Elektrodenspitze kommend durch die Kanäle (21, 22) im Anschlußflansch (5) radial nach außen gelangt, durch (Spannring-)Rohre (lO) zum Spannring (4) fließt, durch diesen strömt, durch (Spannring-)Rohre (lO·) zum Anschlußflansch (5) zurückfließt und in diesem durch die Kanäle (22¹, 21', 23, 24) zum Auslaßrohr (25) gelangt.
2. Hochleistungsentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußflansch (5) Kanäle (2l) besitzt, die eine Verbindung zu den (Spannring-)Rohren (lO) und zum Spannring (4) herstellen und die in den Raum zwischen Elektrodenrohr (2) und Zuführungsrohr (19) münden, der Anschlußflansch (5) einen Abfluß-Ringkanal (23) besitzt, in diesen Abfluß-Ringkanal (23) Kanäle (21') münden, die eine Verbindung zu den (Spannring-)Rohren (10' ) und zum Spannring (4) herstellen, in diesen Abfluß-Ringkanal (23) der Abflußkanal (24) mündet und auf dem Anschlußflansch (5) eine Scheibe (20) befestigt ist, die den Abfluß-Ringkanal (23) und die in ihn mündenden Kanäle (21', 24) gegen den Raum zwischen Elektrodenrohr (2) und Zuführungsrohr (19) abdichtet.
3· Hochleistungsentladungslampe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,, daß die Flansche des Entladungsgefäßes (l) und des Elektrodearohres (2) imter Zwischenlage eines Dichtungsringes (8) durch

309SV7-/01 17

den Spannring (4) und den zentralen Befestigungsring {3) zusammengepreßt sind und am zentralen Befestigungsring (3) der Anschlußflansch (5) unter Zwischenlage eines Dichtungsringes (l5) befestigt ist.
4. Hochleistungsentladungslampe nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Spannring (4) und dem Flansch des Entladungsgefäßes (l) zwei Halbringe (6.) aus Metall und zwei Halbringe (7) aus elastischem Material angebracht sind. ,
5. Hochleistungsentladungslampe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannringrohre (lO, 10') in den Spannring (4) flüssigkeitsdicht eingepreßt sind und am Anschlußflansch (5) durch je eine auf sie aufgeschobene und sich gegen den zentralen Befestigungsring (3) abstützende Metallbüchse (16) und durch je einen Dichtungsring (17) abgedichtet sind.
6. Hochleistungsentladungslampe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannring (4) eine Ringnut (ll) besitzt, die durch einen Ring (13) aus elastischem Material abgedichtet ist, und dieser Ring (13) durch den Spannringdeckel (l2) gehalten ist.
7. Hochlexstungsentladungslampe nach Ansprach 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannringdeckel -(12) aus zwei Teilen besteht.
8. Hochleistungsentladungslampe nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannringdeckel (l2) durch ein Außenmantelrohr (26) zusammengehalten ist*
9. Hochleistungsentladungslampe nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Bauteile (7, 8, 13, 15, 17) aus elastischem Kunststoff bestehen, der längere Zeit bis zu Temperaturen von etwa 200 C belastbar ist.
10. Hochleistungsentladungslampe nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lampe eine Leistung von etwa 10 bis etwa 30 kW aufnimmt.

309847/0117
11. Hochleistungsentladungslarape nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lampe eine Xenon-Hochdruckentladungslampe ist.

Dr.Zo/Mü

309847/0117

Leerseite