DE1088612B - Verfahren zur Herstellung einer Rohelektrode fuer Elektroden von Hochdruckentladungslampen - Google Patents

Description

Die Herstellung von aus hitzebeständigem Metall, z. B. Wolfram oder Molybdän, bestehenden Elektroden für elektrische Hochdruckentladungslampen ist mit mannigfachen Problemen verknüpft.

Es ist wünschenswert daß die Elektrode einen im allgemeinen konischen Kopfteil aufweist, an welchem der Lichtbogen sich festsetzen kann, so daß er mit maximaler Dichte brennt. Obwohl es bekannt ist, solche Elektroden in Form eines Wolframstabes herzustellen, der unter dichtem Abschluß durch die Wand der Ummantelung geführt ist, wobei an diesem Stab ein Kopf- oder Randteil von konischer Form und ebenfalls aus Wolfram bestehend befestigt ist, ist es gebräuchlicher, derartige aus massivem Metall bestehende Elektroden unter Anwendung pulvermetallurgischer Verfahren zu erzeugen, wobei auf das Sintern des verfestigten Pulvers eine Gesenkbehandlung folgt, um die Dichte des gesinterten Metalls zu erhöhen. Da indes eine maschinelle Bearbeitung eines solchen im Gesenk behandelten Materials großen Schwierigkeiten begegnet, ist die Ausbildung einer besonderen Gestaltung mit erheblichen und oft wirtschaftlich nicht tragbaren Kosten verbunden. Wenn überdies die konische Form hohl mit einem zentralen Stab gestaltet werden soll, von dem die Elektrode innerhalb des Lampengehäuses getragen wird, verbietet der gesteigerte Kostenaufwand die maschinelle Bearbeitung einer solchen Ausführungsform. Hierzu kommt, daß die Dichte des im Gesenk behandelten Materials nicht gleichmäßig ist. Die im Gesenk erzeugte Stangenform besitzt am Umfang größere Dichte als im mittleren Teil. Wenn infolgedessen eine konisch gestaltete Elektrode aus einer im Gesenk behandelten Stange erzeugt wird, fällt der konische Kopf, der den Lichtbogen tragen soll, im allgemeinen weniger dicht aus als die äußeren Seitenteile der Elektrode. Dies führt während des Betriebs zu unzulässiger Erosion des Kopfes durch den Lichtbogen, was wiederum eine Änderung in der Länge des Lichtbogens zur Folge hat, die konstant bleiben soll.

Die Erfindung bezweckt, unter Vermeidung solcher Schwierigkeiten ein Verfahren zur Herstellung einer Rohelektrode für Elektroden von Hochdruckentladungslampen zu schaffen, welche aus einem von einem stabförmigen Träger getragenen größeren, konisch zulaufenden Elektrodenkörper aus hitzebeständigem Material bestehen. .

Erfindungsgemäß wird eine solche Rohelektrode in der Weise hergestellt, daß gesintertes, hitzebeständiges Metall in eine Form gebracht wird, die mit einer Ausbuchtung von ringförmiger oder ähnlicher Gestaltung versehen ist, mit der gleichachsig ein aus hitzebeständigem Metall bestehender Stab angeordnet Verfahren zur Herstellung

einer Rohelektrode für Elektroden

von Hochdruckentladungslampen

Anmelder:

The British Thompson-Houston Company Limited, London

Vertreter; Dipl.-Ing. Dr. M. Herzfeld, Patentanwalt,
Düsseldorf, Kreuzstr. 32

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 13. Dezember 1957

Eric John George Beeson, Rugby, Warwickshire

(Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden

wird, dessen Ende in den das gesinterte Metall aufnehmenden Teil der Form hineinragt. Hierauf wird ein auf das gesinterte Metall gerichteter Lichtbogen erzeugt, durch den das gesinterte Metall flüssig gemacht und mit dem erwähnten Stab verschmolzen wird.

Die durch dieses Verfahren erzeugte pilzförmige Gestalt der Elektrode macht in der Folge nur ein Minimum an maschineller Bearbeitung erforderlich, um den gewünschten konischen Kopf der Elektrode zu entwickeln.

Das hitzebeständige Metall, üblicherweise also Wolfram, kann in Form von Bruchstücken gesinterten Wolframs in die Form gebracht werden, worauf man einen Lichtbogen zwischen einer z. B. aus Wolfram bestehenden Kathode und den Stücken des gesinterten Wolframs derart einstellt, daß die Wolframstücke durch die Hitze des Lichtbogens geschmolzen werden und das geschmolzene Wolfram in die ringförmige Ausbuchtung fließt, um zuletzt den koaxial innerhalb der Ausbuchtung angeordneten Stab zu erreichen und mit diesem zu verschmelzen. Das untere Ende des Stabes läßt man vorzugsweise unterhalb der Unterseite der Ausbuchtung vorragen, so daß der hervorragende Stab, wenn das Werkstück aus der Form entfernt wird, in Verbindung mit der inzwischen verfestigten Schmelzelektrode unter den Rand des pilzförmigen Kopfes reicht.

009 590/170

Die Form besteht zweckmäßig aus leitendem Material und wird vorzugsweise mit Hilfe eines Wassermantels gekühlt, um zu bewirken, daß das geschmolzene, hitzebeständige Metall sich verfestigt, sobald es in Berührung mit der Formwandung tritt. Die S Form bildet das Ende, mit welchem die positive, von der den Lichtbogenstrom liefernden Quelle ausgehende Leitung verbunden ist, während die negative, von der Stromquelle ausgehende Leitung mit der Kathode verbunden ist. Die Form bildet das untere Ende einer Schmelzkammer oder ist an demselben angeordnet, wobei die Schmelzkammer evakuierbar ausgebildet und so eingerichtet ist, daß sie mit einem inerten Gas, ζ. B. Argon, bei einem Druck gefüllt werden kann, der für die Aufrechterhaltung des Schmelzbogens günstig ist.

Der Stab, in Berührung mit welchem das geschmolzene, hitzebeständige Metall abgelagert wird, kann zwar durch den unteren Teil der Form geführt werden, um das positive Ende der Schmelzkammer zu bilden, jedoch würde dies die Anbringung einer vakuumdichten Verbindungsstelle zwischen dem Stab und der Form erforderlich machen. Es ist deshalb zweckmäßig, den Stab in einer Aussparung anzuordnen, die zentrisch zur ringförmigen Ausbuchtung gelegen ist, die ihn, wie in der Zeichnung dargestellt, umgibt. Die Zeichnung veranschaulicht in

Fig. 1 beispielsweise eine Form einer Vorrichtung, mit deren Hilfe das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden kann;

Fig. 2 zeigt im Querschnitt eine Ausführungsform einer im Wege dieses Verfahrens erhaltenen Elektrode.

In der Zeichnung ist eine ringförmige Form 1 mit einer Aussparung 2 versehen, in der eine Stange 3 aus hitzebeständigem Metall, die den Schaft bzw. Träger einer Elektrode bilden soll, angeordnet ist. Die Form ist mit einem Mantel 4 umgeben, durch welchen Kühlflüssigkeit zirkulieren kann, die von einer Einlaßöffnung 5 nach einer Auslaßöffnung 6 fließt. Ein abnehmbares Gehäuse 7 ist auf die obere Fläche der Form aufgesetzt und mit derselben durch lösbare Klammern oder in anderer geeigneter Weise verbunden, wobei zwischen den aneinanderliegenden Flächen des Gehäuses 7 und der Form 1 ein Dichtungsring eingelegt ist. Das Gehäuse 7 ist mit einer Vakuumpumpe mittels einer Öffnung 8 verbunden und trägt an seinem oberen Teil eine Elektrode 9, die so angeordnet ist, daß zwischen ihor und dem in der Form enthaltenen, hitzebeständigen Metall ein Lichtbogen eingestellt werden kann. Dabei bildet die Elektrode 9 die Kathode, um zu bewirken, daß das hitzebeständige Metall flüssig wird und mit dem Leiter 3 verschmilzt. Das . hitzebeständige Metall, das in seinem geschmolzenen Zustand bei 10 angeordnet ist, kann in Form von Stücken von gesintertem Metall, z. B. Wolfram, in die ringförmige Form eingeführt werden.

Die Form 1 ist gemäß der Zeichnung mit einer eingezogenen Wandung 11 ausgebildet, welche die Aussparung 2 derart umgibt, daß die geschmolzene Masse des hitzebeständigen Metalls einen Hohlkörper bildet. Dies ist indes kein unbedingt erforderliches Merkmal für die Ausbildung der Form. Eine derart gestaltete Einrichtung wird nur benutzt, wenn eine Elektrode, die Hohlform besitzt, erzeugt werden soll.

Nachdem das pilzförmig gestaltete, vermittels des Lichtbogens erzeugte rohe Werkstück abgekühlt ist, kann es maschinell derart verarbeitet werden, daß es die im Querschnitt in Fig. 2 dargestellte Form mit konischem Kopf erhält. Ein solcher Querschnitt kann mit äußerst geringer maschineller Bearbeitung aus dem rohen Werkstück erhalten werden. Der Vorteil des in Fig. 2 dargestellten Querschnitts besteht in der Fähigkeit der Elektrode, die Hitze, die bei Betrieb einer Lichtbogenentladungslampe durch den an der Elektrode ansetzenden Lichtbogen erzeugt wird, durch Strahlung oder Konvektion zu zerstreuen.

Gewünschtenfalls kann die Wandung der ringförmigen Ausbuchtung in der Form derart gestaltet werden, daß eine geriffelte oder in ähnlicher Weise gestaltete Oberfläche am äußeren Umfang der Elektrode sich ergibt, um die von der Elektrode ausgehende Wärmeverteilung zu steigern. Es ist auch keineswegs erforderlich, daß die Ausbuchtung genau ringförmig gestaltet ist. So kann z. B. die Ausbuchtung in einer Ebene, die senkrecht zur Achse des Schafts steht, auch mit vieleckigem Querschnitt ausgebildet werden. Auch wenn vorstehend von einer »Pilzform« des Elektrodenkopfs gesprochen wurde, ist diese Ausdrucksweise mit den im Rahmen des Erfindungsgedankens liegenden Abänderungen und Umgestaltungen zu verstehen.

Claims (3)

Patentansprüche.

1. Verfahren zur Herstellung einer Rohelektrode für Elektroden von Hochdruckentladungslampen, welche aus einem von einem stabförmigen Träger getragenen größeren, konisch zulaufenden Elektrodenkörper aus hitzebeständigem Metall bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst gesintertes, hitzebeständiges Metall in eine Form gebracht wird, die mit einer Ausbuchtung von ringförmiger oder ähnlicher Gestaltung versehen ist, mit der gleichachsig ein aus hitzebeständigem Metall bestehender Stab angeordnet wird, dessen Ende in den das gesinterte Metall aufnehmenden Teil der Form hineinragt, und sodann ein auf das gesinterte Metall gerichteter Lichtbogen erzeugt wird, durch den das gesinterte Metall flüssig gemacht und mit dem erwähnten Stab verschmolzen wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Form aus elektrisch leitendem Material besteht und als Anode für den Lichtbogen* geschaltet ist.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Form mit einer Flüssigkeitskühlung versehen ist, um zu bewirken, daß das geschmolzene, hitzebeständige Metall sich verfestigt, wenn es in Berührung mit der Formwandung tritt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 901198;
USA.-Patentschrift Nr. 2 153 009.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

1© 009 590/170 8.60