DE1229184B - Verfahren zur Herstellung einer Stuetze fuer Leuchtkoerper elektrischer Lampen und Gluehkoerper elektrischer Geraete - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

HOIk

Deutsche Kl.: 2If-37

Nummer: 1229184

Aktenzeichen: G 30592 VIII c/21 f

Anmeldetag: 28. September 1960

Auslegetag: 24. November 1966

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Stütze für den Leuchtkörper, die Kathode oder einen anderen Glühkörper in elektrischen Lampen oder ähnlichen elektrischen Geräten.

In manchen elektrischen Lampen, insbesondere in Projektionsglühlampen, werden Stützen für den Leuchtkörper verwendet, die aus einem »Brücke« genannten Glasstab und mehreren Halterdrähten bestehen, welche mit ihren Enden in die Brücke eingebettet sind und aus der Brücke herausragen. Eine solche Lampe zeigt die USA.-Patentschrift 2 449 679. Diese Stützen werden dadurch hergestellt, daß man die erhitzten Enden der Drähte in die vorher bis zur Erweichung erhitzte Glasbrücke sticht. Die Halterdrähte liegen nebeneinander in einer Ebene und ragen senkrecht zur Achse der Brücke aus dieser heraus. Die beiden äußeren Drähte sind mit den beiden Stromzuführungen in der Lampe verbunden, während die dazwischenliegenden Drähte an ihren freien Enden zu Haken umgebogen sind, um den Leuchtkörper zu stützen.

Es hat sich gezeigt, daß in Lampen bestimmter Typen die vom Leuchtkörper erzeugte Wärme so groß ist, daß die Glasbrücken erweichen können. Dabei verliert der Leuchtkörper seine vorbestimmte Gestalt, und seine dicht nebeneinanderliegenden Wendelschenkel kommen miteinander in Berührung. Bogenbildung und Kurzschluß und ein vorzeitiges Durchbrennen des Leuchtkörpers sind die Folge. Es kann auch vorkommen, daß Drähte, die nicht tief genug in der Brücke sitzen, bei starker Erhitzung während des Betriebes aus dem Glas herausgezogen werden. Diesen Schwierigkeiten kann man sogar bei Brücken aus sogenannten »Hartgläsern« begegnen, die einen verhältnismäßig hohen Erweichungspunkt bei etwa 900° C haben.

Es besteht daher ein Bedürfnis nach Brücken aus noch wärmebeständigerem Material, wie z.B. aus Quarzglas. Es ist jedoch nicht möglich, Stützen mit Quarzglasbrücken nach dem oben beschriebenen, bei Glasbrücken üblichen Verfahren herzustellen. Die Halterdrähte, die gewöhnlich aus Molybdän oder Wolfram bestehen, lassen sich nicht einfach mit ihren Enden in einen erhitzten Quarzglasstab hineinstechen, weil sie nicht fest am Quarzglas haften. Beim Versuch, die Drähte in den erweichten Quarzglasstab zu stechen, formen die Drähte nur Vertiefungen im Quarzglaskörper und bleiben nicht haften.

Durch die französische Patentschrift 606 646 ist es bekannt, Molybdän-Drahthalter in Isolierkörper aus Quarzglas einzubetten. Gemäß dieser Patentschrift erfolgt die Herstellung gemäß der USA.-Patentschrift

Verfahren zur Herstellung einer Stütze für
Leuchtkörper elektrischer Lampen und
Glühkörper elektrischer Geräte

Anmelder:

General Electric Company,

Schenectady, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. J. Dellian, Patentanwalt,

München 2, Windenmacherstr. 6

Als Erfinder benannt:
Alfred Greiner, Cleveland Heights, Ohio;
Robert Frederick Holle, Mayfield Heights, Ohio
(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 2. Oktober 1959
(844063)

302. Demnach wird von einem Rohr aus Quarzglas ausgegangen. In die Rohrenden ist ein durchgehender Draht eingeschmolzen, der an den einzuschmelzenden Abschnitten zwecks besserer Verankerung Verformungen aufweisen kann. Das Quarzglasrohr wird an eine Vakuumpumpe angeschlossen und evakuiert. Durch örtliche Erhitzung wird das Rohr zum Zusammenfallen gebracht, wobei der Draht mit eingeschmolzen wird.

Mit diesem Verfahren erhält man nicht so dicke Quarzglasstäbe, wie sie für Stützen in Projektionslampen erforderlich sind. Die Brücken in solchen Stützen müssen nämlich nicht nur den Leuchtkörper und einen Teil des Gestells tragen, sondern auch im Betrieb formbeständig gegen die vom nahen Leuchtkörper verbreitete Hitze sein. Diesen Anforderungen wären Quarzglasbrücken, die nach der französischen und der USA.-Patentschrift hergestellt würden, nicht gewachsen.

Ferner ergibt dieses Verfahren keinen Quarzglasstab mit senkrecht zu seiner Längsachse eingeschmolzenen Drähten und ist daher auch aus diesem Grund zur Lösung der vorliegenden Aufgabe nicht geeignet. Zur Halterung des Leuchtkörpers müssen nämlich in

603 7287153

Projektionslampen immer mehrere Drähte vorhanden sein, die sich senkrecht zur Brückenlängsachse erstrecken.

Das Verfahren nach den beiden Patentschriften ist überdies auch sehr aufwendig, da es vakuumdichte Einschmelzungen im Quarzglasrohr und den Anschluß des Rohres an eine Vakuumapparatur voraussetzt.

Ziel der Erfindung ist daher ein einfaches und praktisches Verfahren zur Herstellung von Leuchtoder Glühkörperstützen, bei denen die Brücke auch aus Quarzglas bestehen kann.

Bei dem Verfahren zur Herstellung einer aus einer dicken Brücke aus Quarzglas oder einem ähnlichen hochschmelzenden Stoff und mehreren in die Brücke eingeschmolzenen, im wesentlichen in einer durch die Brückenlängsachse gehenden Ebene und insbesondere quer zur Brückenlängsachse angeordneten Metalldrähten bestehenden Stütze für Leuchtkörper elektrischer Lampen und Glühkörper elektrischer Geräte, bei dem die Drähte so angeordnet und gehalten werden, daß jeder Draht mindestens mit einem Abschnitt seiner Länge in einer gemeinsamen Ebene und einer in dieser Ebene verlaufenden geraden Linie liegt, besteht die Erfindung darin, daß von zwei dicken Quarzglasstäben jeder auf der ganzen Länge einer Seite bis zur Erweichung erhitzt wird und daß sodann die beiden Stäbe längs ihrer erweichten Seiten und längs der erweichten geraden Linie derart aneinandergedrückt werden, daß die Drähte mit dem erwähnten Abschnitt ihrer Länge mit eingeschmolzen werden.

Auf diese Weise ist es möglich, die Halterdrähte genügend tief in die Brücke einzubetten. Die Halter können sich sogar ganz durch den Stab hindurch erstrecken.

Das Verfahren nach der Erfindung ist auch für die Herstellung von Stützen geeignet, bei denen die Brücke aus gewöhnlichem Glas besteht, insbesondere dann, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die in die Brücke einzuschmelzenden Drahtenden zwecks zusätzlicher Verankerung der Drähte in der Brücke seitlich verformt werden. Bei solchen verformten Drahtenden ist das bekannte Verfahren zur Herstellung von Stützen mit Glasbrücken, bei dem die Drahtenden in die erweichte Glasbrücke eingestochen werden, nicht geeignet. Im folgenden sollen daher unter »Glas« bzw. »gläsern« alle Arten von Gläsern einschließlich solcher mit höchstem Gehalt an Siliziumdioxyd bis zum reinen Quarzglas verstanden werden.

Durch die französische Patentschrift 392 510 ist eine Leuchtkörperstütze bekannt, bei der in einen Glasstab rings um einen Querschnittumfang Metalldrähte so eingeschmolzen sind, daß sie entweder radial in einer Ebene quer zur Stabachse oder in einer koaxialen Kegelmantelfläche angeordnet sind. Diese Stütze wird dadurch hergestellt, daß zwei Glasstäbe mit ihren Enden stumpf aneinandergeschweißt und dabei die Metalldrahtenden mit eingeschmolzen werden. Quarzglas als Stabmaterial wird in dieser Patentschrift nicht erwähnt.

Demgegenüber werden bei der Stütze nach der Erfindung zwei Quarzglasstäbe nicht mit ihren Enden, sondern mit ihren Längsseiten verschmolzen. Die mit eingeschlmolzenen Metalldrähte treten nicht auf einem Querschnittsumfang, sondern längs einer achsparallelen Geraden aus der durch Verschmelzen gebildeten Qwarzglasbrücke heraus. Allenfalls können die beiden äußeren Drähte axial aus den beiden Brückenendflächen austreten. Alle Drähte sind somit im wesentlichen in einer durch die Brückenachse gehenden Ebene angeordnet und dadurch in der Lage, den etwa in der gleichen Ebene befindlichen, im wesentlichen flächenförmigen Leuchtkörper zu erfassen und zu stützen.

Die Stütze gemäß der französischen Patentschrift ίο 392510 ist nicht für Lampenkonstruktionen mit Glasbrücken gemäß der USA.-Patentschrift 2449679 geeignet und enthält keinen Hinweis zur Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe, die Glasbrücken in solchen Lampen auf einfache Weise aus Quarzglas zu bilden.

Bei dem durch die deutsche Patentschrift 639 325 bekannten Verfahren zur vakuumdichten Einschmelzung einer größeren Anzahl von Halterdrähten in einen gläsernen Quetschfuß werden die Drähte innerao halb des Fußrohres zwischen einem quer zur Fußrohrachse angeordneten Glasstab und der Fußrohrwand angeordnet. Dieses Einschmelzverfahren würde bei Quarzglas als Fußrohr- und Stabmaterial versagen, und es wären neben der üblichen Erhitzung durch von außen auf das Fußrohr gerichtete Brennerflammen noch besondere Vorkehrungen erforderlich, um den innerhalb des Fußrohres liegenden Quarzglasstab auf beiden Längsseiten hinreichend zu erweichen.

Die Zeichnungen zeigen einige Ausführungsbeispiele der Erfindung.

F i g. 1 und 2 zeigen schematisch von der Seite und von oben die Anordnung der Bestandteile der Stütze vor dem Zusammenschmelzen;

F i g. 3 und 4 sind eine Seiten- und eine Vorderansicht einer fertigen Stütze;

F i g. 5 zeigt von vorn die Werkzeuge zur Durchführung des Verfahrens;

F i g. 6 zeigt von der Seite einen Teil der Werkzeuge in abgeänderter Form;

F i g. 7 zeigt von der Seite, zum Teil im Schnitt, eine fertige Glühlampe;

F i g. 8 und 9 sind Vorder- und Seitenansicht einer

fertigen Stütze in abgeänderter Form, die mit den in Fig. 6 dargestellten Werkzeugen hergestellt wurde; Fig. 10 zeigt eine Stütze in einer noch anderen

Form;

Fig. 11 bis 13 sind Querschnitte durch Stützen, bei denen die Halterdrähte zwecks zusätzlicher Verankerung in dem gläsernen Stab verformt sind.

. In F i g. 1 und 2 sind zwei Rohre oder Stäbe 1 aus Quarzglas von gleichem Durchmesser und gleicher Länge parallel zueinander angeordnete. Zwischen den Stäben 1 befinden sich mehrere nebeneinander und senkrecht in einer einzigen Ebene angeordnete Drähte. Ihre oberen Enden befinden sich in gleicher Höhe. An den beiden Enden der Reihe befinden sich zwei große Drähte 3 und dazwischen vier kleinere und kürzere Drähte 4. Die Stäbe werden auf ihren einander zugewandten Seiten auf ihrer ganzen Länge erhitzt durch geeignete Brenner 5 und dann mit ihren erhitzten Seiten so gegeneinandergedrückt, daß die oberen Enden der Drähte 3, 4 zwischen den Stäben eingebettet und eingeschmolzen werden. Aus den Stäben 1 entsteht die in den Fig. 3 und 4 abgebildete Brücke la, in die die Drähte 3, 4 fest eingebettet sind. Die zusammengesetzte Brücke la zeigt Längsgrate 6, die auf der Unterseite bogen- oder langetten-

förmig verlaufen und bei dem Zusammendrücken der Ausgangsstäbe 1 entstehen.

Die Werkzeuge in F i g. 5 bestehen im einzelnen aus einem aufrecht stehenden Träger 7, der auf einem auf einem Tisch 9 ruhenden Ständer 8 befestigt ist. Die Molybdän- oder Wolframdrähte 3, 4 werden in einer Reihe senkrechter Löcher 10 gehalten, die von der Oberfläche 10' des Trägers 7 ausgehen und in bezug auf Durchmesser und Tiefe so bemessen sind, daß die Drähte 3 und 4 außerhalb des Trägers 7 in der gleichen Höhe enden. Vakuumgreifer 12 halten in ihren horizontal ausgestreckten konkaven Flächen 11 die Quarzglasstäbe 1 saugend fest und besitzen zu diesem Zweck kleine Öffnungen oder Schlitze in den Flächen 11, die mit Bohrungen 14 in Verbindung stehen, an die die Außenleitungen 13 angeschlossen sind. Die Greiferbacken 12 sind an Armen 15 befestigt, die um Stifte 16' in dem Träger 7 drehbar sind und von Gliedern 16 bewegt werden können. Diese Glieder 16 sind drehbar auf einem Kragen 17 befestigt, der auf dem Träger 7 gleiten kann. Die Quarzglasstäbe 1 werden von waagerecht angeordneten Sauerstoff-Wasserstoff-Brennern 18 erhitzt, die von einem (nicht gezeigten) auf dem Kragen 17 befestigten Arm gehalten werden.

Wenn die Quarzglasstäbe 1 auf ihren einander zugewandten Seiten von den Brennern 18 erhitzt sind, wird der Kragen 17 angehoben. Damit heben sich auch die Brenner und geben den Weg frei für die sich aufeinander bewegenden Greiferbacken 12. Die Stäbe 1 werden gegeneinander und gegen die Drähte 3, 4 gedrückt.

In der Projektionslampe in F i g. 7 entspricht die untere Stütze la, 3, 4 der in den Fig. 3 und 4 dargestellten. Die äußeren großen Drähte 3 sind umgebogen und an die Stromzuführungen 19 geschweißt und halten dadurch die Stütze in ihrer Lage. Die benachbarten großen Drähte 3 tragen einen flachen, hinter dem Leuchtkörper 21 angeordneten Reflektor 20. Der Leuchtkörper 21 besteht aus mehreren parallel zueinander angeordneten und durch gebogene Teile zu einer Reihe verbundenen Wendelschenkeln. An den gebogenen Teilen wird der Leuchtkörper von Haken gehalten, zu welchen die freien Enden der kleineren Halterdrähte 4 der Stütze gebogen sind. Über dem Leuchtkörper 21 befindet sich eine zweite Stütze, die aus der Brücke 1 b aus gläsernem Isoliermaterial z.B. Quarzglas, Brückenhalterdrähten3b, welche an den abgebogenen Enden der Stromzuführungen 19 befestigt sind, und Leuchtkörperhalterdrähten 4 & besteht, welche mit ihren zu Haken gebogenen Enden in die oberen gebogenen Teile des Leuchtkörpers 21 eingreifen. Die Enden des Leuchtkörpers 21 sind mit Hilfe von Paßstücken 22 mit den Stromzuführungen 19 verbunden. Die Stromzuführungen 19 stehen mit Stiften 24 in Verbindung, welche durch das Glasgefäß 23 hindurch nach außen treten.

Bei der etwas anders geformten Stütze in den F i g. 8 und 9 treten die Leuchtkörper-Halterdrähte 4 c wie bei der ersten Stütze quer zur Längsachse der gläsernen Brücke Ic aus, dagegen treten die Brücken-Halterdrähte 3 c in axialer Richtung aus den Enden der Brücke 1 c aus. Der in F i g. 9 gezeigte Querschnitt dieser Stütze unterscheidet sich von dem in F i g. 3 dadurch, daß bei F i g. 9 die beiden Ausgangsstäbe 1 nicht in dem Maße gegeneinandergedrückt wurden wie bei Fig. 3. Daher ist im Querschnitt der Brücke Ic in Fig. 9 der ursprüngliche Querschnitt der zylindrischen Ausgangsstäbe 1 besser erhalten geblieben als im Querschnitt der Brücke 1 a in Fig. 3.

Zur Herstellung der in Fig. 8 und 9 gezeigten Stütze werden die Werkzeuge in F i g. 5 so abgewandelt, wie es F i g. 6 zeigt. Auf Armen 27, die am Träger 7 befestigt sind, sitzen Halteteile 26, von deren Oberfläche waagerechte Löcher oder Schlitze für die Drähte 3 c ausgehen. Mit Hilfe von Blattfedern 29 werden die Drähte 3 c in den Halteteilen 26 festgehalten. Die Drähte 4 c werden so in von der Oberfläche des Trägers 7 ausgehenden Löchern festgehalten, daß sie außerhalb des Trägers in einer gemeinsamen Höhe enden, welche nahe der Achse der Drähte 3 c liegt. Auf diese Weise werden beim Zusammendrücken der erhitzten Stäbe 1 sowohl die Enden der Drähte 3 c als auch die Drähte 4 c mit in die sich bildende Brücke eingeschmolzen.

Die Stütze in Fig. 10 unterscheidet sich von der in Fig. 8 dadurch, daß die Leuchtkörper-Halterdrähte 4 d nicht an ihren Enden, sondern in ihrer Mitte in die gläserne Brücke Id eingeschmolzen sind, so daß die Drahtenden aus beiden Seiten der Brücke Id herausragen.

Mit dem beschriebenen Verfahren ist es möglich, Drähte so tief in eine Glas- oder Quarzglasbrücke einzubetten, daß eine feste Verbindung gesichert ist. Wenn jedoch Gefahr besteht, daß ein »weicheres« Brückenglas während des Betriebs plastisch werden könnte, so daß sich einzelne Drähte aus der Brücke herausziehen könnten, empfiehlt es sich, entweder das »Weichglas« durch Quarzglas zu ersetzen oder eine weitere mechanische Verankerung der Drähte in der gläsernen Brücke dadurch vorzusehen, daß man die Drähte in passender Weise verformt, z.B. durch Um- oder Ausbiegen, Einkerben, Abplatten, Stauchen od. ä. In Fig. 11 ist das Ende 30 des Drahtes 4 e abgeplattet zwecks Verankerung in der gläsernen BrückeIe. In Fig. 12 ist der Draht4/ in der Brücke 1/ bei 31 ausgebogen, und in Fig. 12 erstreckt sich der Draht 4 g durch den ganzen Querschnitt der Brücke 1 g, und sein Ende 32 ist zur Oberfläche der Brücke Ig zurückgebogen. Die wärmebeständigste und mechanisch festeste Stütze weist eine Quarzglasbrücke und Halterdrähte auf, welche mittels der beschriebenen Verformungen in der Brücke verankert sind.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer aus einer dicken Brücke aus Quarzglas oder einem ähnlichen hochschmelzenden Stoff und mehreren in die Brücke eingeschmolzenen, im wesentlichen in einer durch die Brückenlängsachse gehenden Ebene und insbesondere quer zur Brückenlängsachse angeordneten Metalldrähten bestehenden Stütze für Leuchtkörper elektrischer Lampen und Glühkörper elektrischer Geräte, bei dem die Drähte so angeordnet und gehalten werden, daß jeder Draht mindestens mit einem Abschnitt seiner Länge in einer gemeinsamen Ebene und einer in dieser Ebene verlaufenden geraden Linie liegt, dadurch gekennzeichnet, daß von zwei dicken Quarzglasstäben jeder auf der ganzen Länge einer Seite bis zur Erweichung erhitzt wird und daß sodann die beiden Stäbe längs ihrer erweichten Seiten und längs der erwähnten geraden

Linie derart aneinandergedrückt werden, daß die Drähte mit dem erwähnten Abschnitt ihrer Länge mit eingeschmolzen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der gemeinsamen Ebene liegenden Abschnitte der Drahtlängen seitlich verformt werden und mit diesen verformten Teilen eingeschmolzen werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 188 531, 639 325; deutsche Auslegeschrift Nr. 1 033 512; britische Patentschrift Nr. 260 615; französische Patentschriften Nr. 392510, 606 646; USA.-Patentschriften Nr. 832 302, 2 449 679, 2542 326.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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