DE839831C - Stromdurchfuehrung - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Stromdurchführung für elektrische Entladungsvorric'htungen, inslxisoiidere für hochbelastbare Hochdruck- und Ilöchstdruckentladungslampen aus Quarzglas.
Hei solchen Entladungslampen wird die Einschmelzung zwischen Stromleitern und gläsernem Hüllgefäß, z. B. dem Halsteil eines Hüllgefäßes, häufig dadurch bewerkstelligt, daß das Quarzglas erhitzt und das erhitzte Quarzglas an die Stromleiter angepreßt wird. Derart hergestellte Stromdurc'hführungen besitzen geringe medhanisc'he Festigkeit und sind den hohen Betriebstemperaturen der Ilochdrucklampen nicht gewachsen, auch fallen sie nicht genügend gleichmäßig aus und sind für hohe Stromstärken nicht geeignet. Für hohe Stroml >elastungen wird daher die Stromdurchführung üblicherweise gesondert 'hergestellt und mit einer Mehrzahl von Stromleitern ausgerüstet, die im Quarzglas vollständig eingebettet sind. Die Herstellung solcher Stromdurchfü'hrungen ist äußerst schwierig, da die zahlreichen nel>eneinander angeordneten Stromleiter, deren innere und äußere Enden jeweils miteinander verbunden und an stabförmige Leiter angeschlossen sind, gleichzeitig im Verlauf eines einzigen Einsdhmelzvorganges eingeschmolzen werden müssen. Da alle Stromleiter in einem einzigen Glaskörper enthalten sind, besitzen derartige l>ekannte Stromdurchfü'hrungen erhebliche Maße, wodurch innere Spannungen kaum zu vermeiden sind, die außerdem dadurch erhöht werden und zu häufigem Bruch führen, daß auch ein Teil der stabförmigen Hauptleiter mit in das Quarzglas einge-

l>ettet ist. Infolge des komplizierten Aufbaues können diese Stromdurchführungen nur von Hand und mit hohem Ausschuß hergestellt werden, sie sind daher für eine wirtschaftliche Fertigung nicht geeignet, auch besitzen sie keine ausreichende Maßhaltigkeit, die insbesondere im Hinblick auf die Aufrechterhaltung gewünschter Betriebseigenschaften und die mechanische Festigkeit der Lampen notwendig ist.

ίο Die Erfindung zielt auf die wirtschaftliche Herstellung von Stromleitereinschmelzungen ab, die einen Bestandteil der Stromdurchführung bilden und in Massenanfertigung erzeugt werden können. Diese Stromleitereinschmelzungen l>esitzen genaue Abmessungen und können daher in einfacher Weise mit den anderen Lampenbauteilen verschmolzen werden. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine aus solchen Stromleitereinschmelzungen und einer Halterungsvorrichtung für diese bestehende Stromdurchführung für hohe Stromstärken. Weitere Eigenschaften und Vorzüge der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung und den Abbildungen hervor.

Abb. i, 2 und 3 zeigen in Draufsicht, End- und Seitenansicht eine erfindungsgemäße Stromleitereinschmelzung;

Abb. 4 stellt die vergrößerte Draufsicht eines metallischen Stromleiters als Teil der Stromleitereinschmelzung dar;

Abb. 5 zeigt einen Längsschnitt durch den in Abb. 4 dargestellten Stromleiter und
Abb. 6 dessen Endansicht;
Abb. 7 ist ein Schnitt nach 7-7 der Abb. 5;
Abb. 8 stellt einen Schnitt durch die tellerförmige Halterungsvorrichtung für die erfindungsgemäßen Stromleitereinschmelzungen dar;

Abb. 9 ist ein Querschnitt nach 9-9 der Abb. 8; Abb. 10 ist ein Längsschnitt durch eine fertig zusammengesetzte erfindungsgemäße Stromdurchführung und

Abb. 11 deren Seitenansicht;
Abb. 12 bis 17 erläutern verschiedene andere Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Stromdurchführungen.

Gemäß der Erfindung wird eine Glas-, insbesondere Quarzglasstromdurchführung für hohe Stromstärken aus einer Mehrzahl von geformten einzelnen Stromleitereinschmelzungen gebildet, die mit einem zum Zusammenbau der Stromdurchführung dienenden, aus geformtem Quarzglas bestehenden Teller oder Rohr verschmolzen sind. Dieser Heller bzw. dieses Rohr ist mit Schlitzen oder Bohrungen versehen, in welche die einzelnen Stromleitereinschmelzungen ihrerseits eingeschmolzen sind. Alle diese Formkörper besitzen vorgegebene genaue Abmessungen, die durch das Formungsverfahren und durch weitere mechanische Bearbeitung bedingt sind, wie nachstehend eingehend beschrieben wird, so daß der Paßsitz untereinander genügend dicht ist. Auf diese Weise und durch Anschluß der frei liegenden äußeren Enden der Stromleiter an Hauptstromzuführungen wird eine Stromdurchführung für hohe Strombelastungen gebildet und zu einem einheitlichen Körper von großer mechanischer Festigkeit verschmolzen, der den bei Höchstdrucklampen auftretenden sehr hohen Temperaturen standhält.

Einige Beispiele für Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Stromdurchführungen sind in den Zeichnungen abgebildet. Diese erläutern verschiedene Arten von hochbelastbaren Stromdurchführungen sowie die Einzelteile, aus denen sie zusammengesetzt sind.

Abb. ι zeigt eine Stromleitereinschmelzung, die aus einem Quarzglaskörper 1 und einem Stromleiter 2 besteht, welcher in den Quarzglaskörper eingeschmolzen ist. Dieser Stromleiter besteht zweckmäßig aus einer Molybdänfolie, deren Mittelteil in den Quarzkörper eingebettet ist und deren Endteile 3 und 4 ül>erstehen, um als Stromzu- und -abführungen zu dienen. Die Lage des Stromleiters im. Quarzglaskörper und seine Seitenansicht sind aus den Abb. 2 und 3 zu erkennen. Wie in Abb. 4 gezeigt ist, enthält die Molybdänfolie einen Be-. zirk 5 mit stark vermindertem Querschnitt, wie in den Schnittdarstellungen der Abb. 5 und 7 zu sehen ist. Eine derartige Querschnittverringerung kann beispielsweise durch Ätzen oder mittels mechanischer Methoden erzeugt werden. Die Folie hat zweckmäßig eine Stärke von 0,1 mm und mehr, während die Stärke des Teils 5 erheblich unter 0,1 mm herabgesetzt werden kann. Die Breite der Folie beträgt etwa 4 bis 12 mm. Bei der Herstellung der Folie muß dafür gesorgt werden, daß ihre Ränder zumindest im Teil 5 keilförmig abgeschrägt sind, wie aus Abb. 7 zu ersehen ist. Eine derartige Abschrägung fördert die vollkommene Verschmelzung zwischen Quarzglas und Molybdänfolie bei 5. Ein Verfahren zur Herstellung dieser Verschmelzung besteht darin,, daß man mit Hilfe zweier Quetschbacken ein erhitztes Quarzglasrohr an den Stromleiter anpreßt, der vorher in das Rohr hineingesteckt wurde. Man verwendet zweckmäßig ein der Form der Folie angepaßtes abgeflachtes Rohr. Den zum Pressen und Formen des Quarzglaskörpers verwendeten Ouetschbacken wird eine der gewünschten Form des Einschmelzkörpers entsprechende Ausbildung gegel>en. Auch können die Backen selbst einen Teil der Brenner bilden, die zum Erhitzen des Quarzglases während des Formens erforderlich sind. Währenddessen schützt man die Folie durch eine Schutzgasatmosphäre, z. B. aus Stickstoff, Helium oder Argon, gegebenenfalls mit einem Zusatz von etwas ■ Wasserstoff, gegen Oxydation.

Die zum Pressen und Formen der Stromleitereinschmelzungen benutzten Ouetschbacken sind zweckmäßig so geformt, daß an dem einen Ende des Quarzglaskörpers ein Zapfen 6 entsteht, welcher zum Verschmelzen der Stromleitereinschmelzung mit anderen Quarzglasteilen dient. Durch die Form der Quetschbacken wird auch die Länge des Quarzglaskörpers begrenzt, indem Rillen eingepreßt werden, an denen das Quarzglas nach l>eendeter Herstellung der Einschmelzung ohne Schwierigkeiten abgebrochen werden kann, ohne daß die

biegsame Folie beschädigt wird. Um die mechanische Festigkeit der Stromleitereinschmelzung zu erhöhen, ohne daß dabei zuviel Quarzglas verbraucht wird, werden beim Pressen und Formen auf der Oberfläche des Quarzglaskörpers Rippen 7 und 8 erzeugt. Dies läßt sich sehr einfach dadurch erreichen, daß die Quetschbacken mit Nuten versehen sind, welche den zu pressenden Rippen 7 und 8 entsprechen.

Derartige Stromleitereinschmelzungen können fortlaufend maschinell in großen Mengen hergestellt werden, natürlich mit stets gleichen Maßen. Der Zapfen 6 des Quarzglaskörpers erhält zweckmäßig seine genaue maßgerechte Ausbildung durch Schleifen mit Scheiben, die Siliciumkarbid oder Diamant als Schleifkörper enthalten.

Da die Folie, insbesondere im Teil 5, aus praktischen Gründen nicht zu groß gewählt werden kann und da ein ol>erer Grenzwert l>esteht, oberhalb dessen sich eine vakuumdichte Einschmelzung nicht mit Sicherheit herstellen läßt, wird die einzelne Stromleitereinschmelzung zweckmäßig nicht mit einer höheren Stromstärke als etwa 20 Ampere belastet. Für höhere Stromstärken müssen deshalb mehrere Stromleitereinschmelzungen benutzt werden.

Der Aufbau einer erfindungsgemäßen Stromdurchführung für hohe Stromstärken wird in den Abb. 8, 9, 10 und 11 erläutert. Abb. 10 ist ein Längsschnitt durch eine derartige, mit dem Halsteil eines Lampengefäßes verschmolzene Stromdurchführung, und Abb. 11 ist eine Seitenansicht der gleichen Anordnung. In Abb. 10 sind vier Stromleitereinschmelzungen 9, 10, 11 und 12 abgebildet, die in eine Scheibe 13 eingeschmolzen sind, deren Bau aus den Abb. 8 und 9 hervorgeht. Die Scheiix: besteht aus geformtem Quarzglas, welches so geformt wird, daß die Durchtrittsschlitze 14, 15, 16 und 17 und der Rand 18 entstehen. Die Schlitze entsprechen in ihren Maßen dem Zapfen 6 der Stromleitereinschmelzungen, und der Randteil 18 ist so geformt, daß er das Verschmelzen der Scheil>e 13 mit dem Halsteil 19 des Lampengefäßes erleichtert. Die Paßflächen dieses HaIsteiles entsprechen wiederum den Berührungsflächen der Scheibe 13, wie aus Abb. 10 und 11 zu erkennen ist. Wenn die Durchtrittsschlitze in der Scheibe nicht für einen genügend dichten Paßsitz der Zapfen 6 der Stromleitereinschmelzungen maßhaltig hergestellt sind, so erhalten sie ihre genauen Maße durch mechanische Bearbeitung, z. B. Schleifen. Für diesen Fall ist es zweckmäßig, die Scheibe 13 aus zwei Hälften zusammenzusetzen, wie es durch die Linie 9-9 in Abb. 8 angedeutet ist, weil das Schleifwerkzeug einfacher an einen offenen Schlitz angesetzt werden kann. Wenn auf diese Weise alle Einzelteile maßgerecht hergestellt sind, werden vier Stromleitereinschmelzungen und eine Scheibe bzw. die l>eiden Hälften einer solchen Scheil>e zusammengesetzt, wodurch die in Abb. 10 und 11 gezeigte Stromdurchführung entsteht. Die Stromleitereinschmelzungen werden in einer nichtoxydierenden Atmosphäre im elektrischen Ofen in die Halterungsvorrichtung, z.B. die Scheibe 13, eingeschmolzen. Dann gibt man zweckmäßig dem Randteil 18 der Scheibe 13 durch Schleifen seine genauen Maße und führt die freien Enden 3 bzw. 4 der Me^ tallfolien zu einem Hauptstromleiter zusammen, wie aus Abb. 10 zu ersehen ist. Dadurch wird außen der Hauptleiter 20 und innen der Hauptleiter 21 gebildet. Die Stromdurchführung stellt nun einen einheitlichen Körper dar, welcher je nach der gewünschten Lampenbauart mit der erforderlichen Elektrode versehen werden kann. Dann wird er auf den Lampenhals, z. B. auf den Halsteil 19, aufgeschmolzen. Das erfolgt in nichtoxydierender Atmosphäre im elektrischen Ofen oder mittels Knallgasbrennern, die gegen die Rand- und benachbarten Teile der Stromdurchführung und des Lampenhalses gerichtet werden. Dabei erhält die Schmelzstelle zwischen den Stromleitereinschmelzungen und der Scheibe ihren endgültigen Zustand, und gleichzeitig werden möglicherweise vorhandene Spannungen in dem Quarzglaskörper mit Sicherheit entfernt.

In gleicher Weise werden erfindungsgemäße Stromdurchführungen für hohe Belastungen aus einer kleineren oder größeren Zahl von einzelnen Stromleitereinschmelzungen zusammengesetzt, die räumlich in verschiedenen Mustern angeordnet werden können. Wie in Abb. 12 gezeigt ist, kann eine Stromdurchführung von hoher Belastbarkeit acht derartige Stromleitereinschmelzungen enthalten, die in zwei parallelen Gruppen zu je vier und vier angeordnet sind. Es können auch vier Einschmelzungen sternförmig angeordnet sein, wie in Abb. 13 gezeigt ist. In beiden Fällen werden die Stromleitereiinschmelzungen in eine geformte Quiarzglasscheibe eingeschmolzen, die der oben angegebenen ähnlich ist. Dann führt man die einzelnen Stromleiter zusammen und erhält dadurch eine Stromdurchführung von hoher Belastbarkeit.

An Stelle einer flachen Scheibe können auch anders geformte Körper zur Halterung der einzelnen Stromleitereinschmelzungen verwendet werden, z. B. eine Halbkugel, wie in Abb. 14 und 15 gezeigt wird. Hierin ist eine halbkugelförmige Stromdurchführung mit nur einem Stromleiter abgebildet. Die Stromdurchführung besteht aus einer Halbkugel 22 aus geformtem Quarzglas mit der Randausbildung 23 und dem Durchtrittsschlitz 24, in den der Zapfen 6 der Stromleitereinschmelzung 25 paßt. Infolge ihrer kugelförmigen Ausbildung hat diese Stromdurchführung eine hohe mechanische Festigkeit. Ihr Randteil 23 kann mit dem Halsteil eines Quarzglasgefäßes verschmolzen werden. Man kann auch zwei Stromdurchführungen dieser Art, die mit entsprechenden Paßflächen versehen sind, direkt miteinander verschmelzen, nachdem die Elektroden aufgesetzt sind. Hierdurch erhält man eine kugelförmige Höchstdrucklampe von verhältnismäßig geringer Größe und Leistungsaufnahme.

Es ist nicht erforderlich, daß die Zapfen 6 der Stromleitereinschmelzungen rechtwinklig ausge-

bildet sind, wie in den Zeichnungen dargestellt ist. Die Zapfen können auch rohr- oder kegelartig ge^: formt sein. Eine derartige Form wird zweckmäßig dann gewählt, wenn runde Drähte oder Stäbe an die Metallfolie der Stromleitereinschmelzung angeschweißt werden sollen und einen Teil des in das Quarzglas eingebetteten Stromleiters bilden.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die Stromleitereinschmelzungen einer

ίο hochix'lastbaren Stromdurchführung sternförmig in einer Ebene und nicht parallel zueinander angeordnet, wie in Abb. i6 und 17 gezeigt ist. Bei dieser Stromdurchführung sind vier Stromleitereinschmelzungen sternförmig angeordnet, während eine fünfte Stromeinführung in der früher beschriel >enen Weise eingeschmolzen ist. Bei dieser in Abb. 16 und 17 gezeigten Ausführungsform besteht die Halterung der einzelnen Stromleitereinschmelzungen 26, 27, 28, 29 und 30 aus einem niedrigen Rohr, das an dem einen Ende geschlossen ist und dadurch einen Becher 31 aus geformtem Quarzglas bildet. Zum Einschmelzen der Stromleitereinschmelzungen in die Seitenwände dieses Bechers sind, wie aus den Abbildungen zu erkennen ist, in der Seitenwand Schlitze angebracht, in welche die Zapfen 6 der Stromleitereinschmelzungen maßgerecht passen. Die Innenenden 3 der Stromleiter werden mit einer Metallscheibe 32 verschweißt, welche den E lekt rodenhalte st ab 33 trägt. Dieser Teil kann auch aus zweckentsprechend gelegenem Molybdänblech bestehen. Die in Abb. 16 gezeigte Stromdurchführung ist mit einer weiteren Stromleitereinschmelzung 30 versehen, die in den Boden des Bechers 31 eingeschmolzen ist. Dieser, besitzt hierfür in seinem el>enen Teil einen Durchtrittsschlitz, in den der Zapfen der Einschmelzung 30 paßt. Zweckmäßig hat die Stromdurchführung auch einen rohrförmig ausgebildeten Teil 34, dessen offenem Endteil die Form 35 gegeben wird, welche die Verschmelzung der Stromdurchführung mit dem Lampengefäß erleichtert. Die für die sternförmig angeordneten Stromleitereinschmelzungen erforderlichen Schlitze können zum Teil in diesem rohrförmigen Teil 34 angebracht sein. Der Aufbau dieser Stromdurchführung geht aus Abb. 17 genauer hervor. Abb. 17 ist ein Querschnitt der gleichen Stromdurchführung 4-4 nach 17-17 der Abb. 16.

Zur Herstellung dieser Stromdurchführung werden die Enden 3 der Stromleitereinschmelzungen 26, 27, 28 und 29 mit der Metallscheibe 32 verschweißt, welche aus Molybdänblech bestehen kann. Auf diese Weise entsteht ein fester Aufbau, welcher mit den Zapfen 6 maßgerecht in die Durchtrittsschlitze paßt, die in die Seitenwand des Bechers 31 geformt und eingeschliffen sind. Die Stromleitereinschmelzung 30 wird dann in den im Bodenteil des Bechers befindlichen Schlitz eingepaßt und das Ende 3 des Stromleiters ebenfalls mit der Scheibe 32 fest verbunden. Diese hat einen engen Durchtrittsspalt 36, durch welchen das eben genannte Ende 3 durchgesteckt wird, um an die Scheiix' angeschweißt werden zu können. Schließlich wird der geformte Zylinder 34 aufgesetzt und der gesamte Aufbau zu einem festen Körper ver^ schmolzen, was in einem elektrischen Ofen in nichtoxydierender Atmosphäre erfolgt.

Das in Abb. 16 und 17 erläuterte Ausführungsbeispiel enthält fünf Stromleitereinschmelzungen. Natürlich kann deren Zahl sowohl der sternförmig angeordenten als auch der in den Boden eingeschmolzenen Stromleitereinschmelzungen hiervon abweichen. Die Anordnung der in die Seitenwandung eingeschmolzenen Stromleitereinschmelzungen kann auch insofern abweichen, als die Metallfolien um 90°' abgebogen werden können, so daß sie parallel zur Rohrachse gelagert sind. Hierdurch entsteht Raum für eine größere Zahl von Stromleitereinschmelzungen.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf Stromdurchführungen, mit denen nur eine Elektrode gespeist wird, da die einzelnen Stromleitereinschmelzungen getrennt oder in Gruppen verwendet werden können, um je nach den sich aus der Lampenbauart ergebenden Notwendigkeiten auch mehrere Elektroden zu speisen. Wenn in solchen Fällen die einzelnen Stromleiter der Stromdurchführung nicht mechanisch miteinander verbunden sind, wird die elektrische Verbindung und Gleichschaltung durch die Entladungsbögen der Lampe erreicht, welche vereint ein einheitliches System bilden, das mit hoher Stromstärke betrieben wird.

Claims (10)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Insbesondere aus Quarzglas bestehende Stromdurchführung für hochbelastbare elektrische Entladungsvorrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer Mehrzahl von geformten, jeweils einen metallischen Stromleiter enthaltenden einzelnen Stromleitereinschmelzungen und einer ebenfalls geformten Halterungsvorrichtung in der Weise zusammengesetzt ist, daß der geformte Glaskörper jeder einzelnen Stromleitereinschmelzung einen maßhaltigen Teil besitzt, der in je einen dafür passenden Ausschnitt der Halterungsvorrichtung eingesetzt und mit diesem verschmolzen ist, daß die Halterungsvorrichtung einen zum Anschmelzen der Stromdurchführung an die no Glashülle dienenden Randteil besitzt, und daß die inneren und äußeren Enden der Stromleiter elektrisch miteinander verbunden und letztere an Hauptstromzuführungen angeschlossen sind.

2. Stromdurchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der geformte Glaskörper der Stromleitereinschmelzungen durch Rippen verstärkt ist.

3. Stromdurchführung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Stromleiter Metallfolien dienen, die in ihrem in den Glaskörper eingeschmolzenen Teil einen Bezirk mit verringertem Querschnitt und keilförmigem Rand aufweisen.

4. Stromdurchführung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungs-

vorrichtung scheil>enförmig ausgebildet ist, daß ihre Ausschnitte als Schlitze und die maßhaltigen Glasteile der Stromleitereinschmelzungen als Zapfen ausgebildet sind, die in die .Schlitze eingepaßt sind.

5. Stromdurchführung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungsvorrichtung becher- oder halbkugelförmig ausgebildet ist.

6. Stromdurchführung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die als Halterungsvorrichtung dienende Scheibe aus zwei Hälften besteht, die so mit offenen, durch Formen hergestellten und durch Schleifen maßgerecht ausgebildeten Schlitzen ausgestattet sind, daß die beiden Hälften zusammengesetzt eine volle Scheibe mit geschlossenen Schlitzen bilden, in welchen die Zapfen der Quarzglaskörper der Stromleitereinschmelzungen satt anliegen.

7. Stromdurchführung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrwandung des als Halterungsvorrichtung dienenden geformten niedrigen Bechers mit offenen, durch Formen hergestellten und auf Paßsitz geschliffenen Schlitzen \-ersehen ist, in welche die Zapfen der Quarzglaskörper der Stromleitereinschmelzungen maßgerecht hineinpassen, so daß nach dem Einsetzen und dem Verschmelzen mit dem Becher eine hochbelastbare Stromdurchführung gebildet wird, deren Stromleitereinschmelzungen sternförmig in einer zur Achse des Bechers senkrechten Ebene angeordnet sind.

8. Stromdurchführung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß auch der Bodenteil des als Halterungsvorrichtung dienenden Bechers mit einer oder mehreren Stromleitereinschmelzungen ausgerüstet ist.

9. Stromdurchführung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an den Becherrand ein rohrförmiger Teil gleichen Durchmessers angeschmolzen ist, in dem die für die sternförmig angeordneten Stromleitereinschmelzungen erforderlichen Schlitze zum Teil angeordnet sind, und dessen offener Endteil zum Anschmelzen der Stromdurchführung an das Lampengefäß dient. ■

10. Stromdurchführung nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Enden der Stromleiter mit einer Metallscheibe, die zur Halterung der Elektrode dient, verbunden sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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