EP0061757B1

EP0061757B1 - Verfahren zur Herstellung einer als Quetschung ausgebildeten Gefässabdichtung für eine elektrische Lampe und Quetschvorrichtung zum Durchführen des Verfahrens

Info

Publication number: EP0061757B1
Application number: EP82102635A
Authority: EP
Inventors: Helmut Ing.-Grad. Grahmann; Dieter Dr. Hofmann; Alfred Dipl.-Ing. Wacker; Fritz Ludwig; Reinhard Rupp
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1981-03-31
Filing date: 1982-03-29
Publication date: 1986-05-14
Also published as: DE3271115D1; EP0061757A3; EP0061757A2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer als Quetschung ausgebildeten Gefässabdichtung für eine elektrische Lampe, die aus einem rohrförmigen Lampengefäss, einem Gestellaufbau mit zwei Stromzuführungen, zwischen denen eine Wendel gespannt ist, sowie ggf. aus einem Halter und einem Pumprohr besteht, wobei das auf die Erweichungstemperatur erwärmte Ende des Lampengefässes mit dem Gestellaufbau mittels eines Quetschvorganges gasdicht verschmolzen wird.
Das Quetschen zum Abdichten der Enden von Lampengefässen ist ein bekanntes Verfahren, das bislang bei Lampengefässen mit einem bestimmten Durchmesserbereich angewandt wurde, wobei der Obergrenze beim Quetschen fertigungstechnische Grenzen gesetzt waren. Mit zunehmendem Lampengefässdurchmesser sind die grösser werdenden Glasmassen bei herkömmlichen Quetschverfahren nur noch schwer beherrschbar, wobei die Länge und/oder die Breite der Quetschung ungewünschte Ausmasse annimmt. Bei grösseren zu verarbeitenden Durchmessern wird deshalb von der Quetschtechnik abgewichen und das bekannte Fusseinschmelzverfahren angewandt. Dabei wird ein Tellerrohr in der Regel mit zwei mehrteiligen Stromzuführungen, zwischen denen eine Wendel gespannt ist, sowie ggf. einem Halter und einem Pumprohr zu einem Lampenfuss verarbeitet, der dann mit dem abzudichtenden Lampengefässende verschmolzen wird.
Eine andere Art der Gefässeinschmelzung kann mit Hilfe eines Pressglasfusses erfolgen, der im wesentlichen ebenfalls die zuvor genannten Komponenten enthält. Beiden Verfahren ist gemeinsam, dass vor dem eigentlichen Einschmelzvorgang ein Fussteil hergestellt werden muss, wodurch zusätzliche Vorerzeugnisse und Maschinen erforderlich werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, die material- und kostenintensive Fertigung der oben beschriebenen Art zu vermeiden und die kostengünstige Quetschtechnik auch für Lampengefässabdichtungen mit grösserem Durchmesser nutzbar zu machen. Dafür ist es erforderlich, dass die Länge der Gefässabdichtung, die zwischen der beginnenden Verjüngung des Lampengefässes und dem Ende der Gefässabdichtung liegt, derart gestaltet ist, dass die der Lampe spezifischen Sockeltypen sowie deren Verfahren zur Sockelung weiterhin anwendbar bleiben.
Das Verfahren zur Herstellung einer als Quetschung ausgebildeten Gefässabdichtung für eine elektrische Lampe ist dadurch gekennzeichnet, dass im unmittelbaren Anschluss an den Quetschvorgang bei noch erweichtem Glas und noch geschlossenen Quetschbacken ein bestimmter Gasüberdruck auf das Innere des Lampengefässes ausgeübt wird, wodurch das gequetschte Ende des Lampengefässes eine bestimmte, durch die Quetschbacken begrenzte Volumenerweiterung erfährt, derart, dass der Übergang zwischen der das Lampengefäss abschliessenden Stirnfläche und der Mantelfläche des Lampengefässes im wesentlichen die Form einer umlaufenden Kante erhält. Die Stirnfläche des gequetschten Endes des Lampengefässes wird durch den Gasüberdruck im wesentlichen zu einer ebenen Fläche geformt, die mit der Mantelfläche des Lampengefässes einen rechten Winkel bildet. Die Quetschung selbst ist diametrisch zur Stirnfläche angeordnet und erstreckt sich in Richtung der verlängerten Lampenlängsachse. Der Querschnitt der Quetschung weist eine im wesentlichen rechteckige Form mit einem verdickten Mittelteil auf, der das Pumprohr umgibt. Die durch die Quetschung geführten Stromzuführungen sind einteilig und mit ihrem Wärmeausdehnungskoeffizient an den des Glases angepasst. Der relativ kantige Übergang zwischen Mantel- und Stirnfläche sowie die ebene Stirnfläche, aus der sich die Quetschung erstreckt, ist durch das Verfahren des Formblasens auf mechanisierten Fertigungsmaschinen besonders günstig herstellbar.
Bei der Vorrichtung zur Herstellung einer elektrischen Lampe nach diesem Verfahren ist der Gasdruck im gequetschten Lampengefäss bei noch erweichtem Glas und noch geschlossenen Quetschbacken veränderbar. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass einerseits bei noch nicht gequetschter Gefässabdichtung auch noch nicht geblasen wird und andererseits bei schon gequetschter Gefässabdichtung der Gasdruck, mit dem das Formblasen erfolgt, auf die Temperatur des Glases und damit auf dessen Viskosität abgestimmt werden kann. Jede der Quetschbacken des Quetschbackenpaares ist an der aktiven Quetschfläche mit mindestens einem erhaben angeordneten Formelement versehen, das in der Quetschung des Lampengefässes und im Bereich des Pumprohres nach vollzogenem Quetschvorgang gezielt Vertiefungen hinterlässt. Während des Quetschvorganges erzwingen die Formelemente die Annäherung des zu quetschenden, erweichten Glases an das Pumprohr und unterbrechen evtl. zu beiden Seiten des Pumprohres und ggf. der Stromzuführungen verbleibende Kapillaren.
Die nach dem Verfahren und auf der Vorrichtung gequetschte elektrische Lampe ist mit einer Quetschung versehen, deren von der Stirnfläche ausgehende Länge das 0,2- bis 0,4 fache des Aussendurchmessers des Lampengefässes beträgt und deren Breite gleich gross wie oder kleiner als der Aussendurchmesser des Lampengefässes ist. Die in der Quetschung angebrachten Vertiefungen sind derart angeordnet, dass sie in der Verlängerung der Quetschrichtung das von der Quetschung umgebende Pumprohr tangieren. Die Form und Ausdehnung der Vertiefungen kann unterschiedlich gestaltet sein. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Vertiefung aus einem runden oder z. B. viereckigen Sackloch, das direkt im Grenzbereich des Quetschungsglases zu dem verdickten Mittelteil der Quetschung angeordnet ist. Es ist dabei ausreichend, wenn sich auf jeder Seitenfläche jeweils nur ein derartiges Sackloch befindet. Ebenso können aber auf jeder Seitenfläche mehrere Sacklöcher angeordnet sein, wobei deren Verteilung vorzugsweise wieder im Grenzbereich des Quetschungsglases zu dem verdickten Mittelteil der Quetschung liegt. Die Sacklöcher sind etwa kegel- oder pyramidenstumpfförmig ausgebildet, wobei deren Tiefe etwas mehr als die Hälfte der Quetschungsdicke beträgt. Bei eckigen Sacklöchern sind sämtliche Kanten zur Vermeidung von Spannungen im Quetschungsglas verrundet.
Anstelle von oder zusätzlich zu den Sacklöchern können die Seitenflächen der Quetschung in weiteren bewährten Ausführungsformen mit einer oder mehreren Nuten versehen werden. Die Nuten weisen im wesentlichen einen rechteckigen Querschnitt auf, verjüngen sich mit zunehmender Nuttiefe jedoch etwas. Die Nuttiefe beträgt weniger als ein Viertel der Quetschungsdicke. Sämtliche Nutkanten sind zur Vermeidung von Spannungen im Quetschungsglas verrundet. In bezug auf die Anordnung der Nuten sind unterschiedliche Ausführungen denkbar. In einem Ausführungsbeispiel ist auf jeder Seitenfläche der Quetschung eine Nut angeordnet, die sich etwa mittig und im rechten Winkel zur Lampenlängsachse über die gesamte Quetschungsbreite, also auch über den verdickten Mittelteil erstreckt. Weiterhin ist eine Nutführung parallel zur Lampenlängsachse denkbar, wobei diese dann vorteilhaft im Grenzbereich des Quetschungsglases zu dem verdickten Mittelteil der Quetschung angeordnet ist. Wie ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt, sind auch kombinierte Nuten möglich, die sich aus senkrecht und parallel zur Lampenachse angeordneten Einzelnuten zusammensetzen und beispielsweise die Form eines T ergeben.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist diese Art der Quetschung bei Quecksilberdampfniederdruckentladungslampen anwendbar, wobei jedes der zwei Lampenenden eine derartige Quetschung aufweist. Jedes Lampenende ist mit einem Halter versehen, an dem eine die Wendel abschirmende Kappe befestigt ist. Mindestens eines der beiden Lampengefässenden ist mit einem Pumprohr versehen, über das die Lampe gepumpt und gefüllt wird und das dann anschliessend dicht an der Quetschung abgeschmolzen wird.
Die beschriebene Quetschung beschränkt sich nicht nur auf Quecksilberdampfniederdruckentladungslampen. In gleicher Weise lassen sich auch Glühlampen mit einem Glasgefäss herstellen, ohne dass die Technik hierzu wesentlich verändert werden müsste. Auch hier werden zwei Stromzuführungen, zwischen denen eine Wendel gespannt ist, sowie ggf. ein Halter und ein Pumpstengel für ein Lampengestell benötigt. Der Halter dient in diesem Fall als Wendelhalter.
Die elektrische Lampe mit der erfindungsgemässen Gefässeinschmelzung ermöglicht eine billigere Herstellung von Massentypen von sowohl Glühlampen als auch Entladungslampen, da keine eigentliche Fussfertigung benötigt wird. Das einzuschmelzende Lampengefässende muss nicht mehr vorgeformt sein, wie z.B. eingerollte Kolbenenden bei Leuchtstofflampen. Der zur Fussherstellung benötigte Teller entfällt ganz und die Länge des Pumprohres kann verkürzt werden. Anstelle der sonst verwendeten dreiteiligen Stromzuführungen können nunmehr einteilige Stromzuführungen verwendet werden. Die Lampen sind auch auf mechanisierten Fertigungsmaschinen in grossen Stückzahlen leicht herstellbar, da die in den Quetschwerkzeugen erhaben angeordneten und in der Quetschung die Vertiefungen erzeugenden Elemente eine Abdichtung zwischen dem Quetschungsglas und dem Pumprohr mit hoher Zuverlässigkeit bewirken. Die Anordnung der Vertiefungen kann dabei - insbesondere bei der Nutausführung - dem zukünftigen Verwendungszweck angepasst werden. Aufgrund der mit Hilfe der neuen Quetschtechnik erzielten relativ kantigen Übergänge zwischen der Mantelfläche und der im Verhältnis zum Aussendurchmesser des Lampengefässes extrem kurzen Quetschung lassen sich auf das gequetschte und ggf. über das Pumprohr abgedichtete Lampengefässende Sokkel der üblichen Bauart, insbesondere bei Leuchtstofflampen, auch die kurzen Zweitstiftsokkel, aufsetzen.
Die Erfindung wird anhand der nachstehenden Figuren näher erläutert:

Figur 1 zeigt stark schematisiert eine Quetschung an einem Lampengefässende;
Figur 2 zeigt die Veränderung des Lampengefässendes durch das Formblasen;
Figur 3 zeigt einen Schnitt eines gequetschten Lampengefässendes mit runden Sacklöchern;
Figur 4 zeigt die Seitenansicht der Figur 3 im Teilschnitt;
Figur 5 zeigt die Draufsicht der Figur 4;
Figur 6 zeigt ein anderes Beispiel mit mehreckigen Sacklöchern;
Figur 7 zeigt ein gequetschtes Lampengefässende mit Quer-Nut;
Figur 8 zeigt ein weiteres Beispiel eines gequetschten Lampengefässendes mit einer T-Nut.
Figur 9 zeigt ein gequetschtes Lampengefässende am Beispiel einer Leuchtstofflampe;
Figur 10 zeigt die Seitenansicht der Figur 9;
Figur 11 zeigt schematisiert eine Leuchtstofflampenquetschung mit einem aufgekitteten Sokkel;
Figur 12 zeigt schematisiert ein anderes Beispiel einer Leuchtstofflampenquetschung mit einem Sockel;
Figur 13 zeigt schematisiert ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Leuchtstofflampenquetschung mit einem Sockel;
Figur 14 zeigt schematisiert eine mit Glassockel versehene Leuchtstofflampe.

Das in Figur 1 stark schematisiert dargestellte Lampengefäss 1 weist eine Quetschung 2 auf, in der zwei Stromzuführungen 3 und ein Pumprohr 4 eingeschlossen sind. Durch das Mittelteil. 5 der Quetschung 2 ist das Pumprohr 4 geführt, weshalb die Quetschung 2 an dieser Stelle etwas verdickt ausgeführt ist (siehe auch Figur 2).
In Figur 2 und in allen weiteren Figuren sind gleiche Teile mit gleicher Bezifferung versehen. Die gestrichelte Linie 6 deutet die Lampengefässform unmittelbar nach dem Quetschvorgang an. Auf das Innere des Lampengefässes 1 wird durch Einblasen von z. B. Luft ein bestimmter Überdruck P ausgeübt, wobei sich die Quetschbacken noch in der Schliessstellung befinden und das Glas vom Quetschvorgang noch erweicht ist. Durch diesen Überdruck P wird das Ende des Lampengefässes 1 um den Betrag V aufgeblasen und erhält die durch die Quetschbacken vorgegebene endgültige Form. Die das Lampengefäss 1 abschliessende Stirnfläche 7 bildet dann im wesentlichen eine Ebene, die im rechten Winkel zur Mantelfläche des Lampengefässes 1 angeordnet ist. Der Übergang dieser beiden Flächen zueinander ist im wesentlichen in Form einer umlaufenden Kante ausgebildet. Die Länge L der von der Stirnfläche 7 ausgehenden Quetschung 2 beträgt das 0,2- bis 0,4-fache des Aussendurchmessers D des Lampengefässes 1 und die Breite B der Quetschung 2 ist kleiner als der Aussendurchmesser D des Lampengefässes 1.
Das in den Figuren 3 bis 5 abgetrennte und schematisiert dargestellte Ende des Lampengefässes 1 weist eine Quetschung 2 auf, in der zwei Stromzuführungen 3 und ein Pumprohr 4 eingeschlossen sind. Zwischen den Stromzuführungen 3 ist eine Wendel 8 gespannt. Die Gefässeinschmelzung kann zu einer Glüh- oder Entladungslampe gehören, wobei die Wendel 8 eine Glühwendel einer Glühlampe bzw. eine Elektrodenwendel einer Quecksilberdampfniederdruckentladungslampe ist. Die Quetschung 2 umschliesst das einen relativ grossen Durchmesser aufweisende Pumprohr 4 und ist im Mittelteil 5 verdickt ausgeführt. Im Grenzbereich der Quetschung 2 zum verdickten Mittelteil 5 ist auf jeder der Seitenflächen eine Vertiefung angebracht. Die Vertiefung ist als kegelstumpfförmiges Sackloch 9 ausgebildet und tangiert das Pumprohr 4. Die seitlichen, die Quetschungsdicke bildenden Schmalflächen der Quetschung 2 sind mit je einer Einkerbung 10 versehen. Ein Lampensockel (nicht dargestellt) mit entsprechenden Nocken an seiner inneren Umgangsfläche rastet in die Einkerbung 10 ein, wodurch ein zusätzlicher Halt und ggf. eine Verdrehfestigkeit der Verbindung sichergestellt ist.
Die Figur 6 zeigt gegenüber den vorangegangenen Figuren 3 bis 5 lediglich ein modifiziertes Sackloch. Anstelle eines kegelstumpfförmigen Sackloches ist hier ein pyramidenstumpfförmiges Sackloch 11 in die Quetschung 2 eingedrückt worden. Die Kanten des Sackloches 11 sind zur Vermeidung von Spannungen in der Quetschung verrundet (in der Zeichnung nicht erkennbar). Die Schmalflächen der Quetschung 2 weisen auch hier Einkerbungen 10 für einen besseren Sockelhalt auf.
Die in der Quetschung 2 der Figur 7 dargestellte Vertiefung ist als eine über die gesamte Quetschungsbreite - also auch über das verdickte Mittelteil 5 - verlaufende Nut 12 in der Seitenfläche ausgeführt. Um Spannungen in der Quetschung 2 zu vermeiden, ist die Nut 12 leicht konisch und an den Kanten verrundet (in der Darstellung nicht erkennbar). Die zweite (rückwärtige) Seitenfläche weist ebenfalls eine Nut der gleichen Art auf.
Die Quetschung 2 der Figur 8 ist auf jeder Seitenfläche mit zwei Vertiefungen in Form einer T-Nut 12 versehen. Die waagerechten Teilstücke des T verlaufen dabei eng an dem Rand des verdickten Mittelteils 5; dieses bleibt jedoch selbst unverformt. Auch hier sind die scharfen Kanten der T-Nut 13 innerhalb der Quetschung 2 vorzugsweise verrundet. Ähnlich wie in den Figuren 5 und 6 weisen die beiden seitlichen Schmalflächen eine Ausnehmung 14 für einen besseren Sockelhalt auf.
Die Figuren 9 und 10 zeigen ein mit einer erfindungsgemässen Lampengefässeinschmelzung versehenes Ende einer Leuchtstofflampe. Die Stirnfläche 7 ist hier mit einem zum Aussendurchmesser konzentrisch angeordneten Absatz 15 kleineren Durchmessers versehen, wodurch der später aufzusetzende Sockel gut zentriert sitzt. An einem Halter 16 ist eine ringförmige, die Wendel 8 umgebende Kappe 17 angebracht. Der Halter 16 kann in der Quetschung 2 eingeschmolzen sein und dort enden oder er ist mit dem Pumprohr 4 verschmolzen. Nachdem die Lampe gepumpt und gefüllt ist, wird das Pumprohr 4 dicht an der Quetschung 2 gasdicht abgetrennt.
In den Figuren 11 bis 14 sind unterschiedliche Ausführungsbeispiele einer gesockelten Leuchtstofflampe dargestellt. In jedem Fall wird von einer Lampengefässquetschung wie zuvor beschrieben ausgegangen. Die Sockelung in Figur 11 ist in konventioneller Weise erfolgt. Eine Sokkelhülse 18 ist mit einer die eingenieteten Sockelstifte 19 enthaltenden Sockelplatte 20 versehen. Der Sockel ist dann mittels Kitt 21 auf dem gequetschten Lampenende befestigt.
Der Sockel 22 in Figur 12 kann aus einem Kunststoff gefertigt sein. An seiner inneren Umfangfläche ist er mit Nocken 23 versehen, mit denen er in entsprechende Vertiefung in der Quetschung 2 einrastet, wodurch ein zusätzlicher Halt und die Verdrehfestigkeit der Verbindung sichergestellt wird. In den Figuren 11 und 12 sind die Stromzuführungen mit den Sockelstiften auf bekannte Weise - z. B. durch Klemmen - elektrisch verbunden.
In der Figur 13 sind die Sockelstifte 24 schon vor dem Quetschen mit den Stromzuführungen 3 elektrisch verbunden worden und dann über einen Teil ihrer Länge mit in die Quetschung 2 eingeschmolzen. Die Abdeckkappe 25 erfüllt hier lediglich die Funktion eines mechanischen Schutzes der Quetschung 2.
Die Leuchtstofflampe in Figur 14 ist mit einem Glassockel versehen. Hierbei ist jede der aus der Quetschung 2 herausgeführten Stromzuführungen mit ihrem Ende bogenförmig zu der Quetschung 2 zurückgeführt, wonach die entstandenen Drahtschlaufen 26 nach jeweils einer Quetschungsseite umgebogen werden. Für diese Art der Leuchtstofflampensockel sind jedoch modifizierte Fassungen erforderlich.
In einem konkreten Ausführungsbeispiel wird eine Gefässeinschmelzung einer Leuchtstofflampe beschrieben. Das Lampengefäss 1 besteht aus Natronkalkglas und weist einen Aussendurchmesser D von ca. 25,5 mm auf. Die Länge L der Quetschung beträgt ca. 6 mm und die Breite B bzw. die Dicke betragen ca. 20 mm bzw. 3 mm. Das Pumprohr 4 aus Bleiglas weist einen Aussendurchmesser von ca. 6 mm auf, wodurch sich das verdickte Mittelteil 5 bis auf ca. 7 mm vergrössert. Im Grenzbereich der Quetschung 2 zum verdickten Mittelteil 5 ist auf jeder der Seitenflächen ein kegelstumpfförmiges Sackloch 9 eingedrückt. Das Sackloch 9 weist einen grössten Durchmesser von ca. 2 mm und eine Tiefe von ca. 1,7 mm auf. Für den Fall, dass an Stelle von oder zusätzlich zu den Sacklöchern 9 auch Nuten 12 oder 13 angebracht sind, weisen diese eine grösste Breite von ca. 2 mm und eine Tiefe von ca. 0,4 mm auf. Die in die Quetschung 2 eingeschmolzenen einteiligen Stromzuführungen 3 weisen einen an den des Glases angepassten Wärmeausdehnungskoeffizient auf. Ein oxidierter oder ggf. boraxierter Draht auf Eisen-Nickel-Basis ist für die Stromzuführungen besonders geeignet.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer als Quetschung ausgebildeten Gefässabdichtung für eine elektrische Lampe, die aus einem rohrförmigen Lampengefäss (1), einem Gestellaufbau mit zwei Stromzuführungen (3), zwischen denen eine Wendel (8) gespannt ist, sowie ggf. aus einem Halter (16) und einem Pumprohr (4) besteht, wobei das auf die Erweichungstemperatur erwärmte Ende des Lampengefässes (1) mit dem Gestellaufbau mittels eines Quetschvorganges gasdicht verschmolzen wird, dadurch gekennzeichnet, dass im unmittelbaren Anschluss an den Quetschvorgang bei noch erweichtem Glas und noch geschlossenen Quetschbacken ein bestimmter Gasüberdruck (P) auf das Innere des Lampengefässes (1) ausgeübt wird, wodurch das gequetschte Ende des Lampengefässes (1) eine bestimmte, durch die Quetschbacken begrenzte Volumenerweiterung (V) erfährt, derart, dass der Übergang zwischen der das Lampengefäss (1) abschliessenden Stirnfläche (7) und der Mantelfläche des Lampengefässes (1) im wesentlichen die Form einer umlaufenden Kante erhält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche (7) des gequetschten Endes des Lampengefässes (1) durch den Gasüberdruck (P) im wesentlichen zu einer ebenen Fläche geformt wird, die mit der Mantelfläche des Lampengefässes (1) einen rechten Winkel bildet, wobei die Quetschung (2) diametrisch zur Stirnfläche (7) angeordnet ist und sich in Richtung zur verlängerten Lampenlängsachse erstreckt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasdruck im gequetschten Lampengefäss (1) bei noch erweichtem Glas und noch geschlossenen Quetschbacken verändert wird.

4. Quetschvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Quetschbacken eines Backenpaares an der aktiven Quetschfläche mit mindestens einem erhabenen Formelement versehen ist, die in der Quetschung (2) des Lampengefässes (1) und im Bereich des Pumprohres (4) nach vollzogenem Quetschvbrgang gezielt Vertiefungen (9, 11, 12, 13) hinterlassen.