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Verfahren zum Herstellen einer vakuumdichten Stromleiterdurchführung
durch Quarzglas Zum Herstellen einer vakuumdichten Stromleiterdurchführung durch
Quarzglas für elektrische Entladungsgefäße u. dgl. hat man schon vorgeschlagen,
eine oder mehrere Metallfolien und ihre daran angesch"veißten Stromanschlußdrähte
in den Ringspalt zwischen einem Quarzglasrohr und einem in dieses eingeschobenen
Quarzglaskernkörper, z. B. einen eingeschobenen Quarzglasstab, einzusetzen und dann
durch Zusammenschmelzen der beiden Quarzglaskörper vakuumdicht einzubetten. Meist
wird dabei der die Metallfolien und ihre Anschlußdrähte enthaltende Raum zwischen
den beiden Quarzglaskürpern entlüftet und das bis zum 1?rweichen erhitzte Quarzglasrohr
auf den Fernkörper zum auffallen gebracht oder ein diesen herangeprcßt.
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Die Erlindung gibt eine besonders vorteilhafte Verbesserung dieses
Verfahrens an. Bei dem Verfahren nach der Erfindung werden die beiden Quarzglaskörper
durch mechanische Bearbeitung, z. B. der Quarzglaskernkörper durch zylindrisches
Schleifen und das Quarzglasrohr durch Aufpressen auf einen vorübergehend eingeschobenen
Dorn, auf genaues Maß gebracht, so daß beim Ineinanderscbieben der beiden Quarzglaskörper
ihre Paßflächen über die ganze Körperlänge Hinweg satt aneinanderliegen. Ferner
werden am Mittelteil des einen oder dör beiden Quarz-Illaskörper an den Paßflächen
flache Kammern mit beiderseits anschließenden, nach außen führenden Längsrillen-
zur Aufnahme der Metallfolien und ihrer Anschlußdrähte ausgenommen, so daß beim
Zusammensetzen der maßgerechten Einzelteile ein praktisch hohlraumloser Einschmelzfuß
entsteht, der sich beim späteren Dichtverschmelzen nicht bzw. kaum deformiert.
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Dieses Verfahren bietet in verschiedener Hinsicht wichtige Vorteile,
so daß das auf den ersten Blick umständlich erscheinende genaue Ineinanderpressen
der beiden Quarzglaskörper
durch besondere mechanische Bearbeitung
sowie die Vorsehung besonderer Kammern und Längsrillen leicht in Kauf genommen-
werden können. Die Herstellung von zuverlässigen Stromleiterdurchführungen durch
Quarzglas, insbesondere für Höchstdruckentladungslampen, bei denen ini Betrieb Drücke
bis ioo Atm. und darüber und Gefäßtemperaturen von etwa 6oo bis goo° C auftreten,
stellt bekanntlich bei den bisher üblichen Verfahren auch an geübte Quarzglasbläser
hohe Anforderungen. Bei dem Verfahren nach der Erfindung lassen sich dagegen derartige
Einschmelzungen ohne Schwierigkeit auf der Maschine herstellen. Die Einzelteile,
also die Metallfolien, Anschlußdrähte, Quarzglasröhren und Quarzglaskernkörper mit
ihren Kammern und Längsrillen, werden für sich getrennt mit genauen Maßen hergestellt.
Beim Zusammensetzen ergibt sich dann zwangsläufig stets genau das gleiche Gebilde.
Ohne schwierige Richtarbeit kommen dabei die Folien und ihre Anschlußdrähte an ihren
richtigen Platz, sind die Stromleiter mit den richtigen gegenseitigen Abständen
am Umfang der Paßflärhen verteilt, ist der richtige Abstand der aus dem ` Quarzglasfuß
hervorragenden, gegebenenfalls für die Befestigung von Elektroden dienenden Anschlußdrähte
vorhanden. Je genauer die eingelegten Stromleiter die Ausnehmungen ausfüllen, um
so 'genauer entspricht der Fuß bereits nach dem Zusammensetzen dem zukünftigen,
dicht verschmolzenen Fuß. Da keine merklichen Hohlräume vorhanden sind, kann beim
Dichtverschmelzen praktisch keine bzw. nur eine verschwindend geringe Verformung
stattfinden. Die Metallfolien sind bis auf die beiden Stellen, wo die mit den Anschlußdrähten
ausgefüllten Längsrillen in die Kammern einmünden, allseitig von Quarzglas umschlossen
und dadurch beim Dichtverschmelzen gegen eine unmittelbare Einwirkung der Brennerflammen
geschützt.
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Das Dichtverschmelzen ist durch das bündige Aufeinanderliegen der
Einzelteile des hohlraumlosen Fußes wesentlich erleichtert. Es bilden sich dabei
auch bei geebenenfalls ungleichmäßig vor sich gehender' Verschmelzung der Einzelteile
weniger leicht Blasen und Rilistellen, als wenn Hohlräume, insbesondere Winkel und
Ecken, durch Einpressen des erweichten Quarzglases ausgefüllt werden müssen. Auch
bei dem neuen Verfahren liil,it sich beim Dichtverschmelzen der die Metallfolien
aufnehmende Rautn entlüften oder mit Schutzgas spülen, da die zwar paßrecht hergestellten,
aber lose ineinanderliegenden Einzelteile selbstverständlich nicht gasdicht abschließen
und daher beispielsweise beim Entlüften ohne weiteres die vorhandenen Gasreste entweichen
können, besonders durch die Längsrillen, in denen die Anschlußdrähte liegen.
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Auf der Zeichnung ist zur Erläuterung des Verfahrens ein Quarzglasfuß
nach dem Zusammensetzen seiner Einzelteile als Ausführungsbeispiel in Seitenansicht
und in Querschnitten durch die Mitte und einen Endteil dargestellt.
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Der Quarzglasstab i wird in das Quarzglasrohr z satt eingepaßt. Zu
diesem- Zweck wird der Quarzglasstab i auf der Rundschleifmaschine zylindrisch geschliffen
und auf genauen Durchmesser gebracht. Ferner wird die Bohrung des Quarzglasrohres
z durch Ausschleifen oder zweckmäßiger durch Rufpressen oder durch das bekannte
Auffallenlassen der bis zum Erweichen erhitzten Wandung des Quarzglasrohres auf
einen vorübergehend eingeschobenen, hitzebeständigen Dorn genau zylindrisch geformt,
und mit einem Durchmesser hergestellt, der praktisch demjenigen des Quarzglasstabes
entspricht. Beide Quarzglaskörper werden also unabhängig voneinander durch mechanische
Bearbeitung maßgerecht in Mengen hergestellt und sind je für sich-austauschbär.
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Am mittleren Teil des Quarzglasstabes i werden z. B. zwei Kammern
3 für die beiden meist aus Molybdän bestehenden Metallfolien q. und Längsrillen
5 zur Aufnahme der an die Metallfolien angeschweißten Anschlußdrähte 6 ,ausgeschliffen
oder ausgefräst. Die Kammern 3 und die Längsrillen 5 sind möglichst genau den einzulegenden
Stromleitern angepaßt. Die Stromleiter müssen in jedem Fall so tief in den Quarzglasstab
versenkt werden, daß sie nicht in seine Paßfläche vorragen.
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Beim Zusammensetzen des dargestellten Quarzglasfußes wird nach dem
Einlegen der Metallfolien q. mit ihren Anschlußdrähten 6 in die Kammern 3 und die
Längsrillen 5 des Quarzglasstabes dieser in das Quarzglas-' rohr 2 eingeschoben,
das ihn satt umgibt und dadurch die Metallfolien und die Anschlußdrähte unverrückbar
in den Ausnehmungen des Quarzglasfußes festhält. Damit sind bereits die wesentlichen
Voraussetzungen für eine einwandfreie Herstellung der Stromleiterdurchführung geschaffen.
Beim anschließenden Erhitzen des zusammengesetzten kompakten ()uarzglasful@es durch
äuhere Brenner-21 verschmelzen die schon in -egenseitiger Berührung stehenden Flächen
der Einzelteile unter vakuumdichter Einbettung der Metallfolien schnell und zuverlässig.
Um bei diesem Verschmelzungsvorgang die Kammern 3 entlüften bzw. mit einem Schutzgas,
z. B. Stickstoff, spülen zu können, sind auf
die Enden des Quarzglasrohres
2 Hilfsrohrstutzen 7 aufgeschoben. Sofern Metallfolien mit Dicken von wesentlich
mehr als 2o,u vakuumdicht eingeschmolzen werden sollen, werden zwei feste, halbzylindrisch
ausgehöhlte Quetschbacken zu Hilfe genommen und mit höhem Druck auf das bis zum
Erweichen erhitzte Quarzglasrohr gepreßt.
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Die Ausnehmungen für die Metallfolien und ihre Anschlußdrähte können
statt im Quarzglasstab auch im Quarzglasrohr, vorgesehen sein. Man kann beispielsweise
bei der maßhaltigen Herstellung des Quarzglasrohres 2 dieses auf einen gegebenenfalls
zer= legbaren Dorn mit entsprechenden Erhöhungen oder Vorsprüngen auffallen lassen
oder aufpressen und auf diese Weise an der Innenwand des Quarzglasrohres geeignete
Ausnehmungen zum Einlegen der Stromleiter .erzeugen.
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Als Quarzglaskernkörper kann auch ein Quarzglasstab Verwendung finden,
in dessen Achse bereits ein zusätzlicher Stromleiter eingeschmolzen ist. Meist wird
als Quarzglasrohr 2 der Rohrstutzen eines Entladungsgefäßes dienen. Es empfiehlt
sich dann, im Quarzglaskernkörper eine feine Bohrung vorzusehen und diese zum Entlüften
und Füllen des Entladungsgefäßes zu benutzen.
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Da der zusammengesetzte, praktisch hohlraumlose Fuß nur kleine Gaseinschlüsse
aufweisen kann und auch ein guter Abschluß gegenüber der Außenluft besteht, ist
die Gefahr einer Oxydierung der Metallfolie so gering, daß unter Umständen sogar
das Dichtverschmelzen ohne Entlüften oder Einleiten von Schutzgas durchgeführt werden
kann, besonders wenn das Zusammensetzen der zweckmäßig vorher entgasten Einzelteile
in einer Stickstoffatmosphäre stattfand.