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Verfahren zur Herstellung von mit Glühkathoden versehenen, aus hochschmelzendem
Material bestehenden Gas- und Dampfentladungslampen, insbesondere Quarzlampen, und
Elektrode zur Verwendung bei diesem Verfahren Vorliegende Erfindung bezieht sich
auf eine Anordnung und Verfahren zur Herstellung von mit Glühkathoden, insbesondere
selbstaufheizenden, aktivierten, heißen Elektroden versehenen und eine verhältnismäßig
kurze röhrenförmige Hülle aus hochschmelzendem Material aufweisenden Gas-und Dampfentladungsgefäßen,
insbesondere Hochdruckquecksilber-Ouarzlampen. Die Erfindung bezweckt die schnelle,
einfache und massenhafte Herstellung solcher Lampen.
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Die Erfindung besteht darin, daß eine Mehrzahl von Elektroden nebst
Zuführungen, Einschmelzteilen u. dgl. in eine verhältnismäßig lange Röhre eingeschoben
wird, deren Länge ein Vielfaches der Länge der späteren fertiggestellten Lampen
beträgt. Die Elektroden werden hierbei zweckmäßig (mit Ausnahme der an den Enden
untergebrachten) paarweise und einander entgegengesetzt orientiert in der Röhre
untergebracht. Je ein solches Elektrodenpaar wird von dem nächsten durch einen Abstand
distanziert, der der späteren Lichtbogenlänge entspricht. Es wird dann unter einheitlicher
und einmaliger Evakuierung der Röhre eingeschmolzen. Zwischen einander benachbarten
Elektroden wird danach aufgeschnitten. Man erhält so aus einer einheitlichen langen
Röhre etwa vier bis sechs bis
acht röhrenförmige Lampenkörper, die
an jedem Ende eine Elektrode tragen und nun anschließend aasgeheizt, aktiviert,
mit Gas und Metalldampf gefüllt werden. Abgesehen von allen sonstigen Umständlichkeiten
der Einzeleinschmelzung, Einzelevakuierung_usw. werden auch die besonders anzusetzenden
Einschmelzröhrchen und dergleichen Mittel eingespart. Während dies nur das Prinzip
ist, sei die Erfindung nunmehr an Hand der Abbildungen, die jedoch nur Ausführungsbeispiele
darstellen, weiter erläutert.
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In Abb. i stellt i eine lange Röhre aus hochschmelzendem Glas oder
OOuarz von meist 6 bis 16 mm lichter Weite dar. An dem (in der Zeichnung rechten)
Ende -9 wird sie später zugeschmolzen oder durch eine geschlossene Muffe oder Stopfen
3 aus Vakuumgummi verschlossen. An dem linken Ende wird sie zweckmäßig zu einer
Verjüngung 4 ausgezogen. Es wird dort später nach Einbringen der Elektroden ein
mit der Pumpapparatur verbundener Vakuumschlauch 5 angeschlossen. Die Röhre weist
eine Länge zweckmäßig von etwa ioo bis Zoo cm auf. Es werden weiterhin an ihr seitlich
Pumpstengel 6, 7 ... angesetzt, und zwar so viel, wie später Lampen aus der
Röhre geschnitten werden sollen. Die Abstände der Ansetzstellen entsprechen der
späteren Lampenlänge. Diese beträgt im allgemeinen io bis 25 cm. Es werden dementsprechend
möglichst vier bis acht Lampen aus einer solchen Röhre auf einmal hergestellt. Es
empfiehlt sich bei Verwendung von Quarz, die Ansetzstellen der Pumpstengel nicht,
wie üblich, auszublasen, sondern sie einfach, wie bei 8 und 9 gezeigt, auszubohren
und darauf den Pumpstengel mehr oder weniger flach ohne wesentliches Ausblasen der
Wandung mit geringstem Zeitaufwand anzusetzen. Die Endender Pumpstengel werden ebenfal@l(s
durch vakuumdichte Muffen oder Stopfen io und ii abgeschlossen, oder sie werden
abgezogen. In die Röhre i wird eine Mehfzahl, gegebenenfalls eine Vielzahl von Elektroden,
die bereits mit Haltern, Einschmelzteilen und Zuführungsdrähten verbunden sind,
eingeschoben. Man verfährt hierbei zweckmäßig so, daß in das rechts liegende Rohrende
eine einzelne Elektrode 12 eingeschoben wird, wobei ihr Zuführungsdraht 13 nach
außen, d. h. in der Zeichnung nach rechts dem Rohrende zu, und der Elektrodenkörper_
der Rohrmitte zu gerichtet ist. Die weiteren Elektroden werden paarweise und entgegengesetzt
orientiert jeweils mit Abständen zwischen den Elektrodenpaaren, die einer späteren
Lichtbogenlänge entsprechen, eingeschoben und angeordnet. Sie kommen hierbei jeweils
zwischen die Ansetzstellen der Pumpröhrchen zu liegen. Die nächste Elektrode 14
von rechts ist ,demselben (späteren) Lampeninnenraum zugekehrt wie die schon erwähnte
Elektrode 12. An sie schließt sich ihr Haltedraht 15, ein Einschmelzteil, z. B.
eine dünne Molvb,dänfolie 16, -und ein Zuführungsdraht 17 an. Hier wird später entsprechend
der punktierten Linie durchgeschnitten. An sie schließt sich unmittelbar an: die
bereits zur nächsten entstehenden Lampe gehörende Elektrode 21, und zwar in umgekehrter
Reihenfolge, mit dem Zuführungsdraht 18, der Molybdänfolie 19, Haltedraht
2o und dem eigentlichen Elektrodenkörper 21. Jenseits der späteren Entladungsstrecke
22 hinweg folgt dann die nächste Elektrode 23 mit Träger usw. Es wird also jeweils
zwischen zwei einander benachbarten, aber entgegengesetzt orientierten Elektroden
später entsprechend den punktierten Linien durchgetrennt. Es wird aus der Abbildung
ersichtlich, daß hierdurch jeweils vollständige, je mit einer Elektrode an jedem
Ende und mit einem seitlichen Pumpstengel versehene Lampen entstehen.
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Die Einführung der verschiedenen Elektroden erfolgt vor Ansetzen oder
Anschließen der Röhre i an die Pumpapparatur mittels eines langen Drahtes oder Stabes.
Der Draht wird hierzu zweckmäßig mit einem nur einseitig wirkenden Haken oder Vorsprung
versehen; in einen in der Vorschubrichtung des einzuführenden Systems liegenden
Vorsprung, z. B. den Reif 38, eingehakt, das System eingeschoben und der Draht etwa
durch Drehen oder Zurückziehen ausgehakt und herausgezogen. Es werden dann bei gewöhnlichen
Einschmelzungen, etwa Molybdändraht in sogenanntemMolybdänglas, Wolframdraht in
Wolframglas, die Einschmelzstellen nacheinander eingeschmolzen. Beim Einschmelzen
in Quarz, wofür vorliegendes Verfahren hauptsächlich gedacht ist, z. B. beim Einschmelzen
von Molybdänfolien in ;Quarz, wird das Rohr dabei über die Schlauchleitung 5 evakuiert
und nun erst, beginnend von rechts, d. h. vom geschlossenen Ende der Lampe her,
Einschmelzung auf Einschmelzung unter Vakuum zusammen fallen gelassen und zweckmäßig
noch gequetscht. Die nach Durchschneiden entstehenden einzelnen Röhren werden jeweils
über ihren zugeordneten Pumpstengel evakuiert, aasgeheizt, aktiviert, mit einer
Gas- und Dampffüllung versehen und abgeschmolzen.
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Es empfiehlt sich, als Zuführungen 17, 18 für zwei einander örtlich
benachbarte Elektroden einen einheitlichen durchgehenden Draht zu wählen, und zwar
insbesondere bei Verwendung von Molybdänfolien einen Molybdän- oder Wolframdraht.
Derselbe kann, wie dargestellt, mit Vorteil in mehreren Windungen oder Schlaufen
zusammengelegt sein. Nach Durchschneiden wird dann jedes der spiralig zusammengelegten
Enden 17 bzw. 18 in Abb. 2 aus dem Rohrstutzen 24 herausgezogen. Sie können dann
bequem elektrisch angeschlossen werden. Man kann dadurch gleichzeitig die hier benötigte
Rohrlänge sehr kurz halten. Es können auch an den Molybdänfolien 16 und i9 kurze
Molybdändrähte sitzen, oder statt dessen kann, wie bei 25 in Abb. i gezeigt, ein
durchgehender gerader Molybdändraht zwei Folien verbinden, wobei für Zwecke späteren
elektrischen Anschlusses parallel dazu an diesem Molybdändraht noch ein weiterer
spiralig zusammengelegter Nickeldraht 26 an zwei Stellen bei 27 und 28 angeschweißt
ist, der dann später herausgezogen und angeschlossen wird. Ohne Spiralisierung oder
Anlegung von Schlaufen können die kuren beim Durchschneiden verbleibenden, aus den
abgeschnittenen
Rohrenden 29 in Abb. 3 hervorragenden Stutzen 3o der Zuführungsdrähte so angeschlossen
werden, daß man eine enge längliche Metallhülse 31 oder eine entsprechend ausgebildete
Drahtspirale überschiebt und verschweißt. Damit der Stutzen bzw. der Zuführungsdraht
nicht abbricht, kann in jedem Falle das Rohrende 29 mit einer Füllung 32 aus Silberchlorid,
Cadmium, Blei u. dgl. ausgegossen werden. Das Röhrchen 30 tritt nach außen
durch einen Isolierkörper 33, der seinerseits in einer kräftigen Hülse 34 sitzt,
die einheitlich über Endstutzen 29, Einschmelzung 35 und Endstück 36 der Entladungsröhre
übergeschoben wird. Das Röhrchen 30 wird zweckmäßig mit einem kräftigen Draht
oder einer Metallfüllung versehen und dient als Kontaktstift 37 für die Lampe.
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An den -Stellen der späteren Einschmelzungen empfiehlt es sich, wie
in den Abbildungen dargestellt, das Rohr i schon vorher etwas einzuziehen. Die Halterdrähte,
z. B. 15 und 2o der Elektroden, weisen gegebenenfalls Ringe oder sperrige Schlaufen
38, 39 ... oder ähnliche sperrige Gebilde auf, durch die bei und nach Einschieben
des Elektrodensystems in die Röhre i die Elektroden im Lumen der Röhre zentriert
bleiben, da die sehr dünnen Molybdänfolien infolge ihrer Biegsamkeit hierzu nicht
imstande sind. Diese Reifen, die in Windungen gelegten Zuführungsdrähte 17, 18
... oder Molybdänfolien, in entsprechend verengten Stellen des Rohres, können
so dimensioniert sein, daß sie etwas klemmen, wodurch die einmal eingeführten Systeme
an Ort bleiben und gut adjustiert werden können. Dies kann auch magnetisch bewerkstelligt
werden, indem man z. B. ein Stückchen Vakuum- oder Ommeteisen in die Windungen des
Zuführungsdrahtes steckt.
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Zwecks noch besserer und schnellerer Einführung der Elektroden auch
in sehr lange Röhren kann man, wie in Abb. 4 dargestellt, zwei solche entgegengesetzt
orientierte Elektroden 14 und 21 nebst Halter, Folien, Zuführungsdrähten usw. vermittels
eines durchgehenden Quarzstäbchens 4o bzw. veirschmelzbarer Glasstäbchen, im Falle
Röhre i aus Glas besteht, das je mit einem Ende an den Elektrodenhaltern 15 und
20 vermittels Schellen oder Ringen 41 und 42 festgeklemmt ist, zu einem einheitlichen
und genügend starren System zusammenfassen. Das Quarzstäbchen liegt der einen, flachen
Seite der Molybdänfolien auf. Der gemeinsame Zuführungsdraht 17, 18 wird in diesem
Falle in flachen Schlaufen gelegt, oder es wird das Quarzröhrchen durch seine Windungen
hindurchgesteckt.
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Bisher wurde angenommen, daß die späteren Lampenkörper nach vorliegendem
Verfahren nur bis zum Auspumpen und Füllen, was getrennt vorgenommen wird, fertiggestellt
wurden. Man kann nun noch einen Schritt weitergehen, indem man auch diese Operationen
sofort anschließend vornimmt. Hierzu läßt man die seitlichen Pumpstengel 6, 7 mit
Ausnahme eines weg. Die Röhre wird an beiden Enden je nachdem unter Luftdruck oder
bevorzugt unter Vakuum an der ersten Einschmelzstelle zugeschmolzen. In letzterem
Falle werden die in genügender Länge überstehenden Rohrenden vorher abgezogen oder
mit einem vakuumdichten Stopfen versehen. Die Röhre wird darauf als Ganzes im Heizkasten
oder sukzessive mittels Brennern aasgeheizt. Die Einbauteile werden mit Vorteil
vermittels Hochfrequenz entgast. Die Röhre i wird mit einer Edelgasfüllung, gegebenenfalls
auch zusätzlich mit einer Metal!l.dampffüllung, insbesondere Quecksilberdampf, versehen.
Sämtliche in ihr enthaltenen Elektroden werden hierauf einmal oder mehrmals probegebrannt
und aktiviert. Hierzu wird an die an den Enden der Röhre i hervortretenden Zuführungen
eine entsprechend hohe Spannung gelegt.- Hierbei wird einmal oder mehrmals evakuiert
und neu gefüllt. Darauf wird Edelgas eingelassen und nach älteren Verfahren mit
dem Quecksilbervorratsgefäß abgeschmolzen. Nach einem vom Erfinder anderweitig beschriebenen
Verfahren zum Füllen von Metalldampf- und insbesondere Quecksilberdampflampen verbleibt
jedoch das Quecksilbervorratsgefäß an der Pumpe, und die Lampen werden an diese
mit dem nötigen Solldruck quecksilberdampfgefüllt und dann nacheinander abgezogen.
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Verfahren und Vorrichtungen sind besonders geeignet für die massenhafte
Herstellung von Hochdruck- und insbesondere Höchstdruckquecksilberlampen, die röhrenförmige
Lampenkörper von oft nur 5 bis io cm Länge und 8 bis io cm lichter Weite aufweisen.