DE2953247C1

DE2953247C1 - Vorrichtung zur Stabilisierung des Drucks eines in einer Lampenroehre einzuschliessenden Gases

Info

Publication number: DE2953247C1
Application number: DE2953247A
Authority: DE
Inventors: Takeshi Moriwaki; Shinichi Kanagawa Tsunekawa
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1978-10-13
Filing date: 1979-10-11
Publication date: 1983-08-18
Also published as: GB2046989B; NL7920081A; DE2953247A1; US4364617A; JPS5553043A; JPS6216497B2; NL182437B; GB2046989A; WO1980000896A1; NL182437C

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Stabilisierung des Drucks eines in einer Lampenröhre einzuschließenden Gases gemäß dem Oberbegriff des einzigen Patentanspruchs.

Bei der Herstellung von z. B. Leuchtstofflampen wird ein Gas, wie Argon, unter einem vorbestimmten Druck im Röhrenkolben eingeschlossen. Dies geschieht beispielsweise mit Hilfe eines sog. Strömungs-Evakuierverfahrens, bei welchem dasselbe Gas wie das einzuschließende Gas als Spülgas in das eine Ende des Röhrenkolbens eingeleitet wird und dabei verunreinigende Gase, wie Luft und Stickstoff, aus dem Röhrenkolben ausgetrieben werden und anschließend ein Absaugrohr(stutzen) verschlossen wird. Bei diesem Verfahren unterliegt der Druck des Spülgases im Röhrenkolben während der Durchfluß- oder Strömungsevakuierung je nach den Durchmesserunterschieden der Absaugrohre Schwankungen in der Größenordnung von z. B. 6,67 ± 2,67 mbar. Wenn in diesem Fall das Spülgas selbst als einzuschließendes, im folgenden auch als Wirkgas bezeichnetes Gas benutzt wird, schwankt der Druck dieses Wirkgases innerhalb eines weiten Bereichs. "

Zur Vermeidung dieser Druckschwankungen werden beim bisherigen Verfahren (US-PS 27 55 005 und JP-PS 51-57973) der Gasdruck in einem Röhrenkolben nach der Strömungsevakuierung auf etwa 0,667 mbar reduziert, ein Wirkgas mit einem Druck von z. B. etwa ^feo 3,33 mbar in den Kolben eingeleitet und danach ein Absaugrohr(stutzen) verschlossen. Dieses Vorgehen erfordert jedoch eine beträchtliche Zeitspanne für die Evakuierung des Röhrenkolbens (die Druckminderung von z. B. 6,67 mbar auf 0,667 mbar dauert etwa 30 s), so daß sich die Fertigungsleistung bei der Massenfertigung verringert. Außerdem ist dieses Verfahren, bei dem ein Röhrenkolben evakuiert und danach ein Gas eingeschlossen wird, unerwünscht umständlich und kompliziert.

Eine Vorrichtung zur Stabilisierung des Drucks eines in einer Lampenröhre einzuschließenden Gases nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs ist aus der JP-B141 -22227 bekannt. Bei dem mit der dort beschriebenen Vorrichtung durchgeführten Gasfüllverfahren für Lampenröhren wird aus einem Gasvorratsbehälter ständig Füllgas abgegeben. Über eine Drehvorrichtung wird eine Lampenröhre nach der anderen mit einer Fülleitung verbunden, wobei durch die Umdrehungsgeschwindigkeit bzw. durch die Zeitdauer der Verbindung der Lampenröhre mit der Fülleitung die eingefüllte Gasmenge bestimmt wird. Der Druck in der Lampenröhre wird dabei dadurch festgelegt, daß die Lampenröhre zunächst teilweise evakuiert werden muß und daß dann auf die obengenannte Weise eine bestimmte Menge an Füllgas eingebracht wird. Da sowohl beim vorherigen Evakuieren der Druck nicht sehr genau eingestellt werden kann und auch über die Umdrehungsgeschwindigkeit der Füllvorrichtung die Füllmenge nicht sehr genau festgelegt werden kann, läßt sich mit diesem bekannten Verfahren der Gasdruck in den Lampenröhren nicht einheitlich und genau einstellen. Bei den bekannten Verfahren wird in der Fülleitung zwischen dem Gasvorratsbehälter und der Lampenröhre ein Rohrstück mit drei Rohrstutzen verwendet, wobei der erste Rohrstutzen mit dem Vorratsbehälter verbunden ist, der zweite Rohrstutzen an eine Evakuieranlage angeschlossen ist und der dritte Rohrstutzen mit der Lampenröhre verbunden ist. Das Füllgas strömt kontinuierlich aus dem Vorratsbehälter in die Leitung. Wenn eine Lampenröhre angeschlossen ist, strömt das Füllgas über die Leitung in diese Lampenröhre; wenn keine Lampenröhre angeschlossen ist, wird es über die Evakuieranlage abgesaugt. Eine Einstellung des Gasdrucks in den Lampenröhren ist aber mit dieser Vorrichtung nicht möglich, da die Rohrstutzen alle den gleichen Durchmesser und damit den gleichen Strömungsleitwert aufweisen und im übrigen die Leitung zur Evakuieranlage nur dann über ein Ventil geöffnet wird, wenn gerade keine Lampenröhre zum Einfüllen angeschlossen ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Stabilisierung des Drucks eines in einer Lampenröhre einzuschließenden Gases nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs so zu verbessern, daß der Gasdruck in der Lampenröhre schnell und einfach auf eine vorgeschriebene Größe stabilisierbar ist.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs gelöst.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung der Gesamtanordnung einer Gaseinschlußanlage mit einer Gasdruck-Stabilisiervorrichtung als einem Ausführungsbeispiel der Erfindung und

F i g. 2 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen Längsschnitt durch die Gasdruck-Stabilisiervorrichtung. Bei der in F i g. 1 schematisch dargestellten gesamten Gaseinschlußanlage mit einer Vorrichtung zur Stabilisierung des Druckes, ist eine Lampenröhre einer Leuchtstofflampe bei 1 angedeutet. Am einen Ende der Lampenröhre 1 ist ein mit dieser in Verbindung stehendes Absaugrohr 2 vorgesehen, das durch einen an einem Armstern 3 einer nicht dargestellten Absaugvorrichtung befestigten Kopf 4 luftdicht verschlossen

ORIGINAL INSPECTED

gehalten wird. Der Kopf 4 ist mit einem Verbindungsrohr 5 versehen, das mit dem Absaugrohr 2 in Verbindung steht. Das andere Ende des Verbindungsrohrs 5 ist mit einem Ventilelement 6a eines scheibenförmigen, geläppten Drehventils 6, auch als ; Zentralventil bezeichnet, verbunden. Das andere Ventilelement 6ödes Drehventils 6 ist an ein Verbindungsrohr 7 angeschlossen. Wenn die Ventilelemente 6a und 6b sich bei einer Drehbewegung relativ zueinander verschieben und in eine vorbestimmte Stellung gelan- i< > gen, stehen die Verbindungsrohre 7 und 5 über die Durchgänge der Ventilelemente in gegenseitiger Verbindung.

Eine Gasdruck-Stabilisiervorrichtung 9 ist am anderen Ende des Verbindungsrohrs 7 angeordnet. Diese ι ~> Vorrichtung ist über ein Gasrohr 14 mit einem Vorratsbehälter 15 für ein als einzuschließendes bzw. Wirkgas zu benutzendes Gas und außerdem über ein Saugrohr 16 mit einer Evakuieranlage 17, z. B. einer Vakuumpumpe, verbunden. -><>

Wie am besten aus F i g. 2 hervorgeht, besitzt die Vorrichtung 9 ein insbesondere zylindrisches, hohles Gehäuse 10. Ein erster Rohrstutzen 11 mit einem Strömungsleitwert Ci, der durch den Innendurchmesser d\ und die Länge l\ des Rohrstutzens bestimmt wird, ist 2> am einen Ende des hohlen Gehäuses 10 vorgesehen. Am anderen Ende des Gehäuses 10 befindet sich ein zweiter Rohrstutzen 12 mit einem Strömungsleitwert C₂, der durch den Innendurchmesser d₂ und die Länge I₂ des Rohrstutzens bestimmt wird. In der Mitte der w Seitenwand des hohlen Gehäuses 10 befindet sich ein dritter Rohrstutzen 13 mit einem Strömungsleitwert C₃, der durch den Innendurchmesser d₃ und die Länge I₃ des Rohrstutzens bestimmt wird. Der erste Rohrstutzen 11 ist über das Gasrohr 14 mit dem Vorratsbehälter 15 !"> verbunden. Der zweite Rohrstutzen 12 ist über das Saugrohr 16 an die Evakuieranlage 17 angeschlossen. Der dritte Rohrstutzen 13 ist schließlich über das Verbindungsrohr 7 mit der Lampenröhre 1 verbunden. Die drei Rohrstutzen 11, 12 und 13 stehen über das ·»<> Innere des hohlen Gehäuses 10 miteinander in Verbindung (vgl. F i g. 2).

Die Strömungsleitwerte G, C₂ und C₃ besitzen somit die gegenseitige Beziehung Ci < C₂, C₃. Außerdem sind die Strömungsleitwerte Ci und C₂ so gewählt, daß der J"> Gasdruck im dritten Rohrstutzen 13 dieselbe oder eine kleinere Größe (vorzugsweise die gleiche oder eine ähnliche Größe) erreichen kann, wie der in der Lampenröhre 1 zu erzielende Druckpegel, wenn das Gas vom Vorratsbehälter 15 ständig vom ersten ""> Rohrstutzen 11 zum zweiten Rohrstutzen 12 strömt. Diese Anordnung ist nachstehend näher erläutert.

Es sei angenommen, daß der erste Rohrstutzen 11 einen Innendurchmesser von 0,3 mm und der zweite Rohrstutzen 12 einen Innendurchmesser von geringfü- >"> gig mehr als 0,3 mm besitzt; der Einfachheit halber sind die Längen l\ und I₂ des ersten und des zweiten Rohrstutzens 11 bzw. 12 gleich groß gewählt, und der dritte Rohrstutzen 13 besitzt einen erheblich größeren Innendurchmesser d₃ als der Innendurchmesser d₂ des t>o zweiten Rohrstutzens. In diesem Fall genügen die Strömungsleitwerte Ci, C₂, C₃ der Rohrstutzen 11, 12 bzw. 13 der Beziehung C\ < C₂, C₃. Weiterhin sei angenommen, daß der Druck des vom Vorratsbehälter gelieferten Gases mit P₀, der Druck im hohlen *>^r> Gehäuse 10 mit Fund der Druck in der Evakuieranlage mit P_x bezeichnet sind und somit die Beziehung Po> P> P\ gilt. Wenn ein ausgeglichener Druckzustand im hohlen Gehäuse 10 aufgrund des Strömungswiderstands an seinen beiden Enden hergestellt ist, ergibt sich die folgende Gleichung:

Unter der Voraussetzung, daß P₀= 1013,25 mbar und P= 3,33 mbar, ergibt sich d₂=\7d_u weil A = /₂. Da </i=0,3mm, beträgt d₂ = 5,2mm. Mit anderen Worten: Wenn die Bedingungen di=03mm und cfe = 5,2mm eingehalten werden, während ein Gas ständig vom ersten Rohrstutzen 11 zum zweiten Rohrstutzen 12 strömt, erreicht der Gasdruck im hohlen Gehäuse 10, d. h. im dritten Rohrstutzen 13, die gewünschte Größe von 3,33 mbar. Ersichtlicherweise brauchen die Länge l\ des Rohrstutzens 11 und die Länge I₂ des Rohrstutzens 12 nicht gleich groß zu sein. In diesem Fall empfiehlt es sich, die Innendurchmesser d\ und cfc (bzw. die Strömungsleitwerte Ci und C₂) so einzustellen, daß der Gasdruck im hohlen Gehäuse 10 dem gewünschten, im Röhrenkolben 1 zu erzielenden Gasdruck entspricht oder niedriger ist als dieser. Die drei Rohrstutzen können jeweils auch mehrfach vorgesehen sein.

Wenn somit die Lampenröhre 1 mit dem hohlen Gehäuse 10 kommuniziert, in welchem durch entsprechende Wahl der Strömungsleitwerte C\ und C₂ ein Gasdruck herrscht, welcher praktisch dem gewünschten, im Röhrenkolben einzustellenden Gasdruck angepaßt ist, ergibt sich Übereinstimmung zwischen dem Gasdruck der Lampenröhre 1 und dem des hohlen Gehäuses 10. Auf diese Weise wird der gewünschte Gasdruck im Röhrenkolben 1 gewährleistet.

Im folgenden ist anhand von F i g. 1 ein Verfahren zum Einschließen eines Gases in der Lampenröhre 1 beschrieben. Zunächst wird dasselbe Gas wie das einzuschließende Gas, z. B. ein Inertgas, wie Argon, nach dem eingangs genannten Strömungsevakuierverfahren in die Lampenröhre 1 eingeleitet, um die in diesem enthaltene Luft durch Argon zu ersetzen.

Sodann wird das Drehventil 6 so gedreht, daß die Verbindungsrohre 5 und 7 im Drehventil 6 miteinander kommunizieren und somit ein Durchgang hergestellt wird, der zwischen dem Inneren der Lampenröhre 1 und dem hohlen Gehäuse 10 der Gasdruck-Stabilisiervorrichtung 9 verläuft. Dabei wird der Argongasstrom im hohlen Gehäuse 10 auf einem Druck von z. B. 3,33 mbar gehalten. Infolgedessen wird das im Röhrenkolben 1 befindliche Argongas augenblicklich über den dritten Rohrstutzen 13 ausgetrieben. Der Gasdruck im Röhrenkolben 1 fällt daher schnell auf den im hohlen Gehäuse 10 herrschenden Gasdruck von z. B. 3,33 mbar ab, um sich auf diesem Wert zu stabilisieren. Für die auf diese Weise erfolgende Gasdruckstabilisierung ist eine Zeitspanne von etwa 8 s erforderlich.

Nachdem sich der Argongasdruck in der Lampenröhre 1 auf dem Sollwert stabilisiert hat, wird das Absaugrohr 2 zur Herstellung einer luftdichten Abdichtung mittels einer geeigneten Vorrichtung weggebrannt bzw. verschmolzen, worauf der Gaseinschließvorgang abgeschlossen ist.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung läßt sich der im hohlen Gehäuse 10 herrschende Gasdruck eindeutig auf einer vorbestimmten Größe (z. B. 3,33 mbar) stabilisieren. Wenn ein Gas über den dritten Rohrstutzen 13 in das hohle Gehäuse eingeführt wird (wobei in der Lampenröhre 1 auch nach der Strömungsevakuierung zeitweilig ein Gasdruck von

mehr als 2,5 Torr vorliegt), geht der Gasdruck schnell (im vorstehend beschriebenen Beispiel in etwa 8 Sekunden) auf die ursprüngliche Größe 3,33 mbar zurück. Der Gasdruck im Röhrenkolben 1 kann daher innerhalb kurzer Zeit stabilisiert werden. Es hat sich herausgestellt, daß dann, wenn die Stabilisiervorrichtung 9 gemäß der Erfindung bei Massenfertigung in eine Lampenröhren-Evakuiervorrichtung eingeschaltet ist, die für den Gaseinschließvorgang erforderliche Zeitspanne erheblich kürzer ist als bisher, so daß sich insgesamt die Fertigungsleistung merklich erhöhen läßt. Mit Hilfe der beschriebenen Gasdruck-Stabilisiervorrichtung 9 kann der Gasdruck in der Lampenröhre 1

ohne Beeinflussung durch möglicherweise große Gasdruckschwankungen in der Lampenröhre unmittelbar nach der Strömungsevakuierung genau auf den vorbestimmten bzw. vorgeschriebenen Wert eingestellt werden. Die Stabilisiervorrichtung 9 besitzt einen sehr einfachen Aufbau, so daß sie sich einfach und mit niedrigen Kosten herstellen läßt. Außerdem arbeitet sie über lange Zeiträume hinweg stabil und störungsfrei.

Die Erfindung ist nicht nur auf das sog. Strömungsevakuierverfahren, sondern auch auf den Fall anwendbar, in welchem auf bisher übliche Weise im Röhrenkolben bzw. in der Lampenröhre nach dessen bzw. deren Evakuierung ein Gas eingeschlossen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentanspruch:

Vorrichtung zur Stabilisierung des Drucks eines in einer Lampenröhre (1) einzuschließenden Gases mit einem hohlen Gehäuse (10) und drei Rohrstutzen (11,12,13), die jeweils einen bestimmten Strömungsleitwert (Q, Ci bzw. C₃) aufweisen und mit dem hohlen Gehäuse (10) kommunizieren, wobei der erste Rohrstutzen (11) mit einem Vorratsbehälter (15) für dasselbe Gas wie das in der Lampenröhre (1) einzuschließende Gas verbunden ist, der zweite Rohrstutzen (12) an eine Evakuieranlage (17) angeschlossen ist und der dritte Rohrstutzen (13) mit der Lampenröhre (1) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsleitwert (C\) des ersten Rohrstutzens (11) kleiner ist als die Strömungsleitwerte (C₂ und C₅) des zweiten und des dritten Rohrstutzens (1? bzw. 13) und daß die Strömungsleitwerte (Ci und C₂) des ersten und des zweiten Rohrstutzens (12 bzw. 13) so gewählt sind, daß der Gasdruckpegel im dritten Rohrstutzen (13) unter den Bedingungen, unter denen das Gas vom Vorratsbehälter (15) ständig vom ersten zum zweiten Rohrstutzen (11 bzw. 12) strömt, dem in der zuvor mit Gas gefüllten Lampenröhre (1) zu erzielenden, gewünschten Gasdruck entspricht oder niedriger ist als dieser.

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