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Verfahren und Einrichtung zum Füllen von elektrischen Glühlampen oder Entladungsröhren mit einem Gasgemisch.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Füllen der Kolben von elektrischen Glühlampen oder Entladungsröhren mit einem Gasgemisch und bezweckt die Verminderung der bei den bisher bekannten Füllverfahren auftretenden Gasverluste.
Die Füllung der heute üblichen gasgefüllten Glühlampen besteht aus einem überwiegend aus Argon (z. B. 90%) und aus Stickstoff (z. B. 10%) bestehenden Gasgemisch. Das Füllen des Kolbens mit dem Gasgemisch erfolgt in der Weise, dass der Kolben erst entlüftet, dann mit reinem trockenem Stickstoff gespült, wieder entlüftet und wieder gespült wird, wobei das Entlüften und Spülen öfter, z. B.
4-6 mal, wiederholt wird. Nach dem letzten Entlüften wird der Kolben mit einer Rohrleitung, welche
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nächsten Kolbens verbunden und das Verfahren mit diesem Kolben neu begonnen wird. Vor Entfernen des Füllrohrrestes ist die Rohrleitung, durch welche die Lampe entlüftet und mit Gas gefüllt wurde, mit demselben Gasgemisch gefüllt, wie es zum Füllen des Kolbens verwendet wurde. Durch Entfernung des Füllrohrendes geht dieses Gas verloren, da es teilweise in die Luft entweicht und teilweise bei Entlüftung der nächsten Lampe entfernt wird. Die verlorene Gasmenge ist desto grösser, je grösser das Volumen der Rohrleitung und je grosser der Gasdruck ist.
Beim Füllen der bisher gebräuchlichen Glühlampen ist dieser Verlust vernachlässigt worden, trotzdem die derart verlorene Gasmenge gar nicht unbeträchtlich ist, da das Gas wohlfeil und der Druck nicht allzu hoch ist. Diese Sachlage ändert sich aber, wenn die Lampe mit einem teueren Gasgemisch und/oder unter höherem Druck gefüllt werden soll. Wenn z. B. die Lampe mit einem Gemisch von Krypton und Stickstoff oder von Krypton, Argon und Stickstoff gefüllt werden soll, wobei das Krypton mehr als die Hälfte der verwendeten Gasmenge zu betragen pflegt, darf der Wert der verlorenen Gasmenge nicht mehr vernachlässigt werden.
Dabei sind Lampen, welche Krypton enthalten, von einem kleineren Volumen als Lampen, die mit einem Gemisch von Argon und Stickstoff gefüllt sind, so dass nicht nur der Wert des verlorenen Gases an und für sich höher ist, sondern auch das Verhältnis der in Verlust geratenen Gasmenge zur nutzbar gemachten Gasmenge, was die Wirtschaftlichkeit der Fabrikation stark beeinträchtigt.
Zur Vermeidung dieses Übelstandes ist schon empfohlen worden, die Füllrohrleitung nach Abstechen der Lampe mit einem Gefäss zu verbinden, welches durch flüssige Luft gekühlt wird, wodurch der überwiegende Teil des Kryptons ausfriert. Auf diese Weise können wohl die Verluste an Krypton stark vermindert werden, weil der Dampfdruck des Kryptons bei der Temperatur der flüssigen Luft sehr klein ist. Dieses Verfahren hat aber unter andern den Nachteil, dass bei dieser Temperatur der im Gasgemisch enthaltene Stickstoff nicht ausfriert, so dass bei neuerlicher Verwendung des ausgefrorenen Gases dieses eine geänderte Zusammensetzung aufweist und damit Lampen nur nach erneuerter Mischung mit Stickstoff oder Argon und wiederholter genauer Einstellung des Mischungsverhältnisses gefüllt werden können.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist frei von diesen Nachteilen und besteht im Prinzip darin, dass das in der Füllrohrleitung befindliche Gasgemisch nach Absperren der Lampe oder Entladungsröhre
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ausgepumpt und dieses Gasgemisch von unveränderter Zusammensetzung entweder direkt oder nach Reinigung zum Füllen von Glühlampen oder Entladungsröhren wieder verwendet wird. Soll das Verfahren an bei der Massenfabrikation üblichen automatischen Maschinen durchgeführt werden, so kann die Füllgasleitung, nachdem das zurückgewinnende Füllgas ausgepumpt wurde, mit der Aussenluft verbunden werden, damit sich der Druck in dieser Leitung ausgleicht, wodurch die verschlossenen Füllrohrstümpfe ebenso leicht entfernt werden können wie bei der bisher gebräuchlichen Arbeitsweise.
Das erfindungsgemässe Verfahren hat den Vorteil, dass die vorhandenen Automaten in wenig abge- änderter Form verwendet werden können, so dass sie mit praktisch unveränderter Geschwindigkeit das erfindungsgemässe Verfahren ausführen können sowie dass das abgepumpte Gasgemisch ohne Zumischung
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vermie. den werden können. ,,.
Die erfindungsgemässe Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass'die FüHrohrleitung an eine besondere Pumpe angeschlossen ist, welche das abgepumpte Gas, gegebenenfalls durch einen Gasreiniger, in ein Gefäss oder direkt in die Füllrohrleitung drückt.
Die erfindungsgemässe Einrichtung ist ausserdem zweckmässig mit einer Leitung versehen, welche mit der Aussenluft verbunden ist und welche mit der Füllrohrleitung verbunden werden kann zwecks Ausgleichung des Druckes, wodurch die Füllrohrstümpfe leicht entfernt werden können.
Das erfindungsgemässe Verfahren, welches naturgemäss zur Füllung von Glühlampen und Entladungsröhren auf einen beliebigen Füllungsdruck verwendet werden kann, ist an Hand der Zeichnung an zwei Beispielen näher erläutert.
Fig. 1 ist eine Skizze einer nicht automatischen Fülleinrichtung, Fig. 2 ist ein Schnitt durch eine automatische Pump- und Füllmaschine, während Fig. 3 die Aufsicht auf die zu erklärende Stellungen dieser Maschine ist. 0
Fig. 1 dient, wie betont werden soll, zur Erläuterung der prinzipiellen Durchführung des Verfahrens und zeigt eine Einrichtung, in welcher die zum Entlüften, Spülen und Füllen dienende Rohrleitung 1 mit den Lampenkolben 2 und 3 durch die Füllrohre 2 a bzw. 3 a direkt verbunden ist. Diese Leitung ist durch die Verbindungsleitung 4 mit der Leitung 5 verbunden, welche Absperrorgane, z.
B. die Hähne 6, 7, 8, 9 und 10, trägt und kann durch Hahn 6 mit der Entlüftungspumpe 11, durch Hahn ? mit dem Vorratsgefäss für Spülgas 12, durch Hahn 8 mit der Aussenluft, durch Hahn 9 mit dem Vorratsgefäss für Füllgas und durch Hahn 10 mit einer Pumpe 14 verbunden werden. Die Pumpe 14 dient zum Abpumpen des in den Leitungen zurückgebliebenen Gasrestes und drückt dieses Gas in den Gasreiniger 15, von wo es eventuell mit Hilfe einer Pumpe 16 direkt oder indirekt in ein Gefäss 13 gefördert wird. Diese Einrichtung unterscheidet sich von den bisher gebräuchlichen Einrichtungen dadurch, dass sie mit der Pumpe 14 und den dazugehörigen Leitungen versehen ist.
Mit dieser Einrichtung kann das erfindungsgemässe Verfahren derart ausgeführt werden, dass nach Schliessen der Hähne 7, 8, 9 und 10, Hahn 6 geöffnet und die Lampen mit Hilfe der Pumpe 11 evakuiert werden. Dann wird Hahn 6 geschlossen und Hahn 7 geöffnet, wodurch Spülgas in die Lampen gelangt, Dieses Gas wird durch Schliessen des Hahnes 7 und Öffnen des Hahnes 6 wieder entfernt, welches Verfahren öfters wiederholt wird. Nach der letzten Entlüftung wird der Hahn 6 geschlossen und durch Öffnen von Hahn 9 werden die Lampen 2 und 3 mit dem Füllgas
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werden. Da die mit der Rohrleitung 1 verbundenen Stümpfe dieser Füllrohre verschlossen sind, ist das aus den Rohren 1, 4 und 5 bestehende Rohrsystem voll mit dem Füllgas.
Dieses Gasgemisch wird durch Öffnen des Hahnes 10 nunmehr abgepumpt und in den Behälter 13 zurückgedrückt. Dann wird Hahn 10 geschlossen und Hahn 8 geöffnet, damit das Rohrsystem mit Luft gefüllt wird, wonach die Stümpfe der Füllrohre 2 a und 3 a entfernt und auf die Leitung 1 neue Kolben angebracht werden können, welche wieder in derselben Weise gefüllt werden. In Fig. 1 werden die einzelnen Leitungen, u. zw. die Vakuumleitung 20, die Spülgasleitung 21, die Füllgasleitung 22, die Abpumpleitung 23 und die Luftleitung 24, deshalb besonders bezeichnet, weil in den Fig. 2 und 3 dieselben Leitungen mit denselben Bezeichnungen, die an diese angeschlossenen Organe 11, 12, 13, 14, 15 und 16 hingegen nicht gezeichnet wurden.
Fig. 2 zeigt schematisch einen Schnitt durch die Achse einer bekannten, aber zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens abgeänderten automatischen Pump-und Füllmaschine. Diese Maschine ist im Sinne der Erfindung mit der Abpumpleitung 23 und der Luftleitung 24 versehen worden.
Alle Leitungen führen zu einer stehenden Scheibe 30, auf welcher eine Scheibe 31 sich um einen beide Scheiben verbindenden Zapfen 32 dreht. Das Drehen der Scheibe 31 wird durch ein Zahnrad 34 bewirkt, welches auf einen auf der Scheibe 31 befestigten Zahnkranz einwirkt. Der Automat ist 24 stellig, was so viel bedeutet, dass die Scheibe 31 sich immer um 360/24 = 15 dreht, dann Halt macht, sich dann wieder um 150 weiter dreht usw. Da der Automat und seine Wirkungsweise bekannt sind, werden an Hand der Fig. 2 und 3 in erster Reihe nur diejenigen Stellungen erläutert, deren Wirkungsweise von dem Bekannten abweicht.
Zwecks besserer Übersichtlichkeit ist der Automat in den Fig. 2 und 3 so gezeichnet, dass die in der Scheibe 30 liegenden Leitungen darin Ringleitungen bilden, mit Ausnahme der Abpumpleitung 23, welche nur als Viertelkreis ausgebildet erscheint. Aus diesen kanalartigen Leitungen 20 a, 2. tua, 22 a, 23 a
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und 24 a führen schräge Bohrungen P zu den den einzelnen Stellungen des Automaten entsprechenden vertikalen Bohrungen mund n, durch welche die einzelnen Lampen durch Vermittlung der an der Scheibe 31 angebrachten Leitungen Y und Ölfänger Z mit den entsprechenden Leitungen in Verbindung kommen.
In jeder Stellung des Automaten kommen die in der rotierenden Scheibe 31 angebrachten Bohrungen m bzw.
n mit denjenigen Bohrungen P der stehenden Scheibe in Verbindung, welche die Lampe mit der zu dieser Stellung benötigten Leitung verbinden. Die Drehrichtung der Scheibe 31 ist in der Richtung des in Fig. 2 und 3 abgebildeten Pfeiles als dem Sinne des Uhrzeigers entgegengesetzt angenommen worden, und in Fig. 2 wurden zwecks besserer Übersichtlichkeit nur zwei Lampenkolben gezeichnet.
In Fig. 3 ist der Kolben X in Stellung A durch Bohrung Pa der stehenden Scheibe und durch
Kanal 20 a mit der Entlüftungsleitung 20 verbunden. In der nächsten Stellung B kommt der Kolben durch Bohrung Pb und Kanal 21 a mit der Spülleitung 21, in den folgenden Stellungen C und D durch die Bohrungen Pe und Pel mit der Entlüftungsleitung 20 in Verbindung. In diesen Stellungen C und D erfolgt die letzte Entlüftung ; in der nächsten Stellung E strömt durch Bohrung Pe und Kanal 22 a Füllgasgemisch in den Kolben. In der Stellung F ist die Lampe mit keinem Kanal verbunden.
In dieser
Stellung erfolgt das bekannte Verschliessen des Kolbens, das sogenannte Abstechen, derart, dass das Pump- und Füllrohr der Lampen erhitzt wird, worauf es durch Einwirkung des äusseren Luftdruckes und der
Oberflächenspannung des Glases zusammenschmilzt und abgetrennt wird. B2i Lampen, welche mit einem Gasgemisch von höherem Druck als 1 Atm. gefüllt werden, kann das Abschliessen des Füllrohres auf andere Weise, z. B. durch Zusammendrücken des Rohres mit einem Werkzeug, erfolgen. Die Lampe wird nun abgenommen und kommt auf die Sockelmaschine. Bei den bisher bekannten Verfahren wird nun der im Füllkopf zurückbleibende Teil des Füllrohres entfernt, wodurch das in der Rohrleitung Y und dem damit verbundenen Ölfänger Z vorhandene Gasgemisch verlorengeht.
Erfindungsgemäss wird der zurückgebliebene Stumpf des Füllrohres nicht entfernt, sondern abgewartet, bis die Lampe in Stellung G gelangt. In dieser Stellung kommt die Rohrleitung Y (Fig. 2) durch Bohrung Pg und
Kanal 23 a (Fig. 3) mit der Abpumpleitung 23 in Verbindung, durch welche die Pumpe 14 (Fig. 1) das Füllgasgemisch auspumpt und direkt oder indirekt wieder in das Füllgasgefäss oder in die Füllgasleitung gelangen lässt. Das eventuelle Reinigen dient hauptsächlich dazu, aus dem Gasgemisch mitgerissene Öltropfen zu entfernen. In der nächsten Stellung H wird die Rohrleitung Y und damit der Füllrohrstumpf durch Bohrung Ph und Kanal 24 a mit der Aussenluft in Verbindung gesetzt, so dass der Stumpf in dieser
Stellung entfernt werden kann.
In Stellung 1 wird ein neuer Kolben aufgesetzt und in der darauffolgenden Stellung K entlüftet, worauf die Lampe durch die bekannten in Fig. 3 nicht gezeichneten Positionen und Operationen gehend in die Stellung A gelangt usw.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Füllen von Kolben elektrischer Glühlampen oder Entladungsröhren mit einem, insbesondere Krypton enthaltenden Gasgemisch, dadurch gekennzeichnet, dass das nach Abschliessen des Füllrohres des Kolbens in der Pump-und Füllvorrichtung zurückgebliebene Gasgemisch abgepumpt und ohne Kondensierung desselben, gegebenenfalls nach erfolgter Reinigung wieder zum Füllen von Glühlampen oder Entladungsröhren verwendet wird.