Способ изготовления лампы высокого давления

 

Изобретение относится к электротехнической промышленности, преимущественно к производству источников света. Оно позволяет упростить, удешевить технологию откачки, упростить конструкцию откачного оборудования и снизить потребляемую им электроэнергию на 80-90%, увеличить светоотдачу ламп. Сущность изобретения: при изготовлении разрядных ламп высокого давления на подводящем токовводе параллельно горелке прикрепляют активированные в жидком азоте высокопористые газопоглотители. На 1 л объема колбы взято 1-2 г массы газопоглотителей, которые расположены по токовводу на расстоянии от горелки с расчетом оптимального их нагрева и поглощения газов при откачке и эксплуатации лампы. Для получения вышеизложенного эффекта лампу нагревают до температуры 60-100^oC на воздухе и форвакуумным насосом откачивают до давления 2-5·10^-2 мм рт.ст., зажигают горелку и автоматически обезгаживают и откачивают лампу за 5-15 мин до давления 5·10^-5 - 5·10^-6 мм рт.ст. с помощью нераспыляемых высокопористых газопоглотителей. Затем обычным путем выключают электропитание горелки, производят охлаждение колбы и отпай лампы с откачного поста. 3 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

Изобретение относится к электротехнической промышленности, преимущественно к производству источников света, и может быть использовано при производстве ламп высокого давления.

Известна натриевая лампа высокого давления, которая имеет стеклянный баллон, внутри которого размещены трубчатая горелка дугового разряда и подводящие токовводы, на которых в районе тарелки ножки закреплены распыляемые газопоглотители. Разрядная трубка имеет ниобиевые выводы электродов. Для предотвращения окисления ниобия и его разрушения внешний стеклянный баллон должен быть откачан до высокого вакуума [1] Откачка производится на карусельных полуавтоматах или индивидуальных откачных постах-модулях [2] Для откачки ламп высокого давления применяется традиционная технология, основанная на принципе форвакуумной откачки наружного баллона, высоковакуумной откачки паромасляным насосом, термического обезгаживания в электропечи откачного поста, охлаждения, проверки работоспособности горелки, отпая лампы и рапыления газопоглотителей для удаления остаточных газов.

Задача изобретения упрощение технологического процесса откачки и конструкции откачного оборудования, а также снижение на 60-90% расхода электроэнергии на операции "откачка".

Поставленная задача достигается тем, что в способе изготовления лампы высокого давления, включающем предварительную откачку баллона лампы, высоковакуумную откачку, обезгаживание лампы путем нагрева в печи, охлаждение, проверку работоспособности горелки и отпай лампы, перед предварительной откачкой газовую атмосферу лампы нагревают до 60-100^oC путем зажигания горелки лампы, а высоковакуумную откачку осуществляют с помощью нераспыляемых высокопористых газопоглотителей, установленных внутри стеклянного баллона лампы, масса которых выбрана из расчета 1-2 г на 1 л объема баллона. В качестве газопоглотителей используют высокопористые титановые газопоглотители (ТВГ) с открытой пористостью, равной 59-75% которые активируют перед установкой в лампу жидким азотом. Нагрев газопоглотителей осуществляют путем зажигания газового разряда в горелке лампы. Крепление газопоглотителя на токовводе осуществляют так, чтобы тело токоввода защищало газопоглотитель от прямого излучения лучистой энергии горелки.

ТВГ изготавливаются методом свободной засыпки титанового порошка в специальные формы и последующего спекания в вакууме. Открытая пористость в ТВГ равна 59-75% Отношение площади микроповерхности к площади геометрической поверхности у ТВГ равно 800-1000, средний радиус пор равен 6-10 мкм, поэтому при нагреве ТВГ быстро обезгаживаются и обладают по сравнению с другими нераспыляемыми газопоглотителями, например прессованными, большей в 2-3 раза скоростью сорбции и способны без применения высоковакуумных средств откачки понизить давление в объеме колбы лампы до 5·10^-6 мм рт.ст. что предусматривается технологическим процессом аналога.

Замена распыляемого газопоглотителя на ТВГ позволяет существенно изменить технологический процесс откачки лампы высокого давления, значительно упростить конструкцию откачного оборудования а также полностью исключить нагрев ВЧ-индуктором (см. таблицу).

Предлагаемый технологический процесс откачки лампы высокого давления начинается с прогрева лампы при атмосферном давлении до температуры 60-100^oC с целью предотвращения конденсации паров воды при включении форвакуумного насоса и быстрого удаления воздуха из объема стеклянной колбы. Нагрев лампы до температуры 60-100^oC и обезгаживание лампы при температуре 450^oC производится с помощью энергии газового разряда в горелке откачиваемой лампы, поэтому откачной пост для осуществления предлагаемой технологии изготавливают без электропечи, которую может заменить легкий экран, защищающий оператора-откачника от излучения во время горения разрядной горелки. В первом случае горелка горит 5-7 с, во втором случае горение продолжается 10-15 мин в зависимости от интенсивности внутреннего газовыделения арматуры лампы.

В связи с тем, что откачка колбы постовыми средствами по предлагаемой технологии производится до давления 2-5·10^-2 мм рт.ст. откачной пост для откачки лампы высокого давления может изготавливаться без высоковакуумного насоса.

На фиг.1 изображена натриевая лампа высокого давления; на фиг.2 - геттерный блок ТВГ, вид сверху; на фиг.3 то же, вид сбоку; на фиг.4 - сечение А-А на фиг.3.

Пример. Натриевая лампа высокого давления типа ДНАТ-400 состоит из стеклянной наружной колбы 1, разрядной поликоровой трубчатой горелки 2, ниобиевого вывода горелки 3, никелевого звена токоввода, на котором приварены контактной сваркой ТВГ 4. Приварка осуществляется так, чтобы никелевый токоввод 5 экранировал бы газопоглотители от прямого излучения разрядной горелки 2. Если газопоглотитель будет размещен между горелкой и токовводом, то при длительной эксплуатации лампы лучистая энергия разогреет пористое тело ТВГ до температуры 700-750^oC и он размягчится так, что постепенно начнет прогибаться в сторону горелки. В лампу ДНАТ-400 необходимо устанавливать два газопоглотителя из расчета 1-2 г пористого тела на 1 л колбы. При расчете учитывается общее газовыделение лампы в течение гарантированной долговечности. Нижний предел зависит от газовыделения лампы во время эксплуатации. Верхний предел ограничивается экономическими возможностями.

Конструктивные особенности ТВГ приведены на фиг.2-4. На фиг.2 показан общий вид сверху геттерного блока, который, не разрезая на отдельные газопоглотители, можно размещать в мощных лампах с объемом внешней колбы больше одного литра. На фиг.3 показан геттерный блок сбоку и в разрезе. Вдоль длины геттера запечена крепежная траверса из никелевой полосы толщиной 0,2 мм, шириной 1,5 мм. Крепление ТВГ к токовводу производится с помощью концов траверсы, не покрытых пористым телом. На фиг.4 показано сечение А-А на фиг.3 тела ТВГ, которое имеет полуовальную форму 6 и в центре которого запечена крепежная траверса 7.

По предлагаемой технологии откачки была изготовлена партия ламп типа ДНАТ-400. Откачка опытных ламп производилась по следующему режиму: установка лампы в откачное гнездо, включение горелки в течение 7 с, в результате чего воздух в колбе нагревается до температуры 80^oC и не происходит конденсация паров воды 5, включение форвакуумного насоса и откачка лампы до давления 2·10^-10 мм рт. ст.

вторичное включение горелки в течение 10 мин, в результате чего внутриламповые детали и колба нагреваются до температуры 450^oC и обезгаживаются, откачка лампы до давления 2·10^-5 мм рт.ст. прогретыми геттерами, выключение горелки и охлаждение до температуры 80-100^oC, отпай лампы.

Испытание опытных ламп на гарантированную долговечность показало хорошие результаты.

Экономический эффект от внедрения ТВГ и новой технологии откачки сложится из эффекта в сфере изготовления и в сфере эксплуатации ламп.

Экономический эффект в сфере изготовления будет состоять из: снижения себестоимости на операции "откачка" от упрощения технологии откачки, снижения себестоимости лампы от экономии электроэнергии, снижения затрат на изготовление откачного оборудования.

Формула изобретения

1. Способ изготовления лампы высокого давления, включающий предварительную откачку баллона лампы, высоковакуумную откачку, обезгаживание лампы путем нагрева в печи, охлаждение, проверку работоспособности горелки и отпай лампы, отличающийся тем, что перед предварительной откачкой осуществляют нагрев до 60 100^oС газовой атмосферы лампы путем зажигания горелки лампы, а высоковакуумную откачку осуществляют с помощью нераспыляемых высокопористых газопоглотителей, установленных внутри стеклянного баллона лампы, масса которых выбрана из расчета 1 2 г на 1 л объема стеклянного баллона.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для высоковакуумной откачки используют титановые газопоглотители с открытой пористостью, равной 59 75% которые активируют перед установкой в лампу жидким азотом.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что нагрев газопоглотителей осуществляют путем зажигания газового разряда в горелке лампы.

4. Способ по пп.1 3, отличающийся тем, что крепление газопоглотителя на токовводе осуществляют так, чтобы тело токоввода защищало газопоглотитель от прямого излучения лучистой энергии горелки лампы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5