ТОКОВВОД В ГОРЕЛКУ НАТРИЕВОЙ ЛАМПЫ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ Российский патент 1994 года по МПК H01J61/36 

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при производстве натриевых ламп высокого давления.

Известны токовводы в горелку натриевой лампы высокого давления, представляющие собой ниобиевую проволоку, к одному из концов которой прикреплены электрод и которая герметично впаивается с помощью стеклоцементов в керамическую заглушку, закрывающую конец горелки.

Существенным недостатком известной конструкции является то, что повышение мощности натриевых ламп высокого давления приводит к необходимости увеличивать токи, подводимые к электродам. В соответствии с этим должно пропорционально увеличиваться поперечное сечение токоввода, что усложняет его герметизацию, так как при увеличении поперечного сечения токоввода возрастают термические напряжения в зоне впая, приводящие к появлению трещин и повреждений, снижающих надежность работы натриевой лампы.

Известны токовводы в горелку натриевой лампы высокого давления, представляющие собой герметизированную с одной стороны тонкостенную трубку, к которой крепится электрод.

Токоввод такой конструкции изготавливается методом глубокой вытяжки из ниобиевой ленты или методом герметизации одного из торцов тонкостенной трубки. В этом случае нежелательные воздействия расширения, вызванного высокими температурами, возникающими во время зажигания лампы, компенсируются упругостью тонкостенной ниобиевой трубки, линейный коэффициент термического расширения (КТР) которой 8˙10^-6 град^-1 приемлемо близок к КТР окиси алюминия.

Основным недостатком известной конструкциями является большая трудоемкость изготовления токоввода как методом глубокой вытяжки из листа, так и методом оплавки трубчатой заготовки. Кроме того, при глубокой вытяжке коэффициент использования ниобия составляет порядка 55% .

Наиболее близкой по технической сущности является конструкция токоввода, выполненного в виде свернутой гильзы с продольным вакуумно-плотным швом и кольцевым тороидальным ребром посередине в плоскости, перпендикулярной оси токоввода, один конец которого, вводимый внутрь разрядной трубки, имеет отверстие, в которое вводится и припаивается электрод.

Недостатком известной конструкции является большая трудоемкость получения вакуумно-плотного шва металлического токоввода, связанная с электронно-лучевой сваркой в высоком вакууме.

Целью изобретения является снижение трудоемкости изготовления токоввода в горелку натриевой лампы высокого давления.

Для достижения поставленной цели токоввод в горелку натриевой лампы высокого давления содержит герметично впаянную в керамическую заглушку трубку из тонкостенного металла с закрепленным на одном из концов электродом, имеющую в средней части уширение с тороидальной поверхностью, причем трубка по всей длине имеет разрез и внутри трубки герметично впаян керамический вкладыш.

В предлагаемой конструкции металлическая трубка изготавливается методом накатки из равнотолщинного листового металла, например, ниобия, и впаивается вместе с керамическим вкладышем в керамические заглушки обычными заварочными материалами с температурой плавления 1450-1600^оС.

Предлагаемая конструкция позволяет получить высокий коэффициент использования дорогостоящего металла порядка 95-97% , повысить технологичность изготовления натриевых ламп высокого давления.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая конструкция токоввода в горелку натриевой лампы высокого давления отличается от известной тем, что токоввод выполнен в виде свернутой незамкнутой трубки и герметично впаивается в керамическую заглушку вместе с керамическим вкладышем, вставленным внутрь трубки.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 представлен общий вид натриевой лампы высокого давления. На фиг. 2 представлено продольное сечение горелки. На фиг. 3 представлена конструкция трубки из тонкостенного металла с продольным разрезом и уширением в средней части.

Натриевая лампа высокого давления (фиг. 1) содержит горелку 1 из окиси алюминия, заключенную в светопропускающую защитную наружную колбу 2 с цоколем 3. Горелка 1 состоит из продолговатого полого корпуса 4, в который герметично впечены керамические заглушки 5. Трубка из тонкостенного металла с продольным разрезом 6 (фиг. 2) соединена с электродом 7 и впаяна в керамическую заглушку 5 вместе с керамическим вкладышем 10.

Токовводы 6 горелки 1 через опоры 8 и внешние токоподводы 9 соединены с цоколем 3. Трубка из тонкостенного металла (фиг. 3) выполнена в виде свернутой незамкнутой трубки, имеющей зазор 11 и кольцевой тороидальное уширение 12, служащее для фиксации электрода на определенном расстоянии в горелке. Один конец трубки имеет форму воронки с отверстием 13, в которое вставляется и далее приваривается электрод 7.

Устройство, изображенное на фиг. 2 и 3, изготавливают следующим образом.

В разрядную трубку 1 впекаются керамические заглушки 5 с отверстием под токоввод. Трубка токоввода 6 изготавливается из равнотолщинного листового сплава, состоящего из 99% ниобия и 1% циркония, толщиной 0,25 мм методом накатки, например на оборудовании, служащем для изготовления штырьков люминесцентных ламп и снабженном специальной технологической оснасткой. Трубка токоввода после сворачивания цилиндра из ленты имеет зазор порядка 0,05±0,01 мм вдоль всей длины. Затем в воронкообразную часть трубки вставляется электрод и прочно соединяется с трубкой, например методом точечной или аргонодуговой сварки, причем в данной конструкции отсутствует требование в вакуумной плотности сварного соединения.

Для осуществления герметичного спая токовввода с керамической заглушкой горелки используют керамический вкладыш, который вставляется внутрь трубки токоввода во время пайки вместе с заварочным составом в виде прессованной таблетки. Геометрические размеры вкладыша выбираются из условия обеспечения оптимальных зазоров между спаиваемыми деталями, например 0,05 мм.

Указанная конструкция помещается в печь, которая вакуумируется и разогревается до температуры, обеспечивающей плавление и растекание заварочного состава. При этом заварочный состав заполняет зазоры между керамическим вкладышем и тонкостенной трубкой, между тонкостенной трубкой и керамической заглушкой и зазор в трубке. После остывания получается герметичное соединение токоввода с керамической заглушкой горелки. Использование в качестве материала для токовввода сплава, состоящего из 99% ниобия и 1% циркония, позволяет обеспечить согласованный спай токоввода с керамикой при малой толщине стенки трубки и сравнительно большом суммарном сечении токоввода, а следовательно обеспечить надежность работы указанной конструкции в условиях периодических температурных нагрузок и больших подводящих токов. (56) Патент США N 3363133, кл. 313-217, 1969.

Патент ГДР N 214485, кл. Н 01 J 61/36, 1984.

Использование: при производстве натриевых ламп высокого давления, применяемых в осветительных установках. Сущность изобретения: тонкостенная трубка из металла с закрепленным на одном из ее концов электродом имеет по всей длине разрез, а внутри нее герметично впаян керамический вкладыш. 3 ил.

ТОКОВВОД В ГОРЕЛКУ НАТРИЕВОЙ ЛАМПЫ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ, содержащий герметично впаянную в керамическую заглушку тонкостенную металлическую трубку с закрепленным на одном из концов электродом, имеющую в средней части уширение с тороидальной поверхностью, отличающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости изготовления, трубка по всей длине имеет разрез и внутри нее герметично впаян керамический вкладыш.