EP1843380B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Einbringen einer genau dosierbaren Menge Quecksilber in eine Entladungslampe - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Einbringen einer genau dosierbaren Menge Quecksilber in eine Entladungslampe Download PDF

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EP1843380B1
EP1843380B1 EP06007445A EP06007445A EP1843380B1 EP 1843380 B1 EP1843380 B1 EP 1843380B1 EP 06007445 A EP06007445 A EP 06007445A EP 06007445 A EP06007445 A EP 06007445A EP 1843380 B1 EP1843380 B1 EP 1843380B1
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EP
European Patent Office
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metering
mercury
bore
feed channel
discharge vessel
Prior art date
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EP06007445A
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English (en)
French (fr)
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EP1843380A1 (de
Inventor
Petar Stanic
Jürgen REMDE
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Flowil International Lighting Holding BV
Original Assignee
Flowil International Lighting Holding BV
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Publication date
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Priority to EP06007445A priority patent/EP1843380B1/de
Priority to AT06007445T priority patent/ATE424620T1/de
Priority to DE502006003007T priority patent/DE502006003007D1/de
Priority to DE200620020463 priority patent/DE202006020463U1/de
Application filed by Flowil International Lighting Holding BV filed Critical Flowil International Lighting Holding BV
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/38—Exhausting, degassing, filling, or cleaning vessels
    • H01J9/395—Filling vessels
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/70—Lamps with low-pressure unconstricted discharge having a cold pressure < 400 Torr
    • H01J61/72—Lamps with low-pressure unconstricted discharge having a cold pressure < 400 Torr having a main light-emitting filling of easily vaporisable metal vapour, e.g. mercury

Definitions

  • the invention relates to a method for introducing a precisely metered amount of mercury in the discharge vessel of a lamp, in particular in a straight fluorescent lamp, wherein the discharge vessel is connected to a lamp holder and acted upon by the lamp holder with a gas stream and further via a mercury introduction channel with a predetermined amount of Mercury is filled. Furthermore, the invention relates to a corresponding device.
  • Fluorescent lamps are produced on fully automatic production machines, where lamp blanks in a horizontal position undergo various processes. These include: baking out the phosphors slurried into the discharge vessel, melting an electrode at the end of the discharge vessel, evacuating the discharge vessel, filling the discharge vessel with an inert filling gas, introducing a predetermined amount of mercury and then hermetically sealing the discharge vessel at both ends of the discharge tube ,
  • the heating of the mercury strip in the finished lamp has the consequence that possibly other unwanted components, in particular H 2 are released from the metal strip, which negatively influence the ignition and burning properties of the lamp.
  • a getter material is usually additionally attached to the metal strip, which also has to be heated inductively to activate it.
  • the heating necessary to activate the getter or to release the mercury is achieved by inductive energy input, wherein a very strong alternating electromagnetic field must be applied for heating the metal strip to 900 ° to 1000 ° over a period of 10 to 30 seconds.
  • the energy consumption at a lamp throughput of 7000 / h is considerable and the energy efficiency of this method is extremely low.
  • the production of the metal strip with pressed-on mercury and getter compounds (usually in welded ring form) and the handling in the lamp manufacturing make the getter tape technology very expensive and expensive.
  • JP 55-43729 A A generic method and a corresponding device for introducing a precisely metered amount of mercury is already out of the JP 55-43729 A known.
  • JP 55-43729 A a device for introducing a quantity of mercury into an elongate discharge vessel 13 of a lamp is described.
  • the decor is located in this case between the discharge vessel 13 connected to the device and a horizontal, also elongated main shaft or piston 2 of a suction nozzle connected to the device.
  • a stationary shaft or piston 4 Arranged essentially axially symmetrically with respect to the outer dimensions of the device, a stationary shaft or piston 4 extends over the greater part of the distance between the end of the discharge vessel 13 facing the device and the end of the main shaft 2 facing the device Discharge vessel 13, the main shaft 2 and the shaft 4 match.
  • the mercury sump 24 extends axially symmetrically, which essentially represents a cavity that runs like a tube along the longitudinal axis of the shaft 4.
  • the shaft 4 around the shaft 4 is an elongated mercury separation sleeve 6, in such a way that the shaft 4 lies in the interior of the mercury separation sleeve 6, forming its quasi core, and that their longitudinal axes also coincide.
  • the mercury separation sleeve 6 in turn, there is an elongate mercury reservoir body 9, in such a way that the mercury separation sleeve 6 lies in the interior of the mercury reservoir body 9, by virtually forming its core, and their longitudinal axes also coincide.
  • the shaft 4, the mercury separation sleeve 6 and the mercury reservoir body 9 are three slidably fitting sleeves, which are slidably abutting one another as in one another.
  • a mercury ladle 8 eccentrically mounted with respect to the longitudinal axis of the mercury reservoir body 9 is provided.
  • a mercury lake 18 is provided at the bottom of a larger cavity inside the device, the device comprising a hollow cylindrical housing 7.
  • the longitudinal axis of the hollow cylindrical housing 7 in turn coincides with the longitudinal axis of the shaft 4, the mercury separation sleeve 6 and the mercury reservoir body 9.
  • the diameter of the housing 7 in the illustrated embodiment of the device is about three times as large as the diameter of the mercury reservoir body 9.
  • the upper edge of the mercury lake 18 is located immediately below the mercury reservoir body 9.
  • the mercury ladle 8 is used to absorb mercury from the mercury lake 18 during rotation of the mercury reservoir body 9 about its longitudinal axis.
  • the mercury ladle 8 When the mercury ladle 8 has moved through the mercury lake 18 about its longitudinal axis during the rotation of the mercury reservoir body 9 and is then significantly above the level of the mercury lake 18, the mercury passes through the channel present in the interior of the mercury ladle 8 and finally arrives at the adjacent one Mercury separation sleeve 6, where the mercury fills the mercury separation hole 19 and the flow is blocked in the direction of the mercury sump 24, and until such time by a lever 5, the mercury separation sleeve 6 is rotated relative to the shaft 4 such that the connecting holes 22, 23 and the in the mercury separation sleeve 6 existing mercury separation hole 19 are superimposed.
  • the mercury reservoir body 9 and the shaft 4 are constantly set relative to one another in such a way that the connecting bore 22 and the connection or transmission bore 23 present in the shaft 4 are aligned. That is, when the communication hole 22 and the mercury separation hole 19 are superimposed, the communication hole 23 and each of the mercury separation hole 19 and the communication hole 22 are superimposed. In this position, then the metered portion of the mercury in the mercury separation hole 19 through which the connecting hole 23 through the mercury sump 24 to flow, followed by a gas flow from the housing 7 through the connecting hole 22nd
  • JP 55-43729 A further comprises a switching mechanism to which, in addition to the shaft 4, the mercury separation sleeve 6 and the mercury reservoir body 9, among others, the other connection or transmission bores 10, 11 and 12 include.
  • this switching mechanism a gas flow over the bypass channel comprising the connecting bores 10, 11 and 12 past the amount of mercury to be introduced in the mercury separation bore 19 during a preparation step and locked during a filling step of the bypass channel 10-12.
  • the gas flow is used to entrain the amount of mercury to be introduced.
  • the object of the present invention is in contrast to provide a method for introducing a precisely metered amount of mercury in the discharge vessel of lamps, with which the dosage can be made much more accurate than in the prior art. Furthermore, a corresponding device should be specified.
  • a core idea of the invention is that the metering volume is designed as a metering bore, wherein its cross-sectional shape is formed substantially in the shape of an isosceles triangle.
  • a known per se aspect of the invention is to bring the total gas flow for the process of introduction behind the already predosed droplets of mercury, to let the droplets through the gas flow in the discharge vessel entrain.
  • the dosage of the droplet could already be made spatially separated or well in advance, it is preferred if the metering takes place through or within the metering volume. However, it is ensured that exactly the predosed amount of mercury is ready for filling into the discharge vessel.
  • the drop is formed as a structure of at least approximately spherical shape.
  • the device is accordingly provided in a further preferred embodiment with a metering bore which is dimensioned so that the drop is formed therein into a single, fixed by the metering bore in the circumference to a predetermined diameter ball.
  • the metering bore is designed so that the drop has space only as a sphere.
  • the metering bore was elongated, so that the mercury has split into a plurality of small balls.
  • this division is not reproducible, the balls are small and are poorly promoted.
  • deflections with angles greater than or equal to 90 ° are advantageously avoided.
  • the drop over two deflections, each with about 45 ° can be performed.
  • a curved acceleration channel can be further provided that this opens kink-free and / or steplessly in the feed channel.
  • the drop of mercury is guided in such a way that steps or edges in the direction of introduction are avoided during transitions.
  • Corresponding transitions can be formed either completely flat or the droplets can be guided so that the diameter of guide means at the transitions widened, so that the drop of mercury in the direction of motion encounters no obstacle.
  • the metering volume may have a length substantially equal to the diameter of a circle inscribed in the cross section of the metering well.
  • the length of the metering well may also be sized slightly shorter than the diameter of a circle inscribed in the cross section of the metering well to ensure that the mercury flow is cut off above the metering well despite the high surface tension of the mercury the metering hole actually only makes exactly one drop.
  • the object of the present invention is also achieved by a device for introducing a precisely metered amount of mercury into the discharge vessel of lamps, in particular straight fluorescent lamps, as defined in claim 10.
  • the gas stream is redirected during introduction of the drop of mercury such that the drop is entrained by the gas flow into the discharge vessel.
  • the metering volume is designed as a metering bore and dimensioned such that a drop of at least approximately spherical shape is formed.
  • the metering bore of the device according to the invention is formed with walls which are shaped or aligned with one another so that the droplets formed at least approximately in spherical form only touch the walls of the metering bore pointwise or in sections.
  • the formation of a sphere or spherical shape approximated compact structure is thus favored;
  • frictional forces are reduced during the subsequent release from the metering bore.
  • the metering bore is formed as a recess with a cross-sectional shape substantially in the shape of an isosceles triangle.
  • the legs of the isosceles triangle may be arranged to extend in a straight line in a first embodiment, in an alternative embodiment, they may be based on the interior of the dosing bore also convex or concave running.
  • an acceleration channel is provided between the dosing unit and the feed channel, which is aligned so that the drop is transferred by utilizing the gravitational force with an additional gravitational pulse into the feed channel.
  • the divided into a plurality of individual spheres mercury also accelerated by gravitational force hits the feed channel.
  • an additional gravitational pulse is used for the transport of the mercury within the feed channel in the direction of the discharge vessel.
  • Acceleration channel and feed channel can be arranged relative to each other so that the acceleration channel opens at an angle ⁇ 90 °, preferably ⁇ 60 °, more preferably ⁇ 50 ° in the feed channel. This ensures undisturbed transport of the mercury from the acceleration channel into the feed channel.
  • the bypass channel opens into the feed channel and has one or more inlet openings facing away from the discharge vessel for charging the discharge vessel with a gas stream, in particular with inert filling gas.
  • the at least one, preferably two or more inflow openings can be closed with covers, the inflow openings being arranged off-axis relative to the feed channel.
  • inflow opening (s) and cover (s) can be opened or closed by rotating the inflow openings relative to the covers or the covers relative to the inflow openings.
  • the dosing unit comprises a tilting spoon unit, which is mounted coaxially to the feed channel and can be tilted between a dosing position and a release position, wherein the tilting with the rotation of the lamp holder takes place in that the center of gravity of the tipper unit by their geometric configuration and / or by an additional trim weight is well outside its axis of rotation about the feed channel.
  • a separate drive of Kipplöffelmaschine is not required; Rather, the change takes place between dosing and release position solely due to a triggered by gravity tilting movement with rotation of the lamp holders, which - as from US Pat. No. 2,699,279 respectively.
  • US 2,726,799 known per se - can be arranged equidistantly spaced in a predetermined number on a circular disk rotating in the production process.
  • the tilting spoon unit comprises a scooping arm with a spoon arranged on its end side.
  • the center of gravity of the tilting spoon unit is spaced by a distance from the axis of rotation, which in about 5% to 25% of Total radial extent of the scoop including the spoon from the pivot point to its radially outermost point corresponds.
  • the spoon on its side facing away from the scoop arm on a radially outwardly, in particular to a ridge or a tip tapered roof, which promotes drainage of mercury the radial outer side of the spoon.
  • mercury which is located on the radially outer side of the spoon, not on the tipper unit along toward the inflow opening and / or yet to be explained gas passage bore, which is aligned in the release position with the metering bore, can flow.
  • the feed channel has an upstream first portion and a downstream second portion coaxially aligned with each other and at the same time rotatably supported against each other about their common axis.
  • the first section engages with a conical surface in a facing opening of the second section.
  • the opening of the second section can preferably have an extension matched to the angle of the conical surface.
  • the first portion of the feed channel relative to the associated lamp holder is rotatably mounted, this is preferably achieved in that the first portion of the feed channel is rotatably mounted in a relative to the associated lamp holder fixed dosing sleeve.
  • the dosing sleeve can comprise the dosing bore according to the invention and furthermore a bearing for the tilting spoon unit as well as for a central inner part, in which also the bypass channel and the inflow opening (s) are formed form.
  • the first portion of the feed channel is formed in a central inner part and rotatably mounted in a relative to the associated lamp holder fixed dosing sleeve.
  • the bypass channel may preferably be formed. This opens at its one end in the first section of the feed channel. At the opposite end it forms one or more inflow openings for the entry of a gas flow into the bypass channel.
  • the already mentioned covers for closing the inflow opening (s) are fixed relative to the fixed metering sleeve, preferably formed integrally with the metering sleeve.
  • this has the consequence -as out JP 55-43729 A known per se, that at the same time the inflow openings can be brought into coincidence with the covers or out of overlap with the covers with pivoting of the tipper unit relative to the fixed dosing.
  • this causes that in a preparation step, the inflow openings are not covered by the covers, so that flows past in the preparation step, the gas flow through the inflow through the bypass channel at the drop. Only in the filling step, the inflow openings are blocked by the covers by rotation of the metering sleeve relative to the inner part, so that in this way the bypass channel is blocked.
  • the gas stream is then passed over the metering volume and entrains the drop in the discharge vessel.
  • the tipper unit may be provided with an already mentioned gas passage bore which, in the release position of the tipper unit, is aligned with the metering bore so that the pressure of the inflation gas present at the gas passage bore effects the transport of the drop into the feed passage.
  • the gas passage bore can have deflection means, in particular a deflection sleeve, in order to keep excess mercury draining from the metering unit away from the gas passage bore in the respective metering operation. In this way it is avoided that mercury passing along the tipper unit passes into the gas passage bore and thus, in addition to the exactly predosed droplet, further mercury likewise passes into the feed channel.
  • deflection means in particular a deflection sleeve
  • FIG. 1 is a longitudinal section through an embodiment of a lamp holder 11 according to the invention shown in a longitudinal section.
  • the lamp holder 11 comprises first a housing 61 and a housing 43 mounted on the holder, in which a discharge vessel 13 of a fluorescent lamp to be produced via a discharge vessel fused pump tube 44 is held.
  • the holder 43 includes sealing means 45, which may be concretely formed as an annular sealing rubber.
  • the discharge vessel 13 is also supported at its opposite end by a holder in a lamp holder, which may be formed differently from the lamp holder 11 described here, but is known per se from the prior art.
  • the opposite lamp holder for example, evacuate the discharge vessel 13 via a second pump tube fused to the associated end or support a flushing with filling gas by means of a suction.
  • the relevant and illustrated lamp holder 11 comprises an inner space 42, which is in flow connection with the pumping tube 44 inserted via a feed line 19, in particular a rectilinear one, with the discharge vessel 13.
  • the feed channel 19 defines a central axis 50.
  • the interior 42 of the lamp holder 11 can be acted upon by a filling gas 46 with filling gas, which projects with an inlet 60 in the vicinity of the axis 50 of the substantially rotationally symmetrical about this axis 50 formed interior 42.
  • mercury lake 47 Within the interior 42 is still a supply of mercury, which forms a mercury lake 47.
  • the mirror of the mercury lake 47 is always sufficiently below the centrally arranged feed channel 19 and the inlet 60 of the filling gas 46.
  • a predetermined amount of mercury can be transferred from the mercury lake 47 into the central feed channel 19 via a metering unit 15 and then be introduced into the discharge vessel 13 with the aid of a filling gas stream.
  • the dosing unit 15 initially comprises a relative to the lamp holder 11 fixed dosing sleeve 38 which is aligned coaxially with the feed part 19 formed in an inner part 41 and encloses this.
  • the dosing sleeve 38 has an outer portion 48 with which it is rotatably connected to the housing 61 of the lamp holder 11 and an inner portion 49 on which a Kipplöffelmaschine 28 - as another element of the dosing unit 15 - to the through the (central) feed channel 19 defined axis 50 is rotatably mounted.
  • the inner part 41 of the dosing unit 15 simultaneously comprises a first section 33 of the feed channel 19 and a bypass channel 64 opening into this first section 33 of the feed channel 19.
  • the first section 33 of the feed channel 19 and the bypass channel 64 are thus rotatable relative to the housing of the lamp holder 11 the axle 50 stored.
  • the aforementioned second portion 34 is formed with respect to the housing of the lamp holder 11 as a separate component or integral with the metering sleeve 38 fixed.
  • the first portion 33 of the feed channel 19 for improved cooperation with the second portion 34 of the feed channel at its end facing the second portion 34, a conical surface 35 which engages in an associated opening 36 of the second portion 34.
  • the second section 34 preferably forms at its opening 36 at the same time an extension 37 which is matched to the conical surface 35 of the first section 33, so that the occurrence of an uncontrolled gap as possible according to the prior art is avoided.
  • the tipper unit 28 is with rotation of the lamp holder 11, which will be explained below with reference to the explanation of Fig. 3 will be described in more detail, tiltable between a metering position (preparation step) and a release position (filling step).
  • the dosing position or the release position represent the end positions of a pivoting movement of the tipper unit 28 about the axis 50 of the feed channel 19 and the dosing sleeve 38, on which the tipper unit 28 as described above is stored. These end positions are determined by the dimensioning of the slot 52 in the metering sleeve 38.
  • the lamp holder 11 is off along the line CC Fig. 1 , in Fig. 3 along the line AA Fig. 1 and in Fig. 4 off along the BB line Fig. 1 illustrated, in which representation, the tipper unit 28 is in its first position, namely the dosing position (preparation step).
  • the tipper unit 28 comprises a relative to the axis 50 radially outer spoon 31 which is connected via a scooping 30 with a substantially annular inner portion 53.
  • spoon 31, scoop arm 30 and the substantially annular inner portion 53 are integrally formed.
  • the tipper unit 28 from the mercury lake 47 can absorb mercury and lead via a channel 54 within the scoop arm 30 to a metering volume, specifically to a metering bore 21 in the dosing sleeve 38.
  • a drain 55 is provided in the inner part 41 of the metering unit 15, said drain 55 of the inner part 41 in the metering position of the tilting spoon unit 28 being aligned with the metering bore 21.
  • the metering sleeve 38 has at its end facing away from the outer portion 48 still two covers 65, 66 which protrude beyond the inner portion 49 in the axial direction and form part of a still closer to be explained switching mechanism 63 for the guided into the discharge vessel 13 gas flow.
  • the covers 65, 66 have a radius of the Abweisthrough 57 according to rounded inner surface 67, 68, which slides as close to the outside of the deflector 57.
  • the covers 65, 66 which are formed as above the inner portion protruding Flunken, cover in the release position (filling step) diametrically formed on the shell side of the deflector 57 inlet openings 26 in the inner part, so that in the filling step, the gas flow through the bypass channel 64 is blocked.
  • the process controlled by the tilting bucket unit 28 will be explained again in context. If the tipper unit 28 after the metering bore 21 is filled with a predetermined amount of mercury, tilted into the release position (by tilting clockwise from the in the Fig. 2 . 3 and 4 Dosing position shown), passes a gas passage hole 39 in the annular inner portion 53 of the Kipplöffelmaschine 28 in an aligned with the metering bore 21 alignment. At the same time, the inner part 41 of the dosing unit 15 is entrained with this tilting of the tipper unit 28, so that an acceleration channel 25 within the inner part 41 also comes into alignment with the dosing bore 21.
  • the metering bore according to the invention in the form of a triangular hole 18, that is formed as a through hole with a triangular cross-sectional shape.
  • the triangle is identically defined in the present embodiment with each rectilinear legs, with different designs are conceivable.
  • One consideration here is that the mercury received in the metering bore 21 forms into a single drop 16 which has as few points of contact with walls 22 to 24 of the metering bore 21 as possible. If a maximum amount of mercury (depending on the lamp type) of 5 mg or 10 mg given by European regulations is used, the calculated diameter of the drop 16, which is as spherical as possible, is 0.89 mm or 1.12 mm.
  • the drop 16 of mercury formed in the metering bore can enter the acceleration channel 25 of the inner part 41.
  • the acceleration channel 25 within the inner part 41 is arranged at an angle of 45 ° in the present embodiment.
  • a 90 ° transition during transport of the drop 16 from the metering bore 21 into the feed channel 19 is avoided, which made the transport of mercury considerably more difficult in the prior art;
  • the here proposed orientation of the acceleration channel 25 of the droplets 16 is also accelerated by the gravity acting on them, without this pulse would go completely lost when entering the feed channel 19.
  • transitions 17 between the metering bore 21 and the acceleration channel 25 or between the acceleration channel 25 and the feed channel 19 or between the feed channel 19 and pump tube 44 are formed such that the drop 16 encounters no obstacles formed as steps in the transport direction.
  • the inner part 41 of the metering unit 15 is provided at its end facing away from the pump tube 44 with a deflector 27 which is designed to prevent accidental entry of accumulating on the Kipplöffeliki 28 mercury in the pump tube 44 facing away from the inlet opening 26 of the feed channel 19.
  • the deflector 27 is formed here in the form of a groove 56.
  • this top side of the spoon 31 is designed as a roof 32 (cf. Fig. 1 ), ie with surfaces inclined to the horizontal, so that mercury can drain off.
  • deflection means 40 are also provided on the gas passage bore 39 provided in the annular inner section 53 of the tilting-bucket unit 28, which in this case is specifically designed as a projection sleeve (v. Fig. 3 ) may be formed. This also avoids that mercury draining from the tipper unit 28 can pass directly into the feed channel 19 without passing through the metering bore 21.
  • the Kipplöffelmaschine 28 is still equipped with an additional trim weight 29, which is secured by a fixing screw 58 on the scoop 30 in the vicinity of the spoon 31.
  • Fig. 9 is shown on the basis of a schematic diagram of the rotation of the pump / filling machine to which a plurality of lamp holders 11 may be attached.
  • the plurality of lamp holders 11 rotate about a central axis of rotation of the pumping / filling machine along a circular path.
  • the tipper unit 28 tilts periodically from the dosing position (preparation step) to the release position (filling step) and from the release position back into the dosing position.
  • the tipper unit 28 In positions A and B, the bucket 31 is completely submerged in the mercury lake 47 and exits the mercury lake 47 at position C filled with mercury so that both buckets 31 and channel 54 are filled with mercury.
  • the tipper unit 28 In the positions D and E, the tipper unit 28 is still in the dosing position, in which case the mercury present in the channel 54 can enter the dosing bore 21.
  • the tipper unit 28 In the positions F and G, the tipper unit 28 is transferred by a rapid tilting into the release position, so that the formed in the metering bore 21 ball 16 of mercury via the acceleration channel 25 in the central feed channel 19 and from there into the discharge vessel 13 can occur.
  • a Geargaset which can be generated, for example, characterized in that on the opposite side of the discharge vessel in the discharge vessel such a negative pressure is generated that at the right moment, when the ball 16 arrives at the entrance of the pumping tube 44, a Geargarace from the Geartechnisch 46 in the feed passage 19 via the inflow opening 26 and the gas passage bore 39 is passed.
  • the tipper unit 28 tilts from the release position back to the dosing position.
  • Fig. 10 the dosing sleeve 38 is shown in a perspective view.
  • the metering sleeve 38 comprises the already mentioned outer portion 48 for insertion into the housing 61 of the lamp holder 11 and an inner diameter smaller dimensioned in the outer diameter inner portion 49.
  • the already mentioned slot 52 and formed with a triangular cross-section metering bore 21 is arranged
  • Fig. 11 shows the dosing sleeve 38 after Fig. 10 in a side view.
  • Fig. 12 is a side view and in Fig. 13 a perspective side view of the inner part 41 of the dosing unit 15 is shown.
  • the inner part 41 comprises the already mentioned first section 33 of the feed channel 19.
  • the inner part 41 For connection to the second section 34 of the feed channel 19, the inner part 41, the already mentioned conical surface 35 at its one end face on.
  • the centrally continuous first section 33 of the feed channel 19 forms the inflow opening 26, also mentioned above, which is protected by the rejection device 27 comprising groove 56 and deflector plate 57, as well as possible against undesired inflowing mercury.
  • From lateral surface of the inner part 41 of the acceleration channel 25 extends in the direction of the first portion 33 of the feed channel 19 at 45 °.
  • a bore 59 for receiving the driving screw 51 (not shown here) and the drain 55 for the removal of Mercury when filling the metering bore 21 of the associated metering sleeve 38th
  • Fig. 14 and 15 is one of the presentation in the Fig. 1 and 5 a different sectional view to illustrate the operation of the switching mechanism 63, which includes the diametrically arranged inlet openings 26 in the inner part 41 and the covers 65, 66 which are integrally formed with the metering sleeve 38 includes.
  • the dosing position (preparation step) is illustrated. In this position, the switching mechanism 63 leads the gas flow over the inlet openings 26 and the bypass channel 64 past the metering bore 21 formed as a triangular hole 18.
  • Fig. 15 the arrangement is shown in the release position (filling step).
  • the covers 65, 66 close the inflow openings 26 of the bypass channel such that the gas flow is now guided over the metering volume or the metering bore 21 and thus entrains the droplets 16 into the discharge vessel 13.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbringen einer genau dosierbaren Menge Quecksilber in das Entladungsgefäß einer Lampe, insbesondere in eine gerade Leuchtstofflampe, wobei das Entladungsgefäß an eine Lampenaufnahme angeschlossen und über die Lampenaufnahme mit einem Gasstrom beaufschlagt wird und weiterhin über einen Quecksilbereinbringungskanal mit einer vorgegebenen Menge an Quecksilber befüllt wird. Weiter betrifft die Erfindung eine entsprechende Einrichtung.
  • Leuchtstofflampen werden auf vollautomatischen Produktionsmaschinen hergestellt, wobei dort Lampenrohlinge in horizontaler Lage verschiedene Prozesse durchlaufen. Hierzu zählen: Die in das Entladungsgefäß aufgeschlämmten Leuchtstoffe auszubacken, endseitig am Entladungsgefäß eine Elektrode einzuschmelzen, das Entladungsgefäß zu evakuieren, das Entladungsgefäß mit einem inerten Füllgas zu befüllen, eine vorbestimmte Menge an Quecksilber einzubringen und anschließend das Entladungsgefäß an beiden Enden des Entladungsrohres luftdicht zu verschließen.
  • In den Dokumenten US 2 699 279 , US 2 842 290 und US 2 726 799 wird beschrieben, wie flüssiges Quecksilber aus einem Behälter als Teil einer vollautomatischen Produktionsmaschine für das Evakuieren und Befüllen von geraden Entladungsgefäßen mit inertem Füllgas und Quecksilber, dosiert wird. Derartige vollautomatische Produktionsmaschinen sind weit verbreitet und seit vielen Jahren im Einsatz.
  • Eine alternative Vorgehensweise, Quecksilber in das Entladungsgefäß von Leuchtstofflampen einzubringen, wird in der WO 97/19461 angegeben. Bei dem dort angegebenen Verfahren wird an den Elektroden ein mit einer Quecksilber-Verbindung beschichtetes Metallband angebracht. Nachdem das Entladungsgefäß luftdicht verschlossen, insbesondere zugeschmolzen ist, wird das Metallband samt der darauf befindlichen Quecksilber-Verbindung induktiv erhitzt und das Quecksilber freigesetzt.
  • Das Erhitzen des Quecksilberbandes in der fertigen Lampe hat zur Folge, dass eventuell andere, unerwünschte Bestandteile, insbesondere H2 aus dem Metallband freigesetzt werden, welche die Zünd- und Brenneigenschaften der Lampe äußerst negativ beeinflussen.
  • Um diese störenden Materialien zumindest teilweise aufzufangen, wird meist zusätzlich auf dem Metallband noch ein Gettermaterial angebracht, welches selbst zu seiner Aktivierung ebenfalls induktiv erwärmt werden muss. Die zur Aktivierung des Getters bzw. zur Freisetzung des Quecksilbers notwendige Erwärmung wird durch induktive Energieeinbringung erzielt, wobei zur Erhitzung des Metallbandes auf 900° bis 1.000° über einen Zeitraum von 10 bis 30 Sekunden ein sehr starkes elektromagnetisches Wechselfeld angelegt werden muss. Eine gewisse Abstrahlung der Antenne in der Fertigungshalle, die z.B. Personen mit Herzschrittmachern negativ beeinflussen könnte, lässt sich nicht vermeiden. Der Energieaufwand bei einem Lampendurchsatz von 7000/h ist beträchtlich und der energetische Wirkungsgrad dieses Verfahrens äußerst niedrig. Die Herstellung des Metallbandes mit aufgepressten Quecksilber- und Getterverbindungen (üblicherweise in verschweißter Ringform) und die Handhabung in der Lampenfertigung machen die Getterbandtechnik sehr aufwendig und teuer.
  • Bei der eingangs erwähnten Methode der Hg-Flüssig-Dosierung ist die Streuung der dosierten Menge sehr groß. Je nach Lampentyp, Leuchtstoff und weiteren spezifischen Konstruktionsmerkmalen findet ein Verzehr des eingebrachten Quecksilbers während der Lebensdauer, die in der Größenordnung von 20.000 Stunden liegen sollte, statt. Deshalb muss in der Regel überdosiert werden, um die für den Betrieb erforderliche Mindestmenge an Quecksilber zu sichern und die vorgesehene mittlere Lebensdauer der Lampe zu garantieren.
  • Ein gattungsbildendes Verfahren sowie eine entsprechende Vorrichtung zum Einbringen einer genau dosierbaren Menge an Quecksilber ist bereits aus der JP 55-43729 A bekannt. In JP 55-43729 A wird eine Einrichtung zum Einbringen einer Quecksilbermenge in ein langgestrecktes Entladungsgefäß 13 einer Lampe beschrieben. Die Einrichtung befindet sich dabei zwischen dem an die Einrichtung angeschlossenen Entladungsgefäß 13 und einem an die Einrichtung angeschlossenen horizontalen, ebenfalls langgestreckten Hauptschaft bzw. -kolben 2 eines Absaugstutzens. Im Wesentlichen axial-symmetrisch zu den äußeren Abmessungen der Einrichtung angeordnet - erstreckt sich über den größten Teil des Abstandes zwischen dem der Einrichtung zugewandten Ende des Entladungsgefäßes 13 und dem der Einrichtung zugewandten Ende des Hauptschaftes 2 ein ortsfester Schaft bzw. Kolben 4. Die Längsachsen des Entladungsgefäßes 13, des Hauptschaftes 2 und des Schaftes 4 stimmen überein. Im Inneren des Schaftes 4 erstreckt sich axial-symmetrisch der Quecksilbersumpf 24, der im Wesentlichen einen sich entlang der Längsachse des Schaftes 4 röhrenartig verlaufenden Hohlraum darstellt.
  • Um den Schaft 4 herum liegt wiederum eng anliegend eine langgestreckte Quecksilberseparationshülse 6, und zwar derart, dass der Schaft 4 im Inneren der Quecksilberseparationshülse 6 liegt, indem es quasi deren Kern bildet, und dass deren Längsachsen auch übereinstimmen. Um die Quecksilberseparationshülse 6 herum liegt wiederum eng anliegend ein langgestreckter Quecksilberreservoirkörper 9, und zwar derart, dass die Quecksilberseparationshülse 6 im Inneren des Quecksilberreservoirkörpers 9 liegt, indem es quasi dessen Kern bildet, und dass deren Längsachsen auch übereinstimmen. Man kann also sagen, dass der Schaft 4, die Quecksilberseparationshülse 6 und der Quecksilberreservoirkörper 9 drei gleitend aneinander anliegende - wie ineinander gesteckte - langgestreckte Hülsen darstellen.
  • Am Quecksilberreservoirkörper 9 ist ein in Bezug auf die Längsachse des Quecksilberreservoirkörpers 9 exzentrisch angebrachter Quecksilberschöpflöffel 8 vorgesehen. Ein Quecksilbersee 18 ist am Boden eines größeren Hohlraums im Inneren der Einrichtung vorhanden, wobei die Einrichtung ein hohlzylinderförmiges Gehäuse 7 aufweist. Die Längsachse des hohlzylinderförmigen Gehäuse 7 stimmt wiederum mit den Längsachse des Schaftes 4, der Quecksilberseparationshülse 6 und des Quecksilberreservoirkörpers 9 überein. Der Durchmesser des Gehäuses 7 ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel der Einrichtung ca. dreimal so groß wie der Durchmesser des Quecksilberreservoirkörpers 9. Der obere Rand des Quecksilbersees 18 befindet sich unmittelbar unterhalb des Quecksilberreservoirkörpers 9. Der Quecksilberschöpflöffel 8 dient zur Aufnahme von Quecksilber aus dem Quecksilbersee 18 bei Rotation des Quecksilberreservoirkörpers 9 um dessen Längsachse.
  • Zum Zwecke der Weiterleitung eines Anteils des über den Quecksilberschöpflöffel 8 aus dem Quecksilbersee 18 aufgenommenen Quecksilbers zum Quecksilbersumpf 24, von wo aus er letztlich in das Entladungsgefäß 13 eingebracht wird, ist im Quecksilberreservoirkörper 9 die Verbindungsbohrung 22, im Schaft 4 die Ubertragungsbohrung 23, sowie in der Quecksilberseparationshülse 6 die Quecksilberseparationsbohrung 19 vorhanden. Wenn sich der Quecksilberschöpflöffel 8 bei der Rotation des Quecksilberreservoirkörper 9 um dessen Längsachse durch den Quecksilbersee 18 hindurchbewegt hat und sich danach deutlich oberhalb des Spiegels des Quecksilbersee 18 befindet, läuft das Quecksilber durch den im Inneren des Quecksilberschöpflöffels 8 vorhandenen Kanal und kommt schließlich bei der anliegenden Quecksilberseparationshülse 6 an, wo das Quecksilber die Quecksilberseparationsbohrung 19 füllt und der Weiterfluss in Richtung des Quecksilbersumpfes 24 versperrt wird, und zwar solange, bis durch einen Hebel 5 die Quecksilberseparationshülse 6 relativ zum Schaft 4 derart verdreht wird dass die Verbindungsbohrungen 22, 23 und die in der Quecksilberseparationshülse 6 vorhandene Quecksilberseparationsbohrung 19 übereinander liegen. Der Quecksilberreservoirkörper 9 und der Schaft 4 sind ständig derart relativ zueinander gestellt, dass die Verbindungsbohrung 22 und die im Schaft 4 vorhandene Verbindungs- bzw. Übertragungsbohrung 23 fluchten. D. h., wenn die Verbindungsbohrung 22 und die Quecksilberseparationsbohrung 19 übereinander liegen, liegen auch die Verbindungsbohrung 23 und jeweils die Quecksilberseparationsbohrung 19 und die Verbindungsbohrung 22 übereinander. In dieser Stellung kann dann der dosierte Anteil des Quecksilbers in der Quecksilberseparationsbohrung 19 durch die die Verbindungsbohrung 23 hindurch zum Quecksilbersumpf 24 fließen, gefolgt von einem Gasfluß aus dem Gehäuse 7 durch die Verbindungsbohrung 22.
  • JP 55-43729 A weist weiterhin einen Umschaltmechanismus, zu dem neben dem Schaft 4, der Quecksilberseparationshülse 6 und dem Quecksilberreservoirkörper 9 u. a. auch die weiteren Verbindungs- bzw. Übertragungsbohrungen 10, 11 und 12 gehören. Im Zuge dieses Umschaltmechanismus wird während eines Vorbereitungsschrittes ein Gasstrom über den Bypasskanal umfassend die Verbindungsbohrungen 10, 11 und 12 an der einzubringenden Quecksilbermenge in der Quecksilberseparationsbohrung 19 vorbeigeführt und während eines Befüllungsschrittes der Bypasskanal 10-12 gesperrt. Dadurch wird der Gasstrom zum Mitreissen der einzubringenden Quecksilbermenge benutzt.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demgegenüber darin, ein Verfahren zum Einbringen einer genau dosierbaren Menge Quecksilber in das Entladungsgefäß von Lampen anzugeben, mit dem sich die Dosierung wesentlich genauer als beim Stand der Technik vornehmen lässt. Weiterhin soll eine entsprechende Einrichtung angegeben werden.
  • Diese Aufgabe wird bei der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, dass in einem Vorbereitungsschritt bei oder nach der Dosierung der einzubringenden Quecksilbermenge das Quecksilber in einem Dosiervolumen in Form eines einzigen, zusammenhängenden Tropfens gebracht wird, anschließend in einem Befüllungsschritt die gesamte einzubringende Menge an Quecksilber unter Beibehaltung des zuvor geformten Tropfens in das Entladungsgefäß transportiert wird und wobei ein Umschaltmechanismus vorgesehen ist, der während des Vorbereitungsschrittes den Gasstrom über einen Bypasskanal an dem Tropfen vorbeiführt und während des Befüllschrittes den Bypasskanal sperrt, derart dass der Gasstrom während der Sperrung des Bypasskanals über das Dosiervolumen geführt ist und den Tropfen in das Entladungsgefäß mitreißt. Dabei ist ein Kerngedanke der Erfindung, dass das Dosiervolumen als Dosierungsbohrung ausgebildet ist, wobei deren Querschnittsform im Wesentlichen in Gestalt eines gleichschenkligen Dreiecks ausgebildet ist.
  • Ein -aus JP 55-43729 A für sich bekannten-Aspekt der Erfindung besteht darin, den gesamten Gasstrom für den Prozess des Einbringens hinter den bereits vordosierten Tropfen aus Quecksilber zu bringen, um den Tropfen durch den Gasstrom in das Entladungsgefäß mitreißen zu lassen.
  • Obwohl die Dosierung des Tropfens bereits auch räumlich getrennt bzw. zeitlich weit voraus vorgenommen werden könnte, wird es bevorzugt, wenn die Dosierung durch bzw. innerhalb des Dosiervolumens erfolgt. Jedoch wird sichergestellt, dass exakt die vordosierte Menge an Quecksilber zur Befüllung in das Entladungsgefäß bereitsteht.
  • Nach einem weiteren, bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der Tropfen als Gebilde von zumindest annähernd kugelförmiger Gestalt ausgebildet. Die Einrichtung ist dementsprechend in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung mit einer Dosierungsbohrung versehen, die so bemessen ist, dass sich der Tropfen darin zu einer einzigen, durch die Dosierungsbohrung im Umfang auf einen vorbestimmten Durchmesser festgelegten Kugel ausbildet.
  • Entsprechend ist die Dosierungsbohrung anders als im Stand der Technik so ausgelegt, dass der Tropfen nur als eine Kugel Platz hat. Beim Stand der Technik dagegen war die Dosierungsbohrung langgestreckt ausgebildet, so dass sich das Quecksilber in eine Mehrzahl kleiner Kugeln aufgeteilt hat. Diese Aufteilung ist jedoch nicht reproduzierbar, die Kugeln sind klein und werden schlecht gefördert.
  • In der bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wirken jedoch die erfindungsgemäße Dosierung des Quecksilbers unter Ausbildung einer einzigen Kugel sowie die prozesstechnische Abstimmung hinsichtlich der Umlenkung des Gasstromes zusammen.
  • Um das Einbringen des Tropfens aus Quecksilber noch zu verbessern, werden vorteilhafterweise Umlenkungen mit Winkeln größer oder gleich 90° vermieden. Beispielsweise kann der Tropfen über zwei Umlenkungen mit jeweils etwa 45° geführt werden. Alternativ ist es auch denkbar, den Tropfen in einem, insbesondere stetig gekrümmten Kanal, insbesondere durch Vorsehen eines gekrümmten Beschleunigungskanals zu führen derart, dass scharfe Winkel gänzlich vermieden sind. Gerade bei Vorsehen eines gekrümmten Beschleunigungskanals kann weiter vorgesehen werden, dass dieser knickfrei und/oder stufenfrei in den Beschickungskanal mündet.
  • In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung wird der Tropfen aus Quecksilber so geführt, dass bei Übergängen Stufen bzw. Kanten in Einbringungsrichtung vermieden sind. Entsprechende Übergänge können entweder völlig plan ausgebildet werden oder der Tropfen kann so geführt werden, dass sich der Durchmesser von Führungseinrichtungen an den Übergängen erweitert, so dass der Tropfen aus Quecksilber in Bewegungsrichtung auf kein Hindernis trifft.
  • Nach einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Dosiervolumen eine Länge aufweisen, die im Wesentlichen dem Durchmesser eines in den Querschnitt der Dosierungsbohrung einbeschriebenen Kreises gleicht.
  • Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Länge der Dosierungsbohrung auch etwas kürzer als der Durchmesser eines in den Querschnitt der Dosierungsbohrung einbeschriebenen Kreises bemessen sein, um sicherzustellen, dass sich beim Abschneiden des Quecksilber-Stroms oberhalb der Dosierungsbohrung trotz der hohen Oberflächenspannung des Quecksilbers in der Dosierungsbohrung tatsächlich nur genau ein Tropfen bildet.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird in vorrichtungstechnischer Hinsicht auch durch eine Einrichtung zum Einbringen einer genau dosierbaren Menge an Quecksilber in das Entladungsgefäß von Lampen, insbesondere gerader Leuchtstofflampen, gelöst, wie sie in Anspruch 10 definiert ist.
  • Auch hier gilt, dass bedarfsweise der Gasstrom beim Einbringen des Tropfens aus Quecksilber derart umgeleitet wird, dass der Tropfen durch den Gasstrom in das Entladungsgefäß mitgerissen wird.
  • Besonders bevorzugt ist, wenn das Dosiervolumen als Dosierungsbohrung ausgebildet und so bemessen ist, dass sich ein Tropfen von zumindest annähernd kugelförmiger Gestalt ausbildet.
  • Nach einem wesentlichen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Dosierungsbohrung der erfindungsgemäßen Einrichtung mit Wänden ausgebildet, die so geformt bzw. zueinander ausgerichtet sind, dass der zumindest annährend in Kugelform ausgebildete Tropfen nur punkt- bzw. abschnittsweise die Wände der Dosierungsbohrung berührt. Die Ausbildung einer Kugel bzw. der Kugelform angenäherten kompakten Gebildes wird so begünstigt; gleichzeitig werden Reibungskräfte bei der anschließenden Freigabe aus der Dosierungsbohrung reduziert.
    Konkret bedeutet dies, dass die Dosierungsbohrung als Ausnehmung mit einer Querschnittsform im Wesentlichen in Gestalt eines gleichschenkligen Dreiecks ausgebildet ist. Hierbei können die Schenkel des gleichschenkligen Dreiecks in einer ersten Ausgestaltung geradlinig verlaufend angeordnet sein, in einer alternativen Ausgestaltung können sie bezogen auf das Innere der Dosierungsböhrung auch konvex oder konkav verlaufend ausgebildet sein.
  • Nach einem weiteren bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist zwischen Dosiereinheit und Beschickungskanal ein Beschleunigungskanal vorgesehen, der so ausgerichtet ist, dass der Tropfen unter Ausnutzung der Gravitationskraft mit einem zusätzlichen gravitationsbedingten Impuls in den Beschickungskanal überführt wird. Beim Stand der Technik trifft das in eine Mehrzahl einzelner Kugeln aufgeteilte Quecksilber ebenfalls durch Gravitationskraft beschleunigt auf den Beschickungskanal. Dies erfolgt beim Stand der Technik jedoch im rechten Winkel, so dass kein in Längsrichtung des Beschickungskanals wirksamer Impulsanteil verbleibt. Erfindungsgemäß wird dagegen ein zusätzlicher gravitationsbedingter Impuls für den Transport des Quecksilbers innerhalb des Beschickungskanals in Richtung auf das Entladungsgefäß ausgenutzt.
  • Beschleunigungskanal und Beschickungskanal können relativ zueinander so angeordnet sein, dass der Beschleunigungskanal unter einem Winkel < 90°, vorzugsweise < 60°, weiter vorzugsweise < 50° in den Beschickungskanal mündet. Hierdurch wird ein ungestörter Transport des Quecksilbers aus dem Beschleunigungskanal in den Beschickungskanal sichergestellt.
  • Nach einem weiteren bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung, mündet der Bypasskanal in den Beschickungskanal und weist eine oder mehrere dem Entladungsgefäß abgewandte Einströmöffnungen zur Beschickung des Entladungsgefäßes mit einem Gasstrom, insbesondere mit inertem Füllgas auf.
  • Nach einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung lassen sich die zumindestens eine, vorzugsweise zwei oder mehreren Einströmöffnungen mit Abdeckungen verschließen, wobei die Einströmöffnungen hierbei relativ zum Beschickungskanal außeraxial angeordnet sind.
  • Nach einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung können Einströmöffnung(en) und Abdeckung(en) durch Verdrehen der Einströmöffnungen relativ zu den Abdeckungen bzw. der Abdeckungen relativ zu den Einströmöffnungen geöffnet bzw. verschlossen werden.
  • Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Dosiereinheit eine Kipplöffeleinheit, die koaxial zum Beschickungskanal gelagert ist und zwischen einer Dosierposition und einer Freigabeposition verkippt werden kann, wobei die Verkippung mit der Drehung der Lampenaufnahme dadurch erfolgt, dass der Schwerpunkt der Kipplöffeleinheit durch ihre geometrische Ausgestaltung und/oder durch ein zusätzliches Trimmgewicht deutlich außerhalb ihrer Drehachse um den Beschickungskanal liegt. In dieser Ausgestaltung ist ein separater Antrieb der Kipplöffeleinheit nicht erforderlich; vielmehr erfolgt der Wechsel zwischen Dosierposition und Freigabeposition alleine aufgrund einer durch die Schwerkraft ausgelösten Kippbewegung mit Drehung der Lampenaufnahmen, die - wie aus US 2 699 279 bzw. US 2 726 799 an sich bekannt - äquidistant beabstandet in einer vorbestimmten Anzahl auf einer sich im Produktionsprozess drehenden Kreisscheibe angeordnet sein können.
  • In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Kipplöffeleinheit einen Schöpfarm mit einem endseitig daran angeordneten Löffel. Nach einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung, der eine besonders rasche Verkippung und damit eine möglichst reproduzierbare Dosierung bzw. Freigabe sicherstellt ist der Schwerpunkt der Kipplöffeleinheit um eine Strecke von der Drehachse beabstandet, welche in etwa 5 % bis 25 % der radialen Gesamtausdehnung des Schöpfarms inklusive des Löffels vom Drehpunkt bis zu seinem radial äußersten Punkt entspricht.
  • Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist der Löffel an seiner dem Schöpfarm abgewandten Seite ein sich radial nach außen, insbesondere zu einem First oder einer Spitze verjüngendes Dach auf, das ein Ablaufen von Quecksilber der radialen Außenseite des Löffels begünstigt. Hierdurch wird sichergestellt, dass Quecksilber, welches sich auf der radial äußeren Seite des Löffels befindet, nicht an der Kipplöffeleinheit entlang in Richtung auf die Einströmöffnung und/oder eine noch zu erläuternde Gasdurchgangsbohrung, welche in Freigabeposition mit der Dosierungsbohrung fluchtet, fließen kann.
  • Bevorzugtermaßen weist der Beschickungskanal einen stromaufwärts gelegenen ersten Abschnitt und einen stromabwärts gelegenen zweiten Abschnitt auf, die zueinander koaxial ausgerichtet und gleichzeitig gegeneinander um ihre gemeinsame Achse drehbeweglich gelagert sind.
  • Nach einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung greift dabei der erste Abschnitt mit einer Konusfläche in eine zugewandte Öffnung des zweiten Abschnitts ein. Hierdurch ist eine vergleichsweise dichte Anlage zwischen erstem Abschnitt und zweitem Abschnitt sichergestellt, wobei gleichzeitig die Verdrehbarkeit beider Abschnitte gegeneinander erhalten bleibt.
  • Um die Gleitabdichtung noch zu verbessern, kann bevorzugtermaßen die Öffnung des zweiten Abschnitts eine auf den Winkel der Konusfläche abgestimmte Erweiterung aufweisen.
  • Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der erste Abschnitt des Beschickungskanals gegenüber der zugeordneten Lampenaufnahme drehbeweglich gelagert, wobei dies bevorzugtermaßen dadurch erzielt wird, dass der erste Abschnitt des Beschickungskanals in einer relativ zur zugeordneten Lampenaufnahme festen Dosierhülse drehbeweglich gelagert ist. Die Dosierhülse kann dabei die erfindungsgemäße Dosierungsbohrung umfassen und weiterhin eine Lagerung für die Kipplöffeleinheit sowie für ein zentrales Innenteil, in dem auch der Bypasskanal sowie die Einströmöffnung(en) ausgebildet sind, bilden.
  • Bevorzugtermaßen ist der erste Abschnitt des Beschickungskanal in einem zentralen Innenteil ausgebildet und in einer gegenüber der zugeordneten Lampenaufnahme festen Dosierhülse drehbeweglich gelagert.
  • In dem zentralen Innenteil kann bevorzugtermaßen der Bypasskanal ausgebildet sein. Dieser mündet an seinem einen Ende in den ersten Abschnitt des Beschickungskanals. Am gegenüberliegenden Ende bildet er eine oder mehrere Einströmöffnungen für das Eintreten eines Gasstroms in den Bypasskanal aus.
  • In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung sind die bereits erwähnten Abdeckungen zur Verschließung der Einströmöffnung(en) relativ zur festen Dosierhülse feststehend, vorzugsweise mit der Dosierhülse einstückig ausgebildet.
  • In einer konkreten Ausführungsform hat dies zur Folge -wie aus JP 55-43729 A an sich bekannt, dass mit Verschwenken der Kipplöffeleinheit gegenüber der festen Dosierhülse gleichzeitig die Einströmöffnungen in Überdeckung mit den Abdeckungen bzw. außer Überdeckung mit den Abdeckungen gebracht werden können. Konkret wird dadurch bewirkt, dass in einem Vorbereitungsschritt die Einströmöffnungen durch die Abdeckungen nicht überdeckt sind, so dass im Vorbereitungsschritt der Gasstrom durch die Einströmöffnungen über den Bypasskanal am Tropfen vorbeiströmt. Erst im Befüllungsschritt werden durch Verdrehung der Dosierhülse relativ zum Innenteil die Einströmöffnungen durch die Abdeckungen versperrt, so dass hierdurch der Bypasskanal gesperrt wird. Der Gasstrom wird dann über das Dosiervolumen geführt und reißt den Tropfen in das Entladungsgefäß mit.
  • Die Kipplöffeleinheit kann mit einer bereits erwähnten Gasdurchgangsbohrung versehen sein, die in Freigabeposition der Kipplöffeleinheit mit der Dosierungsbohrung fluchtet, so dass der an der Gasdurchgangsbohrung anstehende Druck des Füllgases den Transport des Tropfens in den Beschickungskanal bewirkt bzw. unterstützt.
  • Nach einem weiteren bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Gasdurchgangsbohrung Abweismittel, insbesondere eine Abweishülse aufweisen, um von der Dosiereinheit ablaufendes, im jeweiligen Dosiervorgang überschüssiges Quecksilber von der Gasdurchgangsbohrung fernzuhalten. Hierdurch wird vermieden, dass an der Kipplöffeleinheit entlanglaufendes Quecksilber in die Gasdurchgangsbohrung gelangt und so zusätzlich zu dem exakt vordosierten Tropfen weiteres Quecksilber ebenfalls in den Beschickungskanal gelangt.
  • Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen:
    • Fig. 1
    einen schematischen Längsschnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lampenaufnahme mit darin angeordneter Dosiereinheit in einer ersten Stellung (Vorbereitungsschritt);
    Fig. 2
    eine Schnittansicht der Lampenaufnahme mit darin angeordneter Dosiereinheit entlang der Linie C-C in Fig. 1;
    Fig. 3:
    eine Schnittansicht der Lampenaufnahme mit darin angeordneter Dosiereinheit nach Fig. 1 entlang der Linie A-A;
    Fig. 4:
    eine Schnittansicht der Lampenaufnahme mit darin angeordneter Dosiereinheit entlang der Linie B-B in Fig. 1;
    Fig. 5:
    einen schematischen Längsschnitt durch die Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lampenaufnahme mit darin angeordneter Dosiereinheit nach Fig. 1 in einer zweiten Stellung (Befüllschritt);
    Fig. 6:
    eine Schnittansicht durch die Lampenaufnahme mit darin angeordneter Dosiereinheit entlang der Linie C-C in Fig. 5;
    Fig. 7:
    eine Schnittansicht durch die Lampenaufnahme mit darin angeordneter Dosiereinheit in einer Schnittansicht entlang der Linie A-A in Fig. 5;
    Fig. 8:
    eine Schnittansicht durch die Lampenaufnahme mit darin angeordneter Dosiereinheit in einer Schnittansicht entlang der Linie B-B in Fig. 5;
    Fig. 9:
    eine Prinzipskizze, welche eine Ausführungsform der Dosiereinheit mit Kipplöffeleinheit während der Rotation der zugeordneten Pump-/Füllmaschine, die mit einer Mehrzahl von Lampenaufnahmen zur Aufnahme jeweils eines Entladungsgefäßes bestückt sein kann, zeigt;
    Fig.10
    eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dosierhülse;
    Fig. 11
    eine Draufsicht auf die Dosierhülse nach Fig. 10;
    Fig.12
    ein Innenteil der anhand der Fig. 1 bis 8 veranschaulichten Dosiereinheit;
    Fig.13
    das Innenteil nach Fig. 12 in perspektivischer Ansicht;
    Fig. 14
    einen zur Darstellung aus Fig. 1 abweichenden Längsschnitt englang der Linie A-A in Fig. 2 durch die erfindungsgemäße Lampenaufnahme mit darin angeordneter Dosiereinheit in einer ersten Stellung (Vorbereitungsschritt) zur Erläuterung des Umlenkmechanismus;
    Fig. 15
    die Lampenaufnahme mit darin angeordneter Dosiereinheit in einer Längsschnittansicht entlang der Linie A-A in Fig. 6 zur Erläuterung des Umlenkmechanismus in der zweiten Stellung der Dosiereinheit (Befüllschritt).
  • In Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lampenaufnahme 11 in einem Längsschnitt dargestellt. Die Lampenaufnahme 11 umfasst zunächst ein Gehäuse 61 sowie eine am Gehäuse angebrachte Halterung 43, in der ein Entladungsgefäß 13 einer zu produzierenden Leuchtstofflampe über ein am Entladungsgefäß angeschmolzenes Pumpröhrchen 44 gehalten ist. Die Halterung 43 umfasst Dichtungsmittel 45, die konkret als ringförmiger Dichtgummi ausgebildet sein können.
  • Das Entladungsgefäß 13 ist an seinem gegenüberliegenden Ende ebenfalls über eine Halterung in einer Lampenaufnahme gehaltert, die abweichend von der hier beschriebenen Lampenaufnahme 11 ausgebildet sein kann, aber aus dem Stand der Technik an sich bekannt ist. Die gegenüberliegende Lampenaufnahme kann beispielsweise das Entladungsgefäß 13 über ein dem zugeordneten Ende angeschmolzenes zweites Pumpröhrchen evakuieren bzw. eine Spülung mit Füllgas durch eine Absaugung unterstützen.
  • Die hier dargestellte und maßgebliche Lampenaufnahme 11 umfasst einen Innenraum 42, der bei eingesetztem Pumpröhrchen 44 über einen insbesondere geradlinig verlaufenden Beschickungskanal 19 mit dem Entladungsgefäß 13 in Strömungsverbindung steht. Der Beschickungskanal 19 definiert eine zentrale Achse 50. Der Innenraum 42 der Lampenaufnahme 11 kann über eine Füllgasleitung 46 mit Füllgas beaufschlagt werden, die mit einem Eintritt 60 in die Nähe der Achse 50 des im Wesentlichen rotationssymmetrisch um diese Achse 50 ausgebildeten Innenraums 42 hineinragt.
  • Innerhalb des Innenraums 42 befindet sich weiterhin ein Vorrat an Quecksilber, der einen Quecksilbersee 47 ausbildet. Der Spiegel des Quecksilbersees 47 liegt stets ausreichend unterhalb des zentral angeordneten Beschickungskanals 19 sowie des Eintritts 60 der Füllgasleitung 46.
  • Über eine Dosiereinheit 15 kann eine vorgegebene Menge an Quecksilber aus dem Quecksilbersee 47 in den zentralen Beschickungskanal 19 überführt und anschließend mit Hilfe eines Füllgasstroms in das Entladungsgefäß 13 verbracht werden.
  • Die Dosiereinheit 15 umfasst zunächst eine gegenüber der Lampenaufnahme 11 feststehende Dosierhülse 38, die koaxial zum in einem Innenteil 41 ausgebildeten Beschickungskanal 19 ausgerichtet ist und dieses umschließt. Die Dosierhülse 38 weist einen äußeren Abschnitt 48 auf, mit dem sie drehfest mit dem Gehäuse 61 der Lampenaufnahme 11 verbunden ist sowie einen inneren Abschnitt 49, auf dem eine Kipplöffeleinheit 28 - als weiteres Element der Dosiereinheit 15 - um die durch den (zentralen) Beschickungskanal 19 definierte Achse 50 drehbeweglich gelagert ist. Über eine Mitnehmerschraube 51, welche ein Langloch 52 in der Dosierhülse 38 durchgreift, nimmt die Kipplöffeleinheit 28 das bereits erwähnte Innenteil 41 als drittes Element der Dosiereinheit 15 mit der Drehbewegung der Kipplöffeleinheit 28 mit.
  • Das Innenteil 41 der Dosiereinheit 15 umfasst gleichzeitig einen ersten Abschnitt 33 des Beschickungskanals 19 sowie einen in diesem ersten Abschnitt 33 des Beschickungskanals 19 mündenden Bypasskanal 64. Der erste Abschnitt 33 des Beschickungskanals 19 sowie der Bypasskanal 64 sind damit gegenüber dem Gehäuse der Lampenaufnahme 11 drehbeweglich um die Achse 50 gelagert. Zwar wäre es rein theoretisch denkbar, das Pumpröhrchen 44 direkt an diesen ersten Abschnitt 33 des Beschickungskanals 19 anzusetzen; bevorzugt wird allerdings den Beschickungskanal 19 um einen zweiten Abschnitt 34 zu verlängern, der an seiner einen Seite mit dem Pumpröhrchen 44 in Strömungsverbindung steht und an der gegenüberliegenden Seite mit dem drehbeweglich gelagerten ersten Abschnitt 33 in Strömungsverbindung steht. Der erwähnte zweite Abschnitt 34 ist gegenüber dem Gehäuse der Lampenaufnahme 11 als separates Bauteil oder integral mit der Dosierhülse 38 feststehend ausgebildet.
  • Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist der erste Abschnitt 33 des Beschickungskanals 19 für ein verbessertes Zusammenwirken mit dem zweiten Abschnitt 34 des Beschickungskanals an seinem dem zweiten Abschnitt 34 zugewandten Ende eine Konusfläche 35 auf, die in eine zugeordnete Öffnung 36 des zweiten Abschnitts 34 eingreift. Bevorzugtermaßen bildet der zweite Abschnitt 34 an seiner Öffnung 36 gleichzeitig eine auf die Konusfläche 35 des ersten Abschnitts 33 abgestimmte Erweiterung 37 aus, so dass das Auftreten eines unkontrollierten Spaltes wie nach dem Stand der Technik möglich vermieden wird.
  • Die Kipplöffeleinheit 28 ist mit Drehung der Lampenaufnahme 11, was weiter unten anhand der Erläuterung von Fig. 3 noch detaillierter beschrieben werden wird, zwischen einer Dosierposition (Vorbereitungsschritt) und einer Freigabeposition (Befüllungsschritt) verkippbar. Die Dosierposition bzw. die Freigabeposition stellen die Endlagen einer Schwenkbewegung der Kipplöffeleinheit 28 um die Achse 50 des Beschickungskanals 19 bzw. der Dosierhülse 38 dar, auf der die Kipplöffeleinheit 28 wie vorstehend geschildert gelagert ist. Diese Endpositionen werden dabei durch die Bemessung des Langlochs 52 in der Dosierhülse 38 festgelegt.
  • In Fig. 2 ist die Lampenaufnahme 11 entlang der Linie C-C aus Fig. 1, in Fig. 3 entlang der Linie A-A aus Fig. 1 und in Fig. 4 entlang der Linie B-B aus Fig. 1 veranschaulicht, wobei sich in dieser Darstellung die Kipplöffeleinheit 28 in ihrer ersten Position, nämlich der Dosierposition (Vorbereitungsschritt) befindet.
  • Wie aus den Fig. 2, 3 und 4 erkennbar, umfasst die Kipplöffeleinheit 28 einen bezogen auf die Achse 50 radial außenliegenden Löffel 31, der über einen Schöpfarm 30 mit einem im Wesentlichen ringförmigen Innenabschnitt 53 verbunden ist. In einer bevorzugten Ausführungsform sind Löffel 31, Schöpfarm 30 sowie der im Wesentlichen ringförmige Innenabschnitt 53 einstückig ausgebildet. Über den Löffel 31, der in Fig. 3 in einer teilweise aufgebrochenen Darstellung veranschaulicht ist, kann die Kipplöffeleinheit 28 aus dem Quecksilbersee 47 Quecksilber aufnehmen und über einen Kanal 54 innerhalb des Schöpfarms 30 an ein Dosiervolumen, konkret an eine Dosierungsbohrung 21 in der Dosierhülse 38 führen. Um sicherzustellen, dass die Dosierungsbohrung 21 auch so vollständig wie möglich mit Quecksilber ausgefüllt wird, ist ein Ablauf 55 im Innenteil 41 der Dosiereinheit 15 vorgesehen, wobei der genannte Ablauf 55 des Innenteils 41 in der Dosierposition der Kipplöffeleinheit 28 mit der Dosierungsbohrung 21 fluchtet.
  • Die Dosierhülse 38 weist an ihrem dem äußeren Abschnitt 48 abgewandten Ende noch zwei Abdeckungen 65, 66 auf, die über den inneren Abschnitt 49 in axialer Richtung vorstehen und Teil eines noch näher zu erläuternden Umschaltmechanismus 63 für den in das Entladungsgefäß 13 geführten Gasstrom bilden. Die Abdeckungen 65, 66 weisen eine dem Radius der Abweisscheibe 57 entsprechend gerundete Innenfläche 67, 68 auf, die möglichst nah über die Außenseite der Abweisscheibe 57 gleitet. Die Abdeckungen 65, 66, die als über den inneren Abschnitt vorstehende Flunken ausgebildet sind, überdecken in Freigabeposition (Befüllungsschritt) die diametral an der Mantelseite der Abweisscheibe 57 ausgebildeten Einströmöffnungen 26 im Innenteil, so dass im Befüllungsschritt der Gasstrom durch den Bypasskanal 64 gesperrt wird. In Dosierposition (Vorbereitungsschritt) hingegen sind Innenteil 41 und Dosierhülse 38 derart gegeneinander verdreht, dass die Abdeckungen 65, 66 die diametral angeordneten Einströmöffnungen 26 in der Abweisscheibe 57 nicht überdecken, so dass der Gasstrom über die Einströmöffnungen 26 in den Bypasskanal 64 und von dort über den ersten Abschnitt 33 des Beschickungskanals 19 sowie den zweiten Abschnitt 34 des Beschickungskanals 19 in das Entladungsgefäß 13 eintreten kann. Bypasskanal 64 und erster Abschnitt 33 des Beschickungskanals 19 können als durchgängige Bohrung ausgebildet sein, die an den dem Entladungsgefäß abgewandten Ende durch eine Kappe 69 verschlossen ist, wobei gleichzeitig T-förmig Seitenkanäle zu den zwei diametral gegenüberliegenden Einströmöffnungen 26 führen.
  • Im folgenden wird der von der Kipplöffeleinheit 28 gesteuerte Vorgang nochmals im Zusammenhang erläutert. Wird die Kipplöffeleinheit 28 nachdem die Dosierungsbohrung 21 mit einer vorbestimmten Menge an Quecksilber befüllt ist, in die Freigabeposition verkippt (durch Verkippung im Uhrzeigersinn aus der in den Fig. 2, 3 und 4 dargestellten Dosierposition), gelangt eine Gasdurchgangsbohrung 39 im ringförmigen Innenabschnitt 53 der Kipplöffeleinheit 28 in eine mit der Dosierungsbohrung 21 fluchtende Ausrichtung. Gleichzeitig wird mit dieser Verkippung der Kipplöffeleinheit 28 das Innenteil 41 der Dosiereinheit 15 mitgenommen, so dass auch ein Beschleunigungskanal 25 innerhalb des Innenteils 41 in fluchtende Ausrichtung mit der Dosierungsbohrung 21 kommt. Gleichzeitig werden durch Verdrehung des Innenteils 41 relativ zur Dosierhülse 38 die Einströmöffnungen 26 des Bypasskanals 64 durch die Abdeckungen 65, 66 verschlossen, so dass der Gasstrom nun über die Dosierungsbohrung 21 geführt ist und den Tropfen 16 in das Entladungsgefäß 13 mitreißt. Diese Freigabeposition, d. h. die Position der Dosiereinheit 15 im Befüllungsschritt ist anhand der Fig. 5 bis 8 veranschaulicht.
  • Die Dosierungsbohrung ist erfindungsgemäß in Gestalt eines Dreiecklochs 18, d.h. als Durchgangsbohrung mit einer dreieckförmigen Querschnittsform ausgebildet. Das Dreieck ist bei der vorliegenden Ausführungsform gleichschenklig mit jeweils geradlinig verlaufenden Schenkeln definiert, wobei auch abweichende Gestaltungen denkbar sind. Eine Überlegung hierbei ist, dass sich das in der Dosierungsbohrung 21 aufgenommene Quecksilber zu einem einzigen Tropfen 16 formt, der möglichst wenig Berührungspunkte mit Wänden 22 bis 24 der Dosierungsbohrung 21 hat. Wird mit einer aufgrund europäischer Vorschriften vorgegebenen maximalen Hg-Menge (je nach Lampentyp) von 5 mg bzw. 10 mg dosiert, entspricht der errechnete Durchmesser des Tropfens 16 von möglichst kugelförmiger Gestalt 0,89 mm bzw. 1,12 mm.
  • In der Freigabeposition der Kipplöffeleinheit 28 kann der in der Dosierungsbohrung ausgebildete Tropfen 16 aus Quecksilber in den Beschleunigungskanal 25 des Innenteils 41 eintreten. Der Beschleunigungskanal 25 innerhalb des Innenteils 41 ist bei der vorliegenden Ausführungsform in einem Winkel von 45° angeordnet. Hierdurch werden einerseits ein 90°-Übergang beim Transport des Tropfens 16 von der Dosierungsbohrung 21 in den Beschickungskanal 19 vermieden, was beim Stand der Technik den Transport von Quecksilber erheblich erschwerte; zusätzlich wird bei der hier vorgeschlagenen Ausrichtung des Beschleunigungskanals 25 der Tropfen 16 auch durch die auf sie wirkende Schwerkraft beschleunigt, ohne dass dieser Impuls beim Eintritt in den Beschickungskanal 19 komplett verloren ginge. Zusätzlich sind Übergänge 17 zwischen Dosierungsbohrung 21 und Beschleunigungskanal 25 bzw. zwischen Beschleunigungskanal 25 und Beschickungskanal 19 bzw. zwischen Beschickungskanal 19 und Pumpröhrchen 44 so ausgebildet, dass der Tropfen 16 in Transportrichtung auf keine als Stufen ausgebildete Hindernisse trifft.
  • Es sind darüber hinaus bei der erfindungsgemäßen Konstruktion eine Reihe von Maßnahmen getroffen, um ein ungewolltes Eintreten von Quecksilber an der Dosierungsbohrung 21 vorbei zu vermeiden. Zunächst ist das Innenteil 41 der Dosiereinheit 15 an seinem dem Pumpröhrchen 44 abgewandten Ende mit einer Abweiseinrichtung 27 versehen, die ausgebildet ist, einen ungewollten Eintritt von an der Kipplöffeleinheit 28 auflaufendem Quecksilber in die dem Pumpenröhrchen 44 abgewandte Einströmöffnung 26 des Beschickungskanals 19 zu vermeiden. Konkret ist die Abweiseinrichtung 27 hier in Gestalt einer Nut 56 ausgebildet.
  • Um ein möglichst rasches Ablaufen von Quecksilber gerade von Außenseiten des in Dosierposition obenstehenden Löffels 31 zu ermöglichen, ist nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung diese Oberseite des Löffels 31 als Dach 32 (vgl. Fig. 1) ausgebildet, d.h. mit zur Horizontalen geneigten Flächen, so dass Quecksilber ablaufen kann. Schließlich sind auch Abweismittel 40 an der im ringförmigen Innenabschnitt 53 der Kipplöffeleinheit 28 vorgesehenen Gasdurchgangsbohrung 39 angeordnet, die hier konkret als Überstandshülse (v.gl. Fig. 3) ausgebildet sein können. Auch hierdurch wird vermieden, dass von der Kipplöffeleinheit 28 ablaufendes Quecksilber ohne die Dosierungsbohrung 21 zu passieren direkt in den Beschickungskanal 19 eintreten kann.
  • Um ein möglichst rasches Kippen der Kipplöffeleinheit 28 zwischen Dosierposition und Freigabeposition sicherzustellen, wodurch - um die Ausbildung des Tropfens 16 von im wesentlichen kugelförmiger Gestalt möglichst wenig zu beeinträchtigen - definierte Bedingungen geschaffen werden, ist die Kipplöffeleinheit 28 noch mit einem zusätzlichen Trimmgewicht 29 ausgestattet, welches über eine Befestigungsschraube 58 am Schöpfarm 30 in Nähe des Löffels 31 befestigt ist.
  • In Fig. 9 ist anhand einer Prinzipskizze die Rotation der Pump-/Füllmaschine dargestellt, an der eine Mehrzahl von Lampenaufnahmen 11 befestigt sein kann. Somit dreht sich die Mehrzahl von Lampenaufnahmen 11 um eine zentrale Drehachse der Pump-/Füllmaschine entlang einer Kreisbahn. Dabei verlagert sich einerseits der Quecksilbersee 47 im Innenraum 42 der jeweiligen Lampenaufnahmen 11. Gleichzeitig kippt die Kipplöffeleinheit 28 periodisch von der Dosierposition (Vorbereitungsschritt) in die Freigabeposition (Befüllungsschritt) und von der Freigabeposition wieder zurück in die Dosierposition.
  • In den Positionen A und B ist der Löffel 31 vollständig in den Quecksilbersee 47 eingetaucht und tritt in Position C mit Quecksilber gefüllt aus dem Quecksilbersee 47 aus, so dass sowohl Löffel 31 als auch Kanal 54 mit Quecksilber befüllt sind. In den Positionen D und E befindet sich die Kipplöffeleinheit 28 noch immer in der Dosierposition, wobei hier nun das im Kanal 54 befindliche Quecksilber in die Dosierungsbohrung 21 einlaufen kann. In den Positionen F und G ist die Kipplöffeleinheit 28 durch ein rasches Verkippen in die Freigabeposition überführt, so dass die in der Dosierungsbohrung 21 gebildete Kugel 16 aus Quecksilber über den Beschleunigungskanal 25 in den zentralen Beschickungskanal 19 und von dort in das Entladungsgefäß 13 eintreten kann.
  • Dies wird unterstützt durch einen Füllgasstoß, der beispielsweise dadurch erzeugt werden kann, dass an der gegenüberliegenden Seite des Entladungsgefäßes im Entladungsgefäß ein derartiger Unterdruck erzeugt wird, dass im richtigen Moment, wenn die Kugel 16 am Eingang des Pumpröhrchens 44 ankommt, ein Füllgasstoß aus der Füllgasleitung 46 in den Beschickungskanal 19 über die Einströmöffnung 26 bzw. die Gasdurchgangsbohrung 39 weitergegeben wird.
  • In Position H verkippt die Kipplöffeleinheit 28 von der Freigabeposition zurück in die Dosierposition.
  • In Fig. 10 ist die Dosierhülse 38 in perspektivischer Ansicht dargestellt. Die Dosierhülse 38 umfasst den bereits erwähnten äußeren Abschnitt 48 zum Einsetzen in das Gehäuse 61 der Lampenaufnahme 11 sowie einen im Außendurchmesser geringer bemessenen inneren Abschnitt 49. In diesem inneren Abschnitt 49 ist das bereits erwähnte Langloch 52 sowie die mit einem dreieckförmigen Querschnitt ausgebildete Dosierungsbohrung 21 angeordnet. Fig. 11 zeigt die Dosierhülse 38 nach Fig. 10 in einer Seitenansicht.
  • In Fig. 12 ist eine Seitenansicht und in Fig. 13 eine perspektivische Seitenansicht des Innenteils 41 der Dosiereinheit 15 dargestellt. Das Innenteil 41 umfasst den bereits erwähnten ersten Abschnitt 33 des Beschickungskanals 19. Zum Anschluss an den zweiten Abschnitt 34 des Beschickungskanals 19 weist das Innenteil 41 die bereits erwähnte Konusfläche 35 an seinem einen stirnseitigen Ende auf. An seinem gegenüberliegenden Ende bildet der zentral durchgehende erste Abschnitt 33 des Beschickungskanals 19 die ebenfalls bereits erwähnte Einströmöffnung 26 aus, die durch die Abweiseinrichtung 27 umfassend Nut 56 sowie Abweisscheibe 57, möglichst gut vor ungewollt einströmendem Quecksilber geschützt ist. Von Mantelfläche des Innenteils 41 aus erstreckt sich im 45°-Winkel der Beschleunigungskanal 25 in Richtung auf den ersten Abschnitt 33 des Beschickungskanals 19. Weiterhin angedeutet ist eine Bohrung 59 zur Aufnahme der Mitnehmerschraube 51 (hier nicht gezeigt) sowie der Ablauf 55 zur Abfuhr von Quecksilber bei Befüllung der Dosierungsbohrung 21 der zugeordneten Dosierhülse 38.
  • In den Fig. 14 und 15 ist eine von der Darstellung in den Fig. 1 und 5 abweichende Schnittansicht dargestellt, um die Wirkungsweise des Umschaltmechanismus 63 zu veranschaulichen, der die diametral angeordneten Einströmöffnungen 26 im Innenteil 41 sowie die Abdeckungen 65, 66, die einstückig mit der Dosierhülse 38 ausgebildet sind, umfasst. In Fig. 14 ist die Dosierposition (Vorbereitungsschritt) veranschaulicht. In dieser Position führt der Umschaltmechanismus 63 den Gasstrom über die Einströmöffnungen 26 und den Bypasskanal 64 an der als Dreieckloch 18 ausgebildeten Dosierungsbohrung 21 vorbei.
  • In Fig. 15 ist die Anordnung in Freigabeposition (Befüllungsschritt) dargestellt. In dieser Position des Umschaltmechanismus 63 verschließen die Abdeckungen 65, 66 die Einströmöffnungen 26 des Bypasskanals derart, dass der Gasstrom nun über das Dosiervolumen bzw. die Dosierungsbohrung 21 geführt wird und so den Tropfen 16 in das Entladungsgefäß 13 mitreißt.
  • Mit der hier vorgeschlagenen Dosiereinheit bzw. dem hier vorgeschlagenen Verfahren kann eine wesentlich genauere und zuverlässigere Dosierung der absoluten Menge an Quecksilber pro Lampe vorgenommen werden. Aufgrund der geringen Streuung im Vergleich zur herkömmlichen Flüssigdosierungsmethode kann eine Unterdosierung und eine damit verbundenes frühes Ausfallen der Lampe vermieden werden. Auch eine versehentliche Überdosierung wird mit weit höherer Sicherheit verhindert.
    • Bezugszeichenliste
    • 11
    Lampenaufnahme
    13
    Entladungsgefäß
    15
    Dosiereinheit
    16
    Tropfen
    17
    Übergang
    18
    Dreieckloch
    19
    (zentraler) Beschickungskanal
    21
    Dosiervolumen, Dosierungsbohrung
    22 bis 24
    Wände (Dosierungsbohrung)
    25
    Beschleunigungskanal
    26
    Einströmöffnung
    27
    Abweiseinrichtung
    28
    Kipplöffeleinheit
    29
    Trimmgewicht
    30
    Schöpfarm
    31
    Löffel
    32
    Dach
    33
    erster Abschnitt (Beschickungskanal)
    34
    zweiter Abschnitt (Beschickungskanal)
    35
    Konusfläche
    36
    Öffnung (zweiter Abschnitt)
    37
    Erweiterung
    38
    Dosierhülse
    39
    Gasdurchgangsbohrung
    40
    Abweismittel
    41
    Innenteil (Dosiereinheit)
    42
    Innenraum
    43
    Halterung
    44
    Pumpröhrchen
    45
    Dichtungsmittel
    46
    Füllgasleitung
    47
    Quecksilbersee
    48
    äußerer Abschnitt (Dosierhülse)
    49
    innerer Abschnitt (Dosierhülse)
    50
    Achse (Beschickungskanal)
    51
    Mitnehmerschraube
    52
    Langloch
    53
    (ringförmiger) Innenabschnitt
    54
    Kanal
    55
    Ablauf
    56
    Nut
    57
    Abweisscheibe
    58
    Befestigungsschraube
    59
    Bohrung
    60
    Eintritt (Füllgasleitung)
    61
    Gehäuse
    63
    Umschaltmechanismus
    64
    Bypasskanal
    65, 66
    Abdeckungen
    67, 68
    Innenseite
    69
    Kappe

Claims (29)

  1. Verfahren zum Einbringen einer genau dosierbaren Menge Quecksilber in das Entladungsgefäß einer Lampe, insbesondere in eine gerade Leuchtstofflampe,
    wobei das Entladungsgefäß (13) an eine Lampenaufnahme (11) angeschlossen und über die Lampenaufnahme (11) mit einem Gasstrom beaufschlagt wird und weiterhin über einen Quecksilbereinbringkanal mit einer vorgegebenen Menge an Quecksilber befüllt wird,
    wobei in einem Vorbereitungsschritt bei oder nach der Dosierung der einzubringenden Quecksilbermenge das Quecksilber in einem Dosiervolumen (21) in Form eines einzigen, zusammenhängenden Tropfens (16) gebracht wird,
    anschließend in einem Befüllungsschritt die gesamte einzubringende Menge an Quecksilber unter Beibehaltung des zuvor geformten Tropfens (16) in das Entladungsgefäß (13) transportiert wird und
    wobei ein Umschaltmechanismus (63) vorgesehen ist, der während des Vorbereitungsschrittes den Gasstrom über einen Bypasskanal (64) an dem Tropfen (16) vorbei führt und während eines Bcfüllschrittes den Bypasskanal (64) sperrt, derart dass der Gasstrom während der Sperrung des Bypasskanals (64) über das Dosiervolumen (21) geführt ist und den Tropfen (16) in das Entladungsgefäß (13) mitreißt, wobei das Dosiervolumen (21) als Dosierungsbohrung (21) ausgebildet ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Querschnittsform der Dosierungsbohrung (21)im Wesentlichen in Gestalt eines gleichschenkligen Dreiecks ausgebildet ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass bei der Querschnittsform der Dosierungsbohrung (21) die Schenkel des gleichschenkligen Dreiecks geradlinig verlaufend angeordnet sind.
  3. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass bei der Querschnittsform der Dosierungsbohrung (21) die Schenkel des gleichschenkligen Dreiecks konvex oder konkav verlaufend ausgebildet sind.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Dosierung durch bzw. innerhalb des Dosiervolumens (21) erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Tropfen (16) als Gebilde von zumindest annähernd kugelförmiger Gestalt ausgebildet wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Tropfen (16) bei seiner Einbringung in das Entladungsgefäß (13) so geführt wird, dass Umlenkungen mit Winkeln größer oder gleich 90° vermieden sind.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass Übergänge (17) so ausgebildet sind, dass Stufen bzw. Kanten in Einbringungsrichtung vermieden sind.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Dosiervolumen (21) eine Länge aufweist, die im Wesentlichen dem Durchmesser eines in den Querschnitt der Dosierungsbohrung (21) einbeschriebenen Kreises gleicht.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Umschaltung zwischen Vorbereitungsschritt und Befüllungsschritt durch eine mit Drehung der Lampenaufnahme (11) verkippbare Kipplöffeleinheit (28) vorgenommen wird.
  10. Einrichtung zum Einbringen einer genau dosierbaren Menge an Quecksilber in das Entladungsgefäß (13) von Lampen, insbesondere in gerade Leuchtstofflampen, umfassend mindestens eine Lampenaufnahme (11), an der das Entladungsgefäß (13) angeschlossen ist,
    wobei die Lampenaufnahme (11) einen Beschickungskanal (19) aufweist, der mit dem Inneren des Entladungsgefäßes (13) kommuniziert und
    wobei die Einrichtung eine Dosiereinheit (15) umfasst, die eine vorgegebene Menge an Quecksilber in einem Dosiervolumen (21) vordosiert und die im Dosiervolumen (21) vordosierte Menge an Quecksilber an den Beschickungskanal (19) zwecks Einbringung in das Entladungsgefäß (13) übergibt,
    wobei das Dosiervolumen (21) so bemessen ist, dass sich das Quecksilber darin zu einem einzigen Tropfen (16) ausbildet und wobei die Dosiereinheit (15) einen Umschaltmechanismus (63) aufweist, um einen am Dosiervolumen (21) vorbei durch einen Bypasskanal (64) strömenden Gasstrom bedarfsweise sperren und/oder umleiten zu können derart, dass der Gasstrom während der Sperrung des Bypasskanals (64) über das Dosiervolumen (21) geführt wird und den Tropfen in das Entladungsgefäß (13) mitreißt, wobei das Dosiervolumen (21) als Dosierungsbohrung (21) ausgebildet ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Querschnittsform der Dosierungsbohrung (21) im Wesentlichen in Gestalt eines gleichschenkligen Dreiecks ausgebildet ist.
  11. Einrichtung nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass bei der Querschnittsform der Dosierungsbohrung (21) die Schenkel des gleichschenkligen Dreiecks geradlinig verlaufend angeordnet sind.
  12. Einrichtung nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass bei der Querschnittsform der Dosierungsbohrung (21) die Schenkel des gleichschenkligen Dreiecks konvex oder konkav verlaufend ausgebildet sind.
  13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Dosiervolumen (21) eine Länge aufweist, die im Wesentlichen dem Durchmesser eines in den Querschnitt der Dosierungsbohrung (21) einbeschriebenen Kreises gleicht.
  14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zwischen Dosiervolumen (21) und Beschickungskanal (19) ein gerade oder gekrümmt verlaufender Beschleunigungskanal (25) vorgesehen ist, derart, dass der Tropfen (16) unter Ausnutzung der Gravitationskraft mit einem zusätzlichen gravitationsbedingten Impuls in den Beschickungskanal (19) überführt wird.
  15. Einrichtung nach Anspruch 14,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der gerade oder gekrümmt verlaufende Beschleunigungskanal (25) unter einem Winkel < 90°, vorzugsweise < 60°, weiter vorzugsweise < 50°, in den Beschickungskanal (19) mündet.
  16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Bypasskanal (64) in dem Beschickungskanal (19) mündet und eine oder mehrere dem Entladungsgefäß (13) abgewandte Einströmöffnungen (26) zur Beschickung des Entladungsgefäßes (13) mit einem Gasstrom, insbesondere mit inertem Füllgas, aufweist.
  17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die zumindest eine, vorzugsweise zwei oder mehr, Einströmöffnungen (26) relativ zum Beschickungskanal (19) außeraxial angeordnet sind und sich mit Abdeckungen (65, 66) verschließen lassen.
  18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Dosiereinheit (15) eine Kipplöffeleinheit (28) umfasst, die koaxial zum Beschickungskanal (19) gelagert ist und zwischen einer Dosierposition und einer Freigabeposition verkippt werden kann, wobei die Verkippung mit der Drehung der Lampenaufnahmen (11) dadurch erfolgt, dass der Schwerpunkt der Kipplöffeleinheit (28) durch ihre geometrische Ausgestaltung und/oder durch ein zusätzliches Trimmgewicht (29) deutlich außerhalb ihrer Drehachse um den Beschickungskanal (19) liegt.
  19. Einrichtung nach Anspruch 18,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Kipplöffeleinheit (28) einen Schöpfarm (30) mit einem endseitig daran angeordneten Löffel (31) umfasst und dass bezogen auf die radiale Ausdehnung des Schöpfarms (30) inklusive des Löffels (31) in radialer Richtung von der durch den Beschickungskanal (19) definierten Drehachse der Schwerpunkt um eine Strecke von dieser Drehachse beabstandet ist, die etwa 5 % bis 25 % der radialen Gesamtausdehnung des Schöpfarms (30) inklusive des Löffels (31) entspricht.
  20. Einrichtung nach Anspruch 18 oder 19,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Kipplöffeleinheit (28) einen Schöpfarm (30) mit einem endseitig daran angeordneten Löffel (31) umfasst, wobei der Löffel (31) an seiner dem Schöpfarm (30) abgewandten Seite ein sich radial nach außen, insbesondere zu einem First oder einer Spitze, verjüngendes Dach (32) umfasst, das ein Ablaufen von Quecksilber an der radialen Außenseite des Löffels (31) begünstigt.
  21. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 20,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Beschickungskanal (19) einen stromaufwärts gelegenen, ersten Abschnitt (33) und einen stromabwärts gelegenen, zweiten Abschnitt (34) umfasst, die zueinander koaxial ausgerichtet und gleichzeitig gegeneinander um ihre gemeinsame Achse drehbeweglich gelagert sind, wobei der erste Abschnitt (33) mit einer Konusfläche (35) in eine zugewandte Öffnung (36) des zweiten Abschnitts (34) eingreift.
  22. Einrichtung nach Anspruch 21,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Öffnung (36) des zweiten Abschnitts (34) eine auf den Winkel der Konusfläche (35) abgestimmte Erweiterung (37) aufweist.
  23. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 22,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Beschickungskanal (19) einen stromaufwärts gelegenen ersten Abschnitt (33) und einen stromabwärts gelegenen zweiten Abschnitt (34) umfasst, die zueinander koaxial ausgerichtet und gleichzeitig gegeneinander um die gemeinsame Achse drehbeweglich gelagert sind, wobei der erste Abschnitt (33) gegenüber der zugeordneten Lampenaufnahme (11) drehbeweglich gelagert ist.
  24. Einrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 23,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der erste Abschnitt (33) des Beschickungskanals (19) in einem zentralen Innenteil (41) ausgebildet und in einer gegenüber der zugeordneten Lampenaufnahme (11) festen Dosierhülse (38) drehbeweglich gelagert ist.
  25. Einrichtung nach Anspruch 24,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in dem zentralen Innenteil (41) weiterhin der Bypasskanal (64) mit einer oder mehreren Einströmöffnungen (26) gebildet ist.
  26. Einrichtung nach Anspruch 24 oder 25,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass sie Abdeckungen (65, 66) zur Verschließung der Einströmöffnungen (26) aufweist, die relativ zur festen Dosierhülse (38) feststehend, vorzugsweise mit der Dosierhülse (38) einstückig, ausgebildet sind.
  27. Einrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 26,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Dosierungsbohrung (21) in der Dosierhülse (38) ausgebildet ist.
  28. Einrichtung nach Anspruch 18 oder einem der Ansprüche 19 bis 27 unter Bezugnahme auf Anspruch 18,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Kipplöffeleinheit (28) eine Gasdurchgangsbohrung (39) aufweist, die in der Freigabeposition der Kipplöffeleinheit (28) mit der Dosierungsbohrung (21) fluchtet, so dass der an der Gasdurchgangsbohrung (39) anstehende Druck des Füllgases den Transport des Tropfens (16) in den Beschickungskanal (19) bewirkt bzw. unterstützt.
  29. Einrichtung nach Anspruch 28,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Gasdurchgangsbohrung (39) Abweismittel (40), insbesondere eine Abweishülse, aufweist, um von der Dosiereinheit (15) ablaufendes, im jeweiligen Dosiervorgang überschüssiges Quecksilber von der Gasdurchgangsbohrung (39) fern zu halten.
EP06007445A 2006-04-07 2006-04-07 Verfahren und Vorrichtung zum Einbringen einer genau dosierbaren Menge Quecksilber in eine Entladungslampe Not-in-force EP1843380B1 (de)

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