-
Elektrische Uberdruckentladungslampe aus Quarzglas Die Erfindung bezieht
sich auf elektrische Überdruckentladungslampen, in deren aus Quarzglas bestehendes
Lampengefäß Drähte oder Metallfolien zur Stromzuführung vakuumdicht eingeschmolzen
sind.
-
Bei diesen Lampen tritt ein gewisser Ausfall dadurch :ein, daß der
Ouarzglaskörper infolge des hohen Betriebsdruckes und der hohen Temperaturbeanspruchung
zerspringt. Zur Vermeidung dieser Gefahr hat man bereits vorgeschlagen, die Wandstärke
des Quarzglasgefäßes wesentlich über das gebräuchliche Maß hinaus zu erhöhen und
auf der Außenseite des Ouarzalasgefäßes die besonders gefährdeten Einschmelz- und
Zuschmelzstellen durch eine aufgeschmolzene Ouarzglasmasse zu verstärken bzw. einen
Quarzglasring auf diese Stellen aufzuschrumpfen. Ein anderer Vorschlag geht dahin,
eine höhere Festigkeit mittels eines Drahtnetzes zu erzielen, das außen auf dem
Quarzglaskörper aufgebracht oder in das Quarzglas des Lampengefäßes eingebettet
wird.
-
Eingehende Versuche zur Ermittlung der für die Festigkeit des Lampengefäßes
günstigsten Wandstärken und lichten Weiten des Lampengefäßes bzw. des günstigsten
Verhältnisses zwischen diesen beiden Größen führten zu der Erkenntnis, daß Veränderungen
dieser Größen einen überraschend geringen Einfluß auf die Betriebsfestigkeit ausüben,
diese vielmehr in entscheidendem Maße durch das Vorhandensein von meist winzigen
Spalten, Winkeln und Kanteri
beeinflußt wird, die sich bei den
bisher üblichen Herstellungsweisen im Innern des Lampengefäßes vor den dichtenden
Einschmelz- bzw. Zuschmelzstellen bilden. Schmilzt man beispielsweise auf genaues
Maß: geschliffene; pfropfenartige Einschmelzfüße mit därinvakuumdicht eingebettetenMolybdän-`-
folien in pa$rechte Öffnungen des Qüarzglaskörpers ;. .ein, so- verlaufen.. beim
Einschmelzprozeß' die im Innern des Quarzglasgefäß@es vor den dichtenden Einschmelzstellen
liegenden ringförmigen übergangsstellen wegen der Zähigkeit des Quarzglases nicht
zu einer glatten oder sogar abgerundeten übergangsfiäche. Es bilden sich vielmehr
spitzwinklige Übergänge, die im Querschliff des Lampengefäßes deutlich erkennbar
sind. Aber auch dann, wenn beispielsweise bei der Herstellung von wassergekühlten
Kapillarlampen durch eine besonders sorgfältige und hohe Erhitzung des Lampengefäßes
beim Einschmelzen der pfropfenartigen Quarzglasfüße in die Quarzglaskapillare an
den Übergangsstellen ein spitzer Winkel vermieden, wird, führt der im günstigsten
Fall sich bildende scharfe rechte Winkel im Betrieb. der Lampe durch Kerbwirkung
zu einer wesentlichen Herabsetzung ihrer Druckfestigkeit. Ebenso entstehen bei unmittelbarer
Einschmelzung des Stromleiters; beispielsweise einer Molybdänfölie, in einen Rohrteil
des Quarzgefäßes im, Innern der Lampe vor der dichtenden Einschmelzstelle leicht
nachteilige Winkel, Spalte oder Kanten.
-
Auf Grund der durch die Versuche gewonnenen Erkenntnis des überraschend
großen-Einflusseis von Winkeln und Kanten im Innern dieser meist nur wenige Millimeter
weiten Quarzglasgefäße werden bei der überdruckentladungslampe nach der Erfindung
die im Innern der Lampe vor den, dichtenden Einschmelz- bzw. Zuschrnelzstellen befindlichen
Winkel, Spalte oder Kanten durch eine aufgeschmolzene Deckschicht aus einem niedriger
als Quarzglas schmelzenden, hochkieselsäurehaltigen Glase von gleicher oder nur
geringfügig anderer Wärmedehnungszahl geglättet bzw. abgerundet. Das. dabei verwendete
Hilfsglas besteht beispielsweise, wie an sich bekannt, aus. 9-50/0# Kieselsäure
und- 51/9 Tonerde; gegebenenfalls kann das Glas noch zusätzlich etwas Borsäure und
Erdalkalien enthalten. Vielfach führt schon eine Deckschicht mit einer Dicke von
Bruchteilen eines Millimeters zum Erfolg. Durch diese einfache Maßnahme gelingt
es mit Sicherheit, die Druckfestigkeit der Lampengefäße zu verdoppeln; oft sogar
zu vervielfachen. Beim Verarbeiten von Quarzglas allein läßt sich das Quarzglasgefäß
nicht so hoch erhitzen, daß ohne Formänderung des. Lampenkörpers die Verschmelzungsstellen
im Gefäßinnern die zur Abrundung erforderliche Leichtfüßigkeit des Quarzglases erreichen.
-
Das für die Herstellung einer Überdruckentladungslampe nach der Erfindung
erforderliche Hilfsglas kann auf verschiedene Weise in, das Lampengefäß eingebracht
werden. Beispielsweise wird. nach dem Einschmelzen der Stromleiter oder der Quarzglasfüße
in das Quarzglasgefäß fein,-körniges Pulver des- Hilfsglases durch den Pumpstutzen
hindurch in das.- QuarzglasgefäB eingefüllt und darauf durch Erhitzen des Qüarzglasgefäß,es
bei geeigneter Stellung bzw. Drehung des Quarzglasgefäßes zum Schmelzen und Ausfüllen
der Gefäßwinkelstellen gebracht. Mit Vorteil wird jedoch an der vor der dichtenden
Einschmielzstelle liegendem Übergangsstelle zur Gefäßinnenwand ein den Stromzuführungsdraht
umschließender Hilfsglasring oder ein den Einschmelzfuß bzw. die Gefäßinnenwänd
bedeckender Hilfsglasüberzug angeordnet und beim Einschmelzvorgang zum Verlaufen
und Glätten: bzw. Abrunden der Gefäßwinkelstellen gebracht.
-
E_ in zweckmäßiges Verfahren besteht auch darin, bei Verwendung von
für sich hergestellten Quarzglasfüßen ihren Kopfteil aus dem Hilfsglas herzustellen.
Dabei--hat sich besonders bei der Herstellung von wassergekühlten Kapillarlampen
mit einer lichten Weite von, nur wenigen Millimetern gezeigt, daß beim Verlaufenlassen
des Hilfsglases ein hoher Gasdruck im Quarzglas.gefäß die Bildung einer konkaven
Innenwandform begünstigt. Zweckmäßig wird dabei Stickstoff eingeführt und unter
einem Druck von zwei Atmosphären gehalten.
-
Man hat bisher bei der Herstellung von, Quarzglaslampen Hilfsgläser
nur an der eigentlichen Einschmelzstelle benutzt, um durch Herbeiführung eines Spannungsausgleiches
eine vakuumdichte Verbindung des Quarzglaskörpers mit der Stromzuführung zu erreichen.
-
In der Zeichnung sind als Ausführungsbeispiele nach der Erfindung
ausgebildete Überdruckentladungslampen in etwa dreifacher Vergrößerung und mit Übertreibung
der Winkelstellen gezeigt.
-
Abb. i. zeigt eine kugelförmige Quecksilberdampflampe mit einem Betriebsdruck
von etwa 5o Atmosphären, bei der die ringförmigen Verschmelzwinkelstellen i zwischen
den pfropfenartigem Quarzgläsfüßen 2 und dem Quarzglasgefäß 3 durch eine aus dem
Hilfsglas bestehende Deckschicht q. zu einer sanft abgerundeten Innenoberfläche
.geglättet sind. Bei - der Herstellung dieser Lampen wurde durch einen üblichen,
nicht dargestellten Pumpstutzen hindurch feinkörniges Hilfs.glaspulver in das Lampengefäß
eingefüllt und dann durch Erhitzen und geeignetes Halten bzw. Drehen des Lampengefäßes
zum Schmelzen und Ausfüllen der Winkelstellen gebracht. -Abb. 2 zeigt einen QuarzglasfuB
2 mit die Dichtung des eingeschmolzenen. Stromzuführungsd'rahtes 5 herbeiführendem
Molybdänstreifen 6: Zwischen dem Kopfteil des Fußes und der Glühelektrode 7, soniit
vor der dichtenden Einschmelzstelle, befindet sich ein den Stromzuführungsdraht
umschließender Hilfsglasring 8, der beim Einschmelzen des Quarzglasfußes zu einer
die Winkelstellen i des Gefäßes 3 abdeckenden Schicht g verläuft, wie die Abb. 3
und ¢ veranschaulichen.