HU215141B

HU215141B - Kerámia kisülőedény és eljárás annak előállítására

Info

Publication number: HU215141B
Application number: HU9502319A
Authority: HU
Inventors: Osamu Asano; Jens Clark; Roland Hüttinger; Stefan Jüngst; Koichiro Maekawa
Original assignee: Ngk Insulators Ltd.; Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH
Priority date: 1993-02-05
Filing date: 1994-02-04
Publication date: 1998-09-28
Also published as: DE69324790T2; HUH3854A; CN1092206A; HU9502319D0; EP0609477A1; CN1070640C; DE9422090U1; JPH0721990A; DE69402848D1; WO1994018693A1; JP3317774B2; US5810635A; HUT71073A; EP0697137B1; HU220173B; DE69324790D1; JPH08506688A; HU9400334D0; US5637960A; EP0609477B1

Description

KIVONAT

A találmány tárgya kerámia kisülőedény (8) és eljárás annak előállítására. A kerámia kisülőedény (8) ellenáll a korróziónak és a hőmérséklet változásainak, és különösen olyan kerámiaedényekhez használható, amelyeknek a töltete fém-halogenidet tartalmaz.

A kisülőedény (8) kisülési térfogata ionizálható töltetet és két elektródarendszert (12) tartalmaz. A kisülőedény (8) két végét gázzáróan zárja egy-egy dugó (11a, 1 lb). A dugók (11a, 1 lb) a kisülőedény mindkét végén közvetlenül a kisülőedény (8) végébe vannak szinterezve.

A kisülőedény (8) második vége el van látva egy kis töltőfürattal (20). A töltőíüratot (20) tömítőanyag (23), továbbá egy záróelem (21) zárja le.

Az eljárás során a kisülőedényt (8) a töltőfuraton (20) át evakuáljuk és töltjük. A töltőfuratba (20) záróelem (21) kerül. A töltőfürat (20) gázzáró zárását a kisülőedény (8) hevítése során cseppfolyósodott tömítőanyag (23) biztosítja.

Az ilyen kisülőedényekkel (8) rendelkező lámpák hosszú ideig gázzáróak, és tulajdonságaikat jól megtartják, mert a tömítőanyag és az agresszív töltet között nincs vagy alig van érintkezés.

A leírás terjedelme 12 oldal (ezen belül 5 lap ábra)

1. ábra

HU 215 141 B

HU 215 141 Β

A találmány tárgya kerámia kisülőedény és eljárás annak előállítására.

A nagynyomású kisülőlámpákba való kerámia kisülőedény kisülési térfogata ionizálható töltetet és két elektródarendszert tartalmaz. A kisülőedény magában foglal két végrészt, amelyeket gázzáróan zár egy-egy dugóként kialakított kerámia típusú tag. A kisülőedény el van látva áramátvezetéssel, ami az elektródarendszerhez kapcsolódik. A dugók az edény mindkét végén közvetlenül az edény végrészébe vannak szinterezve.

Ilyen nagynyomású kisülőlámpák nagynyomású nátrium kisülőlámpák lehetnek, vagy még speciálisabban, javított színvisszaadású fémhalogenid lámpák. A kerámia kisülőedény alkalmazása a lámpákhoz lehetővé teszi az ilyen edényekhez szükséges nagyobb hőmérsékletek alkalmazását. A lámpák jellemző teljesítménytartománya 50 W és 250 W között van. A kisülőedény cső alakú végeit hengeres kerámia végdugók zárják, amelyek magukban foglalják a dugóban lévő tengelyirányú lyukon áthaladó fém áramátvezetést.

A szokás szerint ezek az áramátvezetések nióbiumból készült csövek vagy csapok (lásd a DE-U 91 12 960 számú használati mintaoltalmat és az EP-A 472 100 számú európai szabadalmi bejelentést). Ezek az áramátvezetések azonban csak részben alkalmasak hosszú használati élettartamra szánt lámpákhoz. Ez a nióbium-anyag erős korróziója miatt van, és valószínűleg az áramátvezetésnek a dugóba való tömítéséhez használt kerámia-anyag miatt, amikor a lámpának fémhalogenid töltete van. Az EP 136 505 számú szabadalmi leírás egy javított változatot ismertet. A nyers kerámia zsugorításával egy nióbiumcsövet szorosan betömítenek a dugóba a kerámia tömítőanyag nélküli végső szinterezés alatt. Ez könnyen lehetséges, mert a két anyagnak hozzávetőleg ugyanakkora a hőtágulási együtthatója (8*10-6 K-^]).

Jóllehet az olyan fémek, mint a nióbium és a tantál hőtágulási együtthatója összevethető a kerámiáéval, ismert, hogy az agresszív töltetekkel szembeni korróziós ellenállásuk csekély, és nem alkalmasak fémhalogenid lámpákba áramátvezetésnek.

Az alacsony hőtágulási együtthatójú fémek (molibdén, wolfram, rénium) azok a fémek, amelyeknek nagy az agresszív töltetekkel szembeni korróziós ellenállásuk. Aramátvezetésként való alkalmazásuk ezért nagyon kívánatos. A gázzáró zárás megvalósításának problémája az ilyen áramátvezetések alkalmazása közben azonban megoldatlan maradt a múltban.

Megpróbáltak már molibdéncsövet áramátvezetésként alkalmazni. A kerámia tömítőanyag alkalmazásának elkerülése végett, amelyet az agresszív töltőanyagok korrodálhatnak, a csövet gázzáróan közvetlenül, tömítőanyag nélkül szinterezik a dugóba. Ehhez különleges gyártási eljárás szükséges.

A kerámiaedénnyel és alumínium-oxidból készült szilárd molibdéncsap áramátvezetésként való alkalmazásával is foglalkoztak már a múltban. A dugó és a csap közötti gázzáróságot azonban egy eléggé korrózióálló tömítőanyag (üvegolvadék vagy kerámiaolvadék) vagy fritt alkalmazásával érik el, amelyet a dugóban lévő lyuk és az áramátvezetés közötti résbe töltenek (lásd például a DE-A 2747258 számú szabadalmi bejelentést). Előnyös módon 600 pm alatti csapátmérőket alkalmaznak.

Ennek a technológiának a részletes tárgyalása a GB-PA 2 083 281 számú szabadalmi bejelentésben olvasható.

A DE-A 23 07 191 számú szabadalmi bejelentésből és a DE-A 27 34015 számú szabadalmi bejelentésből olyan fémhalogenid lámpa ismert, amelynek van egy kerámiaedénye villamosán vezető dugóval, ami cermettartamú alumínium-oxidból és fémmolibdénből készült. A molibdénből készült áramátvezetés közvetlenül a dugóba van szinterezve.

A WO 93/07683 számú nemzetközi szabadalmi leírás különleges töltési technológiát ismertet ilyen lámpákhoz, amelyeknek különálló töltőíurata van a dugóban a kisülőedény evakuálására és töltésére. A furatot a töltés után tömítőanyaggal, például üvegolvadékkal vagy kerámiaolvadékkal lezárják, amely azonban teljesen érintkezik a töltet alkotóival vagy összetevőivel, és nem kívánt módon reakcióba lép velük. A JP-A 63-143738 számú kivonatban a furatot kerámia típusú záróelemmel zárják le.

Találmányunk célja olyan kerámia kisülőedény (és a hozzá kapcsolódó töltési technológia), amely képes ellenállni a korróziónak és a hőmérséklet változásainak, és amely különösen olyan kerámiaedényekhez használható, amelyeknek fémhalogenidet tartalmazó töltete van. Az eljárás ismerteti ezeknek az edényeknek az előállítását, és különösen a töltőfurat zárásának módszerét.

Ezt a feladatot a találmány értelmében úgy oldjuk meg, hogy az edény második végrésze el van látva egy kis töltőfürattal. A töltő furatot tömítőanyag, továbbá egy dugószerű záróelem zárja le. A töltőfürat a tömítőanyag és a dugószerű tag vagy záróelem olyan kombinációjával van lezárva, hogy a kisülési térfogattal érintkező tömítőanyag mennyisége erősen csökkentett.

A feladatot az eljárás tekintetében úgy oldjuk meg, hogy a kisülőedényben az edény két végrészébe két dugó közvetlenül van szinterezve, és az edény második végrészében van egy töltőfurat. Az említett töltőfuraton át evakuáljuk és legalább részben megtöltjük a kisülőedényt. A töltőfüratba záróelemet helyezünk. A töltőfürat külső végébe tömítőanyagot teszünk. Hevítjük a kisülőedénynek legalább a második végrészét, hogy a tömítőanyag cseppfolyósodjon, és a töltőfürat gázzáróan le legyen zárva.

Az ilyen edényekkel rendelkező lámpák hosszú ideig gázzáróak, és tulajdonságaikat jól megtartják, mert a tömítőanyag vagy fritt és az agresszív töltet közötti érintkezést elég alacsony szintre csökkentettük.

A találmány fontos tulajdonsága, hogy a dugótagok közvetlenül az edény végrészeibe vannak szinterezve. Ily módon a tömítőanyag nincs (vagy annak csak egy nagyon kis mennyisége van) érintkezésben a kisülési térfogattal. Ennek a követelménynek az elérése céljából a dugók még az edény végrészeinek integrált részei is lehetnek. Bármely más technológia, amely kapcsolat2

HU 215 141 Β bán van a dugók tömítésével, és nagymértékben csökkenti a kisülési térfogattal érintkezésben lévő tömítőanyag mennyiségét, egyenértékű lehet a közvetlen szinterezési technológiával.

A dugó és/vagy az áramátvezetés különleges tulajdonságai kevésbé fontosak, amíg a kisülési térfogattal érintkezésben lévő tömítőanyag vagy fritt alkalmazása minimális.

A dugó például készülhet villamosán vezető cermetből, ahogy például a WO 93/07683 számú nemzetközi szabadalmi leírás 9. ábráján tárgyalják. Itt a különálló áramátvezetés elhagyható.

Másrészről a dugó készülhet nemvezető anyagból, úgymint alumíniumoxid-kerámiából vagy nemvezető cermetből (kompozitanyag), ahogy az EP 528 428 számú szabadalmi bejelentés ismerteti, ahol a dugón átnyúló, fém áramátvezetésre van szükség. Előnyös módon az áramátvezetés úgy van elhelyezve a dugóban, hogy a tömítőanyag vagy fritt nem érintkezik a kisülési térfogattal. Előnyös, ha a molibdén áramátvezetés, amely lehet cső, vagy különösen előnyös módon pálca vagy csap, közvetlenül van szinterezve. Más anyagok, úgymint wolfram vagy rénium is használhatók. Ezek hőtágulási együtthatója 4 és 7^x10_⁶ K^_l között van, ami hasonló a molibdénéhoz. Különösen előnyös az olyan rendszer, amelyben két, közvetlenül az edény végrészeibe szinterezett dugó és két közvetlenül a dugóba szinterezett molibdéncsap van.

A lámpa előállításakor a kisülőedény első végrészét, amely a vakvég, gázzáróan zárjuk. A második végrész azonban, amely a töltet bevezetésére szolgáló vég, kis töltőfurattal van ellátva. A töltőfurat az edény végrészének falában, közel a dugóhoz helyezhető el, a töltet lecsapódott összetevőivel való közvetlen érintkezés elkerülése céljából. Egy másik kiviteli alaknál a furat lehet magában a dugóban, például excentrikus lyukként az áramátvezetés mellett, amely gyakran axiális furatban van elhelyezve. A dugó környezetének hőmérséklete alacsonyabb, mint a kisülőedény falának hőmérséklete, és a tömítőanyag, valamint a töltetösszetevők közötti kémiai reakció késleltetve van. Mindeddig a töltőfuratot egyedül a tömítőanyag zárta. A hátrányok a következők: a szükséges üveg tömítőanyag mennyisége viszonylag nagy; a kapilláris erők nem túl nagyok, mikor az elég „nagy” lyukat vagy rést úgy kell tölteni, emiatt a tömítési folyamat sokáig tart, és nem reprodukálható könnyen; a tömítőanyag inhomogén módon szilárdul meg, és hajlamossá válik arra, hogy benne repedések keletkezzenek, mivel a tömítőanyag hűtése alatt a lyuk vagy a rés közepében a hőmérsékletek magasabbak, mint a lyukon kívül; a töltet összetevőinek reakciója az üveg tömítőanyaggal a tömítőanyag nagyobb mennyiségének következményeként erősödik.

A találmány értelmében viszont záróelemet használunk, ami beleillik a töltőfuratba. Ennek számos előnye van. A furat méretei nagyobbra készíthetők úgy, hogy a töltési folyamat egyszerűsödik. Azonfelül a töltőfuratban lévő tömítőanyag azon mennyiségét, amely érintkezik a kisülési térfogattal, és amely ily módon érintkezhet a töltet összetevőivel, és ez idáig kritikus volt, most drasztikusan csökkentjük. A legmeglepőbb, hogy ez a javítás elegendő, hogy rendkívüli módon meghosszabbítsa a lámpák élettartamát és tulajdonságaik megmaradását. Ennek az az oka, hogy a töltőfurat területe az egyetlen érintkezési zóna vagy terület a nem kívánt tömítőanyag és a kisülési térfogat között. A záróelem ezt az érintkezési területet több mint 50%-kal csökkenti, és további különleges javításokhoz biztosítja az alapot. Azonfelül a tömítési folyamat nagymértékben elő van segítve, a tömítőanyag megszilárdulása, ennélfogva tömítési jellemzői javulnak, a töltettel lejátszódó reakciók csökkennek. A záróelem hossza előnyös módon rövidebb, mint a töltőfurat hossza abból a célból, hogy a tömítőanyag és a töltet összetevői közötti érintkezési zónát, ahol kémiai reakció játszódhat, elmozdítsuk a kisülőedény falának meleg, belső felületéről a furat belsejében lévő hűvösebb területre.

Ennek nagyobb a jelentősége, ha a töltőfurat a kisülőedény fala helyett inkább magában a dugóban van, mivel a dugó vastagsága, és emiatt a záróelem és a furat közötti hosszkülönbségből származó hőmérsékletgradiens is sokkal nagyobb, mint a kisülőedény faláé.

Az ilyen kiviteli alaknál a tömítőanyag odatapad a záróelemhez, ami a furatnak csak egy részébe illeszkedik, és ezért jól bennmarad a furat belsejében. A hosszkülönbség előnyös módon nagyobb, mint 20%. Az ily módon elért érintkezési terület alacsonyabb hőmérséklete csökkentett reakciót eredményez a tömítőanyag és a töltet komponensei között. Ez a fényáram és a színvisszaadási mutató jobb megmaradásához vezet,

A záróelemnek van legalább egy főrésze, ami beleillik a töltőfuratba. A furat és a záróelem főrésze általában kör keresztmetszetű, és a záróelem átmérője valamivel kisebb, előnyös módon 2...10%-kal kisebb, mint a furat átmérője.

A dugó és a záróelem anyaga előnyös módon kerámiaszerű anyag, és a két anyag lényegesen nem különbözik; hőtágulási együtthatóik azonosak vagy csak kissé eltérőek, azaz a záróelem hőtágulási együtthatója nagyobb. Az alumínium-oxid vagy az alumínium-oxidot fő összetevőként tartalmazó kompozitanyag előnyös anyagok. A találmány egyik előnyös kiviteli alakjánál a záróelem alumínium-oxidból készült, a dugó pedig az alumínium-oxidot főkomponensként tartalmazó, cermetszerű kompozitanyagból és egy második anyagból készült (előnyös módon wolfram vagy molibdén), amelynek hőtágulási együtthatója kisebb. Ennek az összeállításnak az a hatása, hogy a dugóra a tömítési folyamat után nyomófeszültség hat. A záróelemre ellenkezőleg, húzófeszültség hat. A kerámiaszerű anyagok nyomófeszültséggel szembeni ellenállása nagyobb, mint a húzófeszültséggel szembeni, amely nagyobb jelentőséggel bír a meglehetősen rideg (cermet) dugó esetén, mint a viszonylag tömör záróelem esetén. Ennek eredményeként a tömítés hosszú ideig gázzáró marad.

A furat zárásának még könnyebbé tétele érdekében a záróelem előnyös módon el van látva egy toldatrésszel, amelynek van legalább egy keresztirányú mérete, ami nagyobb, mint a furat átmérője. így a toldatrész

HU215 141 Β nem helyezhető a furatba, és a záróelem saját magát tudja tartam a furatban a tömítőanyag betétele előtt.

Az első kiviteli alaknál a toldatrész bütyökként van kialakítva. Ez lehet például egy második hengeres rész, amelynek nagyobb az átmérője, mint a főrész, és természetesen nagyobb a töltőfuratnál is. Ily módon a záróelem mint egész, két különböző átmérőjű csapszerű részből áll.

A második kiviteli alaknál a toldatrésznek alapvetően ugyanakkora az átmérője, mint a főrésznek, csak van egy összenyomott vagy lapított része. Az összenyomott vagy lapított szelvényt akkor alakítjuk ki, amikor a például kerámiából készült záróelem még nyers állapotban van.

Különleges előnye van a toldatrész hossza gondos kiválasztásának, mivel segítség lehet a végső tömítési folyamat alatt. A magyarázat a következő: a kisülőedény általában egy cső két véggel, amelyeket dugók zárnak. A dugókhoz már oda vannak erősítve a megfelelő elektródarendszerek, amelyeket nyers állapotukban helyezünk az edény végrészeibe, és ezután a nyers edénnyel együtt szinterezzük. így kapjuk a gázzáróan szinterezett testet. A dugók egyike vagy maga az edény el van látva egy töltőfurattal, amelyen át a kisülési térfogat evakuálható, majd fémmel (higany), fémhalogeniddel és tetszés szerint inért gázzal, különösen kesztyűs manipulátorban inért gázatmoszférában (például argon normál nyomáson) tölthető. A végrész - és vele a töltőfurat - lezárása céljából a záróelemet behelyezzük a töltőfuratba, és egy üveg tömítőanyagból vagy kerámia tömítőanyagból készült gyűrűt helyezünk a záróelem köré, a dugó felületén, a kisülőedényen kívül. A következő lépés végrehajtása előtt egy súlyt helyezünk a kisülőedényre, amelyet függőleges helyzetbe állítunk úgy, hogy a kisülőedény második végrésze legyen felül. A súlynak előnyös módon van egy tengelyirányú nyílása, amelybe a dugóhoz kapcsolt átvezetés vagy áramvezeték külső vége beleillik. A súly nyomja a záróelem hosszú toldatrészének felső végét, és a további töltési és zárási lépések kifelé irányuló nyomása ellen hat.

Amennyiben az edénybe töltő atmoszféraként alacsony nyomású (1 bar alatti) inért gázt vezetünk, a kesztyűs manipulátor egyik különálló részét vagy kamráját evakuáljuk, miközben az edényt elhelyezzük ebben a kamrában, amíg az alacsony nyomást el nem éqük. Az edény evakuálása a fúrat és a záróelem közötti szűk résen át több időt vesz igénybe, mint a kamra evakuálása, és először kelt kifelé irányuló nyomást.

Ezután a tömítőanyagból készült gyűrűt együtt hevítjük az edény végrészével, vagy ahogy inkább szokás, az egész kisülőedénnyel, amíg cseppfolyósodik, és befolyik a töltőfúrat fala és a záróelem közötti résbe.

A hevítési folyamatot többször le kell folytami, hogy a folyékony fritt jól nedvesítse a rést körülvevő részeket, és hogy a fritt a rést tökéletesen kitöltse. Ez a töltőnyomás növekedéséhez vezet az edény belsejében, ami a záróelemnek és a cseppfolyós tömítőanyagnak vagy ffittnek a fúratból, azaz az edényből való kiszorítása irányába hat.

Minthogy a kifelé irányuló nyomás ezen hatásának elhárítása költséges vagy időigényes intézkedésekkel lehetséges (lásd például a DE-U 9207816 számú használati mintaoltalmat), mint például a nyomás növelése az edény külső részén, ami gondos megfigyelést és ellenőrzést igényel, ezért a záróelem - előnyös módon hosszú toldatrésszel ellátva, amely megengedi, hogy egy súly megfelelő helyzetben tartsa - nagyon egyszerű megoldást nyújt erre az egyszer vagy tetszés szerint kétszer jelentkező problémára. A záróelem a furatban tartva van, és ennek következményeként a cseppfolyósodon; tömítőanyagot a kapilláris erők is megtartják a záróelem és a töltőfúrat fala közötti kis résben. Ily módon a teljes elrendezés ellenáll a megnövekedett nyomásnak.

A toldatrész hossza előnyös módon sokkal nagyobb a még nem cseppfolyósodon tömítőanyag vastagságánál (például annak több, mint háromszorosa), mert máskülönben a cseppfolyósodon tömítőanyag érintkezésbe kerülne a súllyal, és azt a kisülőedény végrészéhez kötné azzal, hogy jó nedvesíthetősége következtében elkúszik a toldatrész és/vagy áramvezeték mentén.

A töltőfúrat végének átmérője a dugó külső felületénél a fúrat többi részéhez viszonyítva tölcsérszerűen megnövelhető. Ez egyszerűsíti a szilárd és/vagy folyékony alkotórészek, és a későbbiek folyamán a záróelem behelyezését a furatba.

Minden tényezőt tekintetbe véve a töltőfúrat és annak zárására a záróelem ismertetett alkalmazása a legjobb megoldás egy olyan lámpa kialakítására, amelyben a lehető legmesszebbmenően elkerüljük a tömítőanyag érintkezését a kisülési térfogattal, és a benne megtartott töltettel.

Előnyös módon mindkét áramátvezetés csapszerű; lehet azonban az egyik csapszerű, a másik csőszerű; vagy helyettesíthetők villamosán vezető cermetdugókkal. A jelen szabadalmi bejelentéssel egyidejűleg benyújtott EPO 609477 számú szabadalmi bejelentés további részleteket ismertet az ilyen lámpákról, például egy megfelelő tömítőanyagot és a dugó anyagának egy előnyös összetételét.

Találmányunkat annak példaképpeni kiviteli alakjai kapcsán ismertetjük részletesebben, ábráink segítségével, amelyek közül az

1. ábra egy fémhalogenid lámpát mutat, amelynek van egy kerámia kisülőedénye, az la ábra a kerámia kisülőedény egy részletét mutatja nagyított nézetben, a

2. ábra a kisülőedény töltővégének egy másik kiviteli alakját mutatja, a

3a ábra a töltővég egy másik kiviteli alakján a töltési és a zárási művelet első lépését mutatja, a

3b ábra a töltő vég egy másik kiviteli alakján a töltési és a zárási művelet második lépését mutatja, a c ábra a töltő vég egy másik kiviteli alakján a töltési és a zárási művelet harmadik lépését mutatja, a

4. ábra a záróelem egyik kiviteli alakját mutatja nagyítva, az

5. ábra a kisülőedény végének egy másik kiviteli alakját mutatja a töltőfúrat lezárásának utolsó lépése után.

HU215 141 Β

Az 1. ábra vázlatosan mutat egy fémhalogenid kisülőlámpát, amelynek teljesítménye 150 W. A lámpának van egy kvarcüvegből vagy keményüvegből készült hengeres külső 1 burája, amely meghatározza a lámpa tengelyét. A külső burát mindkét oldalon a 3 alapok törniük a 2 lapítási helyen. A tengelyirányban központosított, alumínium-oxid kerámia 8 kisülőedénynek van egy hordóalakú 4 középrésze és hengeres 9a és 9b végrészei. A kísülőedényt a külső 1 burában két áramellátó 6 vezeték támasztja ki, amelyek az 5 fóliák révén kapcsolódnak a 3 alapokhoz. Az áramellátó 6 vezetékek a csapszerű 10a és 10b áramátvezetésekhez vannak hegesztve, amelyek közvetlenül vannak szinterezve a megfelelő, kompozitanyagú kerámia 11a és llh dugókban lévő, tengelyirányú lyukba a 8 kisülőedény végén.

A két, molibdénből készült szilárd 10a és 10b áramátvezetés a kisülési oldalon a 12 elektródarendszert tartja. Az elektródarendszer a 13 elektródaszárból és a 14 tekercsből áll, amely a kisülési oldalon be van csúsztatva a 13 elektródaszár végébe. A 13 elektródaszár tompahegesztéssel gázzáróan csatlakozhat a 10a, 10b áramátvezetéshez, vagy ahogy az ábrán látható, maga működhet áramátvezetésként. 300 pm átmérőjű, csapszerű 10a és 10b áramátvezetéseket alkalmazunk a 8 kisülőedény 9a és 9b végrészén.

A 8 kisülőedény töltete egy inért indító gázon kívül, ami lehet például argon, higanyt és fémhalogenid adalékanyagokat tartalmaz. Egy másik változatban a higanyösszetevő elhagyható. Az inért gáz hideg töltőnyomása 1 bar felett vagy alatt lehet.

A 11a és 11b dugók olyan kompozitanyagból vannak, ami kerámia, villamosán nemvezető anyag, és 70 tömeg% alumínium-oxidból, valamint 30 tömeg% wolframból áll. Ennek az anyagnak a hőtágulási együtthatója 6,5+:10 ⁶ K^-1 körül van, ami a 8 kisülőedényt alkotó tiszta alumínium-oxid (8,5 x1ο-⁶ K^_1) és a 10a, 10b áramátvezetéseket alkotó molibdén (őxlO-⁶ K-¹) hő tágulási együtthatója között van.

Az edény első 9a végrészén, ami a vakvég, az első 11a dugó közvetlenül a 9a végrészbe van szinterezve. A gázzáróságot továbbá a 7a tömítőréteg valósítja meg, ami lefedi az első 11a dugó külső 18 felületét a 10a áramátvezetés szomszédságában.

A 7a tömítőrétegnek, ahogy már ismert, tartalmaznia kell legalább Al₂O₃-ot, SiO₂-ot, La₂O₃-ot. Hozzáadható Y₂O₃, Mo0₃ és/vagy WO₃.

Az edény második 9b végrészén, ami a szivattyúzási vég, a második 11b dugó szintén közvetlenül van szinterezve. Hasonlóan az első dugóhoz, egy 7a tömítőréteg fedi a 10b áramátvezetés és a 11b dugó közötti határfelületet a kisülési térfogattal ellenkező irányban lévő 18 felületen. Elvileg bármilyen alkalmas tömítőanyag alkalmazható.

Az 1 mm átmérőjű 25 töltőfurat az edény falában elkülönítve van elhelyezve, annak 9b végrészéhez közel. A második 11b dugó kisülési térfogattal ellenkező irányban lévő felületétől előnyös módon 1 mm-re vagy többre van. Ennek az az oka, hogy a töltet agresszív fémhalogenid összetevői hajlamosak a 1 lb dugó felületén lecsapódni, ha a lámpa függőleges helyzetben működik. Ha ezen a területen van a kisülési térfogattal érintkező tömítőanyag, akkor ezt megtámadhatják az agresszív töltőanyag-összetevők.

Az evakuálás és a töltés a kis 25 töltőfuraton át történik, amelyet a töltés után lezárunk. A furatot úgy zárjuk, hogy behelyezünk egy kis kerámia 26 záróelemet (lásd az la ábrán a nagyított részletet is), amely lényegében alumínium-oxidból áll, és gázzáróan tömbjük a 25 töltőfurat és a behelyezett dugószerű 26 záróelem közötti rést a 7d tömítőanyaggal, amely ugyanaz lehet, amit a dugók felületén alkalmazunk. A záróelem 27 főrésze egy síkban van a kisülőedény falának belső felületével. A 28 toldatrész bütyökszerű, és átmérője nagyobb, mint a 25 töltőfuraté (1,5 mm körüli). A zárás a második végrész helyi hevítésével vagy az egész edény hevítésével valósítható meg. A záróelemet megfelelő helyzetben kell tartani a hevítés alatt.

A 2. ábra nagyon vázlatosan egy további előnyös kiviteli alakot mutat. Csak az edény második 9b végrészének környezete látható részletesen. Az alumíniumoxidból készült 1 lb dugó el van látva egy körülbelül 1,0 mm átmérőjű, excentrikus 20 töltőfúrattal a tengelyirányban központosított, csapszerű 10 áramátvezetés mellett, amely a 12 elektródarendszerhez kapcsolódik.

A 21 záróelemnek van egy hengeres 22 főrésze, ami a 20 töltőfurat hosszának csak körülbelül 70%-ára terjed ki. A furat és a záróelem közötti rés kerámia 23 tömítőanyaggal van megtöltve. A 20 töltőfurat kisülés felé néző részén nincs ilyen tömítőanyag. A záróelem 24 toldatrésze szintén hengeres, de átmérője nagyobb, mint a furaté. Hossza összevethető a főrész hosszával. A 21 záróelem szintén alumínium-oxidból van.

Egy másik kiviteli alak látható a 3a, b, c ábrákon, amelyeken a kisülési térfogat töltését és lezárását ábrázoltuk. A 1 lb dugó ennél a kiviteli alaknál is közvetlenül az edény második 9b végrészébe van szinterezve. Míg a 8 kisülőedény alumínium-oxidból készült, a 1 lb dugó például villamosán nemvezető cermetből [olyan kompozitanyag, amelynek fő összetevője, (70% alumínium-oxid)] készül. A 10 áramátvezetés és a 12 elektródarendszer hasonló a 2. ábrán láthatóhoz. A 30 töltőfurat itt is a 1 lb dugóban van, átmérője 0,70 mm. A furat 35 külső része tölcsér alakú, átmérője 1,2 mm-ig növekszik. Ennél a kiviteli alaknál az edény 9b végrésze kissé hosszabb (körülbelül 0,5 mm-rel), mint a 1 lb rugó (lásd a 3a ábrát). így ez gátat képez a szilárd és/vagy folyékony töltetösszetevők, például higany vagy fémhalogenidből készült, apró 60 golyók számára. Megakadályozzuk, hogy az edény mélyére essenek ahelyett, hogy áthaladjanak a tölcsér alakú 35 külső részen és a 30 töltőfurat többi részén. A nem gázhalmazállapotú összetevők kisülőedénybe történő betöltése után egy 0,67 mm átmérőjű, csapszerű 31 záróelemet (amely részletesen a 4. ábrán látható) helyezünk he a 30 töltőfuratba (3b ábra). A záróelem 32 főrészét a furatban a 34 toldatrész tartja, amelynek van egy központi összenyomott vagy lapított 36 szelvénye (a 32 főrészhez kapcsolódva), amelynek vastagsága csak 0,3 mm, hossza körülbelül 1,5 mm és szélessége 1,0 mm. A toldatrész többi része (5 mm hosszú) hasonló a főrészhez. A csap5

HU 215 141 Β szerű 31 záróelem teljes hossza 11,5 mm körül van. A 34 toldatrészt és előnyös módon a 10 áramátvezetést vagy áramvezetéket a kerámia 33 tömítőanyagból készült gyűrű veszi körül (lásd a 3b ábrát).

A csapszerű 31 záróelem tetején van a 39 súly. A súly nehéz fémtömbből van (például molibdénból), és a 10 áramátvezetés segítségével van rögzítve a megfelelő helyzetben, amely beleillik a 39 súlyban lévő központi 37 furatba. A 39 súly nyomja a 31 záróelem felső végét, és így a kifelé irányuló nyomás ellen hat, ami az egymást követő gyártási lépésekben lép fel. A 3b ábrán látható összeállítást kesztyűs manipulátorban, inért gázatmoszférában (1 bar), például argonban vagy N₂-ben szereljük össze. A 39 súly beállítása után az egész összeállítást áthelyezzük egy, a kesztyűs manipulátorhoz kapcsolt, különálló tartályba, amit azután elzárunk a kesztyűs manipulátortól, és evakuálunk. Ez azt jelenti, hogy az inért gázt teljesen evakuálni lehet, és a kívánt töltőgázt (ami például argon vagy xenon) be lehet engedni. Egy másik lehetősége csupán az inért gázatmoszféra nyomásának csökkentése (például 1 bárról 0,7 bárrá), és közvetlen alkalmazása töltőgázként. Mindazonáltal mindkét esetben kifelé irányuló nyomás az eredmény a fürat és a záróelem közötti szűk rés miatt. (A harmadik lehetőség, hogy az inért gázatmoszféra nyomását a kívánt több mint 1 bar töltőnyomásig növeljük.)

Egy további lépésben a 33 tömítőanyagból készült, és körülbelül 0,5...1 mm vastag gyűrűt hő alkalmazásával cseppfolyósítjuk, amit a 38 nyíl jelképez (3b ábra). A cseppfolyósodon gyűrű befolyik a résbe. A hevítést égővel vagy kemencében hajthatjuk végre. A hevítés alatt annak hatására az edény belsejében a töltőnyomás növekszik. így a záróelem alkalmazása nagyon hasznos ennek a problémának a leküzdésében, amely elválaszthatatlan az olyan töltött kisülőedények bármilyen kombinációjától, ahol a tömítés hevítés alkalmazásával történik.

A dugó 18 felülete és a 39 súly közötti távolság (3b ábra) előnyös módon legalább 5 mm, hogy a csapszerű 10 áramátvezetés és/vagy a 31 záróelem 50 nedvesítése a 39 súlytól távol történjen.

Azután, hogy a cseppfolyósodott gyűrű 33 tömítőanyaga befolyt a záróelem 32 főrésze és a 30 töltőfurat fala közötti résbe, a 38 nyíllal jelképezett kemencét eltávolítjuk, a tömített edényt a 39 súllyal együtt visszahelyezzük a kesztyűs manipulátorba, és a súlyt levesszük (3c ábra). A záróelem 34 toldatrésze leválasztható úgy, hogy a lapított 36 szelvénynek csak egy kis csonkja marad. A toldatrész leválasztása nagyon könnyű, mert a lapított szelvény nagyon vékony.

A 40 csonk az 5. ábrán látható, amelyen egy további kiviteli alakot mutatunk be. Az edény 9b végrészén lévő összeállítás kissé meg van változtatva a villamosán vezető cermetből készült 16 dugó és az alumínium-oxidból készült 31 záróelem alkalmazása révén. A 16 dugó maga működik áramátvezetésként. A 12 elektródarendszert köti össze a külső 17 áramvezetékkel.

Különféle más változtatások és módosítások alkalmazhatók, és a különböző kiviteli alakoknál leírt bármely tulajdonság kombinálva is használható a találmány teqedelmén belül. A záróelem főrészének hossza a töltőfurat helyétől és a fal vagy a dugó vastagságától függ. Az alumínium-oxidon kívül más anyagok is alkalmazhatók, például A1N.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Kerámia kisülőedény nagynyomású kisülőlámpákba, amelyek kisülési térfogata ionizálható töltetet és két elektródarendszert (12) tartalmaz; és amely magában foglal két végrészt (9a, 9b), amelyeket gázzáróan zár egy-egy dugóként (1 la, 1 lb; 16) kialakított kerámia típusú tag; és amely el van látva áramátvezetéssel (10, 10a, 10b), ami az elektródarendszerhez (12) kapcsolódik, ahol a dugók (11a, 11b; 16) az edény mindkét végén közvetlenül az edény végrészébe (9a, 9b) vannak szinterezve, és a kisülőedény (8) második végrésze (9b) el van látva egy kis töltőfürattal (20, 25, 30), azzal jellemezve, hogy a töltőfürat (20, 25, 30) tömítőanyag (7d; 23, 33) és dugószerű záróelem (21, 26, 31) olyan kombinációjával van lezárva, amelynél a kisülési térfogattal érintkező tömítőanyag (7d, 23, 33) mennyisége erősen csökkentett.
2. Az 1. igénypont szerinti kerámia kisülőedény, azzal jellemezve, hogy a dugó (11a, 11b) és a kisülőedény (8) teljesen vagy főleg alumínium-oxidból készült.
3. Az 1. igénypont szerinti kerámia kisülőedény, azzal jellemezve, hogy a dugó (16) villamosán vezető, cermetanyagból készült, különálló áramátvezetés alkalmazása nélkül.
4. Az 1. igénypont szerinti kerámia kisülőedény, azzal jellemezve, hogy a dugó (11a, 11b) villamosán nemvezető anyagból készült, és a villamosán vezető áramátvezetés (10, 10a, 10b) átmegy a dugón (11a, 1 lb), és az áramátvezetés (10, 10a, 10b) előnyös módon egy csapszerű tag.
5. A 4. igénypont szerinti kerámia kisülőedény, azzal jellemezve, hogy az áramátvezetés (10a, 10b) közvetlenül a dugóba (11a, 1 lb) van szinterezve.
6. Az 1. igénypont szerinti kerámia kisülőedény, azzal jellemezve, hogy a töltőfürat (25) a kisülőedény (8) végrészének (9b) falában van elhelyezve.
7. Az 1. igénypont szerinti kerámia kisülőedény, azzal jellemezve, hogy a töltőfürat (20, 30) a második dugóban (1 lb) van elhelyezve.
8. A 6. vagy 7. igénypont szerinti kerámia kisülőedény, azzal jellemezve, hogy a töltőfüratban (20, 30) lévő záróelem (21, 31) hossza kisebb, előnyös módon több, mint 20%-kal rövidebb, mint a töltőfürat (20, 30) hossza.
9. Az 1. igénypont szerinti kerámia kisülőedény, azzal jellemezve, hogy a záróelem (21, 26, 31) kerámia típusú anyagból készült, különösen olyan anyagból, ami hasonló a töltőfuratot (20, 25, 30) körülvevő anyaghoz.
10. Az 1. igénypont szerinti kerámia kisülőedény, azzal jellemezve, hogy a záróelemnek (21, 26, 31) a

HU215 141 Β töltőfuraton (20, 25, 30) kívül van egy toldatrésze (24, 28, 34), amelynek valamely keresztirányú mérete miatt a toldatrész (24, 28, 34) behelyezése a töltőfüratba (20, 25, 30) gátolt.
11. Az 1. igénypont szerinti kerámia kisülőedény, azzal jellemezve, hogy a töltetnek van halogén tartalmú összetevője.
12. Az 1. igénypont szerinti kerámia kisülőedény, azzal jellemezve, hogy a töltőfürat (30) külső részének (35) növekvő átmérője van.
13. A 10. igénypont szerinti kerámia kisülőedény, azzal jellemezve, hogy a záróelem (31) csapszerű, és van egy összenyomott vagy lapított szelvénye (36) a töltőfüraton (30) kívül.
14. Eljárás az 1. igénypont szerinti kerámia kisülőedény előállítására, azzal jellemezve, hogy a kisülőedényben az edény két végrészébe két dugó közvetlenül van szinterezve, és az edény második végrészében van egy töltőfürat; az említett töltőfüraton át evakuáljuk, és legalább részben megtöltjük a kisülőedényt; a töltőfüratba záróelemet helyezünk; a töltőfürat külső végébe tömítőanyagot teszünk; hevítjük a kisülőedénynek legalább a második végrészét, hogy a tömítőanyag csepp5 folyósodjon, és a töltőíürat gázzáróan le legyen zárva.
15. A 14. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kisülőedény második végrészének hevítése előtt egy súlyt helyezünk a záróelemre.
16. A 15. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezig ve, hogy a záróelemnek a töltőfuraton kívül van egy toldatrésze, és ez a toldatrész elég hosszú ahhoz, hogy a súly nyomást gyakorolhasson a záróelem felső végére.
17. A 14. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a töltést a kisülőedény második végrészének

15 hevítése előtt hajtjuk végre.
18. A 16. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a toldatrészt a kisülőedény második végrészének hevítése után választjuk le, és csak egy csonk marad.

HU 215 141 Β

Int. Cl.⁶: Η 01 J 61/36

1. ábra

HU 215 141 Β

Int. Cl.⁶: H 01 J 61/36 la. ábra