DE1093480B - Verfahren zum Einbringen des Glasknopfes in Aluminiumsockelhuelsen elektrischer Lampen - Google Patents

Description

Glühlampensockel werden in der Weise hergestellt, daß zunächst eine Hülse in die vorbestimmte, im allgemeinen zylindrische, mit Gewinde versehene Form gepreßt wird, wobei diese Hülse am unteren Ende eine nach innen vorspringende Rippe oder Tülle erhält. Die Sockelhülse bildet den einen elekrischen Kontakt für die Lampe. Nächst dem unteren Ende der Sockelhülse wird zentral eine öse aus elektrisch leitendem Stoff, gewöhnlich Messing, angebracht. Diese öse muß gegen die Sockelhülse durch einen Knopf aus Isolierstoff, z. B. Glas, isoliert werden; sie bildet den zweiten elektrischen Kontakt für die Glühlampe. Nach den bekannten Herstellungsverfahren werden die öse und die Sockelhülse in eine Form gesetzt, und die untere Innenoberfläche der Sockelhülse wird um die öse herum mit geschmolzenem Glas ausgegossen. Die Glasmasse isoliert die öse von der Sockelhülse und hält diese in ihrer Mittellage nächst dem unteren Rand der Hülse.

Sockelhülsen wurden bisher in der Regel aus Messing erzeugt. In jüngerer Zeit ist man aus Gründen der Kostenersparnis auf Aluminium übergegangen. Dieses Metall hat den Nachteil, daß die daraus erzeugte Hülse beim Eingießen von geschmolzenem Glas leicht schmilzt. Das geschmolzene Aluminium bildet gelegentlich einen Weg geringen Widerstandes zwischen der öse und der Hülse, d. h. einen Kurzschluß zwischen den Lampenklemmen. Auch beeinträchtigt das geschmolzene Aluminium das gute Aussehen. Wenn auch eine Glühlampe in erster Linie dazu dient, elektrische Energie in Licht umzusetzen, so ist doch auch das gefällige Aussehen der Lampe ein wesentlicher Faktor für die Möglichkeit eines guten Absatzes.

Das Verfahren nach der Erfindung zum Einbringen des Glasknopfes in Aluminiumsockelhülsen elektrischer Lampen vermeidet diese Mängel dadurch, daß erfindungsgemäß auf die Innenflächen der Aluminiumhülse vor der eigentlichen Einglasung der Mittel-Kontaktöse ein Hitzeschutzüberzug aufgebracht wird. Dieser besteht vornehmlich aus 3 bis 30 Gewichtsprozent Natrium-Borphosphat, 10 bis 15 Gewichtsprozent Natrium-Polyacrylat und 55 bis 87 Gewichtsprozent Wasser. Besonders bewährt hat sich ein Hitzeschutzüberzug aus ungefähr 5 Gewichtsprozent Natrium-Borphosphat, ungefähr 10 Gewichtsprozent Natrium-Polyacrylat und ungefähr 85 Gewichtsprozent Wasser. Überschuß an Hitzeschutzüberzug wird nach dem Einglasen durch Waschen des fertigen Aluminiumsockels mit einer wäßrigen Reinigungslösung entfernt.

Die Figuren erläutern die Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine komplette Glühlampe mit Aluminiumsockel,

Verfahren

zum Einbringen des Glasknopfes

in Aluminiumsockelhülsen

elektrischer Lampen

Anmelder:

Westinghouse Electric Corporation,
East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. F. Weickmann

und Dr.-Ing. A. Weickmann, Patentanwälte,

München 2, Brunnstr. 8/9

Beanspruchte Priorität:
V. St. ν. Amerika vom 24. September 1957

Norman F. Baird, Bloomfield, N. J. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

Fig. 2 einen Achsschnitt durch eine Aluminiumsockelhülse,

Fig. 3 eine elektrisch leitende öse vor deren Vereinigung mit dem Lampensockel,

Fig. 4 den schematischen Grundriß einer Maschine zur Herstellung von Lampensockeln,
Fig. 5 einen Teilschnitt durch die Station »3« der Maschine der Fig. 4, in welcher der Hitzeschutzüberzug aufgebracht wird,

Fig. 6 einen Teilschnitt durch die Station »4« der Maschine der Fig. 4, in welcher die Verglasung stattfindet,

Fig. 7 einen Teilschnitt durch die Station »6« der Fig. 4, in welcher das gegossene Glas in die gewünschte Form gebracht wird.

Das Erfindungsprinzip ist allgemein für jede Art von Lampen, bei denen Aluminiumsockel Verwendung finden, anwendbar; es bezieht sich aber im besonderen auf Glühlampen, und darum wird es an dem Beispiel einer Glühlampe erläutert.

Die Glühlampe 10 gemäß Fig. 1 besteht aus dem Kolben 12, dem Sockel 14 und Leiterdrähten 16, die hermetisch in einem Stempel 18 eingeschmolzen sind und den Glühfaden 20 zwischen ihren Enden tragen. Einer der Drähte ist elektrisch leitend mit der Sockelhülse 22 verbunden, welche die eine Kontaktelektrode

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der Lampe bildet. Der andere Draht ist mit einer am unteren Ende der Hülse 22 und zentral in dieser vorgesehenen, elektrisch leitenden öse 24 verbunden, die gegen die Hülse 22 durch einen Knopf 26 aus Glas od. dgl. isoliert ist. Dieser Aufbau einer Glühlampe ist bekannt.

Die Sockelhülse 22 hat vor ihrer Verglasung hohlzylindrische Form und ist mit Gewinde versehen. An ihrem unteren Ende besitzt sie eine nach innen und oben gerichtete Lippe oder Tülle28, die zur Halterung des Glasknopfes 26 dient (Fig. 2).

Die elektrisch leitende öse 24 (Fig. 3), die gewöhnlich aus Messing gestanzt ist, hat eine zentrale öffnung oder Bohrung 30, die zur Halterung in dem eingegossenen Glaskörper 26 eine hochgezogene Lippe oder Tülle bildet.

Fig. 4 zeigt schematisch den Grundriß einer Maschine 32 zur Herstellung von Sockelhülsen für Glühlampen. Diese Maschine ist grundsätzlich bekannt, jedoch erfindungsgemäß zur Aufbringung eines Hitzeschutzüberzuges abgewandelt. Derartige Maschinen führen die zu erzeugenden Lampensockel durch eine Vielzahl von Arbeitsstationen; in der Station »1« wird die öse 24 in die Träger- und Halteform der Hülse eingelegt. In Station »2« wird die Hülse in die Form gestellt. In Station »3« erfolgt das Aufbringen des Hitzeschutzüberzuges mindestens in den unteren inneren Teilen der Hülse 22, vorzugsweise über einen Zerstäuber; für einen gewöhnlichen Sockeltyp mit mittlerem Gewinde genügen 0,2 cm Uberzugsmaterial.

In Station »4« wird geschmolzenes Glas in die so vorbehandelte Hülse 22 gegossen, derart, daß die Glasmasse die öse 24 und die unteren inneren Oberflächen der Hülse 22 bedeckt. Wie schon erwähnt, dient dieses geschmolzene Glas zur Isolierung der öse 24 gegen die Hülse 22. Überschüssiges Glas wird von den Oberflächen der Formen und zwischen denselben in der Station »5« durch Abblasen entfernt; diese Maßnahme dient zugleich einer partiellen Kühlung des eingegossenen Glases. In Station »6« formt ein Glaskolben die inneren Oberflächen des eingegossenen Glases im wesentlichen konisch, so daß, wenn der mittlere Leitungsdraht später in die Sockelhülse eingeführt wird, dieser Draht gegen die öffnung oder Bohrung 30 in der öse 24 gerichtet ist. In Station »7« wird mit einem Hilfskolben aus Glas die weitere Kühlung der eingegossenen Glasmasse besorgt, um die öse 24 in dem gekühlten Glasknopf 26 und damit gegenüber der Sockelhülse 22 zu fixieren.

In Station »8« entfernt ein stiftförmiger Kolben Glasrückstände aus der öffnung 30 der Hülse 24; in Station »9« wird die fertige Sockelhülse aus der Maschine 32 genommen. Wie schon erwähnt, sind derartige Maschinen im Prinzip bekannt; neu ist jedoch die Anordnung der Station »3«, in welcher der Hitzeschutzüberzug aufgebracht wird.

Fig. 5 zeigt eine Sockelhülse 22 und eine öse 24 in der Form 34, und zwar in der Stellung in Station »3« der Fig. 4. In dieser Station wird der Hitzeschutzüberzug auf mindestens die unteren inneren Oberflächen der Sockelhülse durch einen Zerstäuber 36 aufgetragen. Gewünschtenfalls kann der Überzug auf die Hülse aufgebracht werden, bevor diese in die Form eingesetzt wird; zweckmäßiger aber ist es, die Erzeugung des Hitzeschutzüberzuges vorzunehmen, nach- 6g dem die Hülse 22 schon in der Form 34 steht, weil auf diese Weise der automatische Betrieb ermöglicht wird. Der Hitzeschutzüberzug besteht prinzipiell aus 3 bis 30 Gewichtsprozent Natrium-Borphosphat, aus 10 bis 15 Gewichtsprozent Natrium-Polyacrylat und aus 55 bis 87 Gewichtsprozent Wasser. Das geschmolzene Glas, das zur Verglasung in die Sockelhülse gegossene wird, kann eine Temperatur von beispielsweise 1185 bis 1200° C haben; bei diesen Temperaturen hat, wie schon oben erwähnt, das Aluminium die Neigung zu schmelzen, mindestens in bestimmten Teilen. Der Überzug bildet eine Hitzeschutzschicht zwischen dem geschmolzenen Glas und der Aluminiumhülse, wodurch die Neigung des Aluminiums zum Schmelzen beseitigt, mindestens erheblich verringert wird.

Was die Bestandteile des erwähnten Hitzeschutzüberzuges betrifft, so hat Natrium-Borphosphat einen hohen Hydratwassergehalt und auch die Eigenschaft, bei hohen Temperaturen Dampf einzuschließen. Der eingeschlossene Dampf bildet einerseits eine vollkommen isolierende Schicht; andererseits beeinträchtigt er die Haftung des Natrium-Borphosphates an der Sockelhülse, was, wie erläutert werden wird, besonders erwünscht ist. Eine Lösung von Natrium-Borphosphat in Wasser hat jedoch eine verhältnismäßig geringe Viskosität und haftet an der Aluminiumsockelhülse nicht in ausreichenden Mengen, um den gewünschten Grad an Schutz während des Verglasungsprozesses zu gewährleisten.

Natrium-Polyacrylat hat hohe Viskosität, ist in Wasser ebenso löslich wie Natrium-Borphosphat und besitzt eine hohe Verdampfungswärme. Es neigt aber dazu, nach der Erhitzung kohlenstoffhaltige Rückstände zu hinterlassen, die mit Wasser nicht leicht abgewaschen werden können. Diese Rückstände beeinträchtigen das gute Aussehen der fertigen Hülse und bilden Stromübergangswege von geringem elektrischem Widerstand.

Durch Verwendung eines Gemisches von Natrium-Borphosphat mit Natrium-Polyacrylat in wäßriger Lösung als Hitzeschutzüberzug werden die Vorteile dieser beiden Bestandteile ausgenutzt.

So hat ein derartiges Gemisch eine ausreichende Viskosität (z. B. 32 cP), um eine angemessene Menge des Hitzeschutzüberzuges an der Hülse zu bilden, und der durch das Natrium-Borphosphat eingeschlossene Dampf macht das Gemisch bei hohen Temperaturen nur sehr schwach haftend an der Aluminiumsockelhülse. Dadurch kann jeglicher Überzugsrückstand durch Waschen mit Wasser mühelos entfernt werden. Außerdem haben die beiden Komponenten des Gemisches eine sehr hohe Verdampfungswärme, wodurch die Wirkung des Hitzeschutzüberzuges verbessert wird.

Werden in dem Gemisch weniger Anteile an Natrium-Borphosphat und Natrium-Polyacrylat verwendet, als oben angegeben, so wird die Wirkung des Hitzeschutzüberzuges abgeschwächt. Bei Vergrößerung der Anteile über die oben angegebenen Maximumwerte hinaus wird die Viskosität des Überzuges zu groß, und es wird eine übermäßige Menge an Überzugsmaterial niedergeschlagen; außerdem wächst die Neigung zur Bildung von Rückständen, wenn eine verhältnismäßig große Menge von Überzugsmaterial durch Abwaschen mit Wasser entfernt werden muß, und schließlich wird die Haftung des Überzugsmaterials an der Aluminiumsockelhülse etwas verstärkt, was ebenfalls der Entfernung durch Abwaschen mit Wasser entgegenwirkt. Die bevorzugte Zusammensetzung ist ungefähr 5 Gewichtsprozent Natrium-Borphosphat, ungefähr 10 Gewichtsprozent Natrium-Polyacrylat und ungefähr 85 Gewichtsprozent Wasser.

Es ist möglich, dem Hitzeschutzüberzug kleine Mengen anderer Stoffe beizugeben; z. B. können an Stelle einer entsprechenden Menge Wasser in der vor-

erwähnten bevorzugten Ausführungsform 5 Gewichtsprozent Ammoniutn-Polyacrylat treten. Hierdurch wird die Fähigkeit der Hitzeabsorption des Überzuges etwas vergrößert. Es sind jedoch derartige andere kleine Zusätze nicht erforderlich, um gute Resultate zu gewinnen. An Stelle von Ammonium-Polyacrylat können andere Stoffe Verwendung finden, z. B. Kaliumsilikat in äquivalentem Gewicht.

Zum »Verglasen« wird gemäß Fig. 6 eine vorbestimmte Menge an geschmolzenem Glas in die mit dem Überzug versehene Hülse eingebracht (eingegossen), was an sich bekannt ist. Im Falle eines Typus mittleren Gewindes werden ungefähr 3,6 g Glas gebraucht. Die Glassorte kann variieren; beispielsweise besteht sie aus 95 Gewichtsprozent Glasbruch, 2,52 Gewichtsprozent MnO₂, 1,26 Gewichtsprozent KNO₃, 0,87 Gewichtsprozent (NHJ₂SO₄ und 0,35 Gewichtsprozent Cr₉O₃. Der Glasbruch hat beispielsweise eine Zusammensetzung von 76,8 Gewichtsprozent Si O₂, 17,4 Gewichtsprozent Na₂O, 0,6 Gewichtsprozent K₂O, 0,4 Gewichtsprozent CaO und 3,6 Gewichtsprozent MgO. Hierbei handelt es sich jedoch nur um ein Beispiel; es können auch andere Glassorten und Glasverbindungen Verwendung finden.

Fig. 7 zeigt die Station »6« der Fig. 4, in der die Verformung des Glases stattfindet. Ein Kolben oder Stempel 38 gibt der inneren Oberfläche des eingegossenen Glases die entsprechende, im wesentlichen konische Form, um das Einführen des mittleren Leitungsdrahtes in die öse auf automatischem Weg zu ermöglichen. Diese Station »6« folgt der Station, in welcher das Glas eingegossen wird, in einem solchen Zeitintervall, daß das Glas schon teilweise gekühlt ist und mehr plastischen als flüssigen Charakter hat. Anschließend erfolgt in der Station »7« der Fig. 4 die an sich bekannte Nachbehandlung mit einem Hilfskolben aus Glas, der beispielsweise mit Wasser innengekühlt ist zu dem Zweck der endgültigen Abkühlung des eingegossenen Glasflusses. Ein weiterer Kolben (nicht gezeichnet) entfernt jeglichen Glasrückstand, der etwa in der Öffnung 30 der öse 24 zurückblieb, so daß der mittlere Leitungsdraht während der Lampenfabrikation eingeführt werden kann, wie an sich bekannt ist. Die fertige Sockelhülse wird in Station »9« von der Maschine genommen und gewaschen, um Schmutz und andere Verunreinigungen sowie Rückstand an Hitzeschutzüberzugsmaterial zu entfernen.

Die Reinigung erfolgt mit einem handelsüblichen Reinigungsmittel. Die Hülsen werden in den Reiniger eingebracht und darin bewegt. Auf diese Weise werden im wesentlichen alle Spuren von Schmutz und anderen Verunreinigungen sowie Rückstände des Hitzeschutz-Überzugsmaterials entfernt. Ein Beispiel für ein Reinigungsmittel ist eine verdünnte Lösung aus Salpeter und Schwefelsäure bei einer Konzentration von 40 bis 45° Baume. Die Reinigung kann aber auch mit einer 5°/oigen Lösung von Ammoniakseife, z. B. Ammoniumoleat, oder mit einem 3- bis 5°/oigen Putzmittel des Typus Laurylsulphat, wie dies unter verschiedenen Bezeichnungen im Handel ist, erfolgen. Andere handelsübliche Reinigungsmittel können ebenfalls Verwendung finden.

In manchen Fällen kann es erwünscht sein, von der öse abzusehen und den Leitungsdraht an der Außenoberfläche des isolierenden Glasknopfes 26 zu befestigen, z. B. mittels eines Epoxy-Harzbinders. In einem solchen Falle sind die Verfahrensstufen dieselben wie vorbeschrieben, mit der Maßgabe, daß keine öse in die Form eingelegt wird.

Die einzelnen Verfahrensstufen müssen nicht notwendig automatisch in einer Maschine gemäß Fig. 4 durchgeführt werden; es kann dies auch von Hand geschehen. Allerdings ist aus Gründen der Wirtschaftlichkeit der automatische Betrieb vorzuziehen.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Hitzeschutzüberzuges besteht darin, daß die Aluminiumhülse gewünschtenfalls dünner ausgeführt werden kann, wodurch an Aluminium und damit auch an Kosten gespart wird. Bisher war es notwendig, die Aluminiumhülse in einer Mindestmaterialstärke von 0,32 mm für einen mittleren Typ zu halten, damit die Aluminiumsockelhülse die genügende thermische Kapazität zur ausreichenden Absorbierung von Hitze aus dem geschmolzenen Glas besaß und ein übermäßiges Schmelzen von Aluminium verhindert wurde. Selbst bei dieser Materialstärke der Aluminiumhülse trat ein beträchtliches Verschmelzen des Aluminiums auf. Durch die Zwischenschaltung der Hitzeschutzschicht zwischen das geschmolzene Glas und die Aluminiumhülse wird die für das Aluminium erforderliche thermische Kapazität verringert, so daß für einen mittleren Typ eine Materialstärke von 0,27 mm im allgemeinen ausreicht und trotzdem ein Verschmelzen des Aluminiums praktisch verhindert wird.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum Einbringen des Glasknopfes in Aluminiumsockelhülsen elektrischer Lampen, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Innenflächen der Aluminiumhülse vor der eigentlichen Einglasung der Mittel-Kontaktöse ein Hitzeschutzüberzug aufgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hitzeschutzüberzug vornehmlich aus 3 bis 30 Gewichtsprozent Natrium-Borphosphat, 10 bis 15 Gewichtsprozent Natrium-Polyacrylat und 55 bis 87 Gewichtsprozent Wasser besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hitzeschutzüberzug aus ungefähr 5 Gewichtsprozent Natrium-Borphosphat, ungefähr 10 Gewichtsprozent Natrium-Polyacrylat und ungefähr 85 Gewichtsprozent Wasser besteht.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Überschuß an Hitzeschutzüberzug nach dem Einglasen durch Waschen des fertigen Aluminiumsockels mit einer wäßrigen Reinigungslösung entfernt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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