Герметичный токоввод в кварцевую колбу газоразрядной лампы

Герметичный токоввод в кварцевую колбу газоразрядной лампы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ п1 5lbl24

Союз Советских

Социалистических республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свпд-ву (22) Заявлено 05.05.74 (21) 2020755, 24-7 с присоединением заявкп №вЂ” (23),Приоритет

Опубликовано 30.05.76. Бюллетень № 20

Дата опубликования описания 24.06.76 (51) М. К, Н 01.1 61, 36

Говударственный KOMNTBT

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.327.032 (088.8) (72) Авторы изобрстения

В. Г. Филоненко и М. А. Хузмиев (71) Заявитель (54) ГЕРМЕТИЧНЫЙ ТОКОВВОД

В КВАРЦЕВУЮ КОЛБУ ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ЛАМПЫ

Изобретение относится к элементам конструкции газоразрядных осветительных ламп, а именно к герметичным токовводам, и может быть использовано на предприятиях, выпускающих подобные лампы, в частности, предназ- 5 наченные для оптической накачки лазеров.

В настоящее время колбы ламп высокой интенсивности изготовляются в основном из кварцевого стекла. Особенностью кварца является низкий коэффициент теплового расши- 10 рения, что затрудняет конструирование вакуумноплотных в широком диапазоне температур токовводов в кварцевые колбы ламп. Наиболее распространенные типы герметичных токовводов в кварцевое стекло — фольговые, колпачковые и на переходных стеклах. Технология изготовления всех этих типов токовводов сложна. Кроме того, фольговый токоввод имеет значительные габариты по длине, токоввод па переходных стеклах неустойчив к 20 циклическому воздействию температур, а колпачковые вводы недостаточно надежны.

В последние годы разработаны токовводы колпачкового типа, герметизация, которых производится при помощи мягкого припоя. Такие токовводы сравнительно просты в сборке и надежны в эксплуатации.

Известен герметичный токоввод в кварцевую колбу газоразрядной лампы, состоящий из трубчатой кварцевой ножки, охватывае- 30 мой металлическим, например титановым, цилиндром так, что образуется кольцевой зазор между цилиндром и боковой поверхностью кварцевой труоки, заливаемый припоем. Цилиндр установлен на дисковом выступе металлического держателя электрода и соединен с ним посредством сварки (см., например, авт. св. № 29256/).

Недостатком известного токоввода является малая термостойкость, которая связана со следующими обстоятельствами.

Вакуумноплотность подобного соединения обеспечивается тем, что предел текучести применяемого припоя ниже предела прочности на растяжение кварцевого стекла, и при повышении температуры растягивающие усилия, возникающие в кварцевой ножке из-за большой разницы в коэффициентах теплового расширения у кварца и металла, компенсируются за счет пластической деформации слоя припоя.

Так как кварцевое стекло обладает новысокой прочностью на растяжение, пластичность припоя должна быть высокой. Однако все известные припои с хорошей пластичностью (олово, индий, их сплавы с титаном и т. п.) имеют небольшую температуру плавления, что ограничивает предельную эксплуатационную температуру токоввода значениями порядка

150 — 180 С. Припои же с более высокой температурой плавления (сплавы на основе се51G124 ребра, меди и т. п.) обладают плохой пластичностью, которая не обеспечивает компенсации деформирующих усилий, поэтому такие припои в известном токовводе применены быть пе могут. Вследствие этого при повышенных токовых нагрузках известный токоввод может быть использован лишь при принудительном охлаждении держателя электрода, что делает систему громоздкой и усложняет эксплуатацию лампы, особенно в бортовых устройствах.

Целью изобретения является повышение термостойкости герметичного токоввода в кварцевую колбу.

Указанная цель достигается тем, что кварцевая ножка выполнена в виде толстодонного стакана с центральным отверстием, через которое в колбу входит стержневая часть держателя, а цилиндр выполнен разрезным и снабжен стяжным устройством, например смонтированным в месте разреза резьбовым соединением, причем до сборки соотношение внутреннего диаметра цилиндра и наружного диаметра ножки выбрано из условия образования сжатого соединения цилиндра и ножки при затяжке цилиндра до контакта торцовых поверхностей в месте его разреза. При такой конструкции обеспечиваются сжимающие усилия в микрозазоре между цилиндром и ножкой, уплотненном припоем, что позволяет применить для герметизации прппои с небольшой пластичностью, так как отпадает необходимость в компенсации растягивающих усилий за счет пластической деформации слоя припоя, как это имеет место в известном токовводе. Таким образом, становится возможным применение известных припоев с малой пластичностью, но достаточно высокой температурой плавления, что позволяет значительно увеличить термостойкость предложенного токоввода по сравнению с известным. Выполнение цилиндра стяжным позволяет применить простую технологию сборки, так как создание сжимающих усилий осуществляется путем механической затяжки цилиндра в нормальных условиях (аналогичпые токовводы сжатого типа, в которых цилиндр выполнен неразрезным, могут быть собраны лишь по методу горячей посадки, которая должна осуществляться в условиях вакуума, это требует сложного оборудования и затрудняет серийное производство). Ввиду того, что для кварцевого стекла прочность на сжатие примерно в 20 раз превышает прочность на растяжение, предложенная конструкция может надежно работать в широком диапазоне температур.

В описанной конструкции толщина цилинддра и прочность стяжного устройства должны быть достаточны для противодействия растягивающим усилиям в диапазоне эксплуатационных температур. Для обеспечения этого условия требуется значительный расход дефицитного металла, например титана, из которого изготовлен цилиндр. Себестоимость тоЭ

15 0

65 коввода уменьшается, если стяжное устройство выполнено в виде вспомогательного разрезного кольца, плотно охватывающего цилиндр, которое в месте разреза имеет выступы с отверстиями, служащими для установки элементов резьбового соединения, например болта и гайки. В этом случае цилиндр может иметь небольшую толщину, а вспомогательное кольцо изготавливаться из недифицитного металла, например стали.

В случае, если электрод имеет диаметр больше, чем диаметр отверстия в ножке, сборка токоввода может быть упрощена, если держатель электрода выполнен составным, состоящим из диска, на котором установлен цилиндр, имеющего центральное отверстие, и стержневого ввода, входящего в колбу через отверстия в ножке и диске и герметически соединенного с последним, например, путем вакуумной пайки.

Оптимальная разница между диаметром кварцевой ножки и внутренним диаметром затянутого цилиндра (до сборки) зависит от величины диаметра и материала цилиндра. При

i итаповом цилиндре оптимальная разница между указанными диаметрами составляет

0,2 — 0,6 о диаметра ножки, увеличиваясь с увеличением диаметра.

Технология пайки токоввода упрощается, если для соединения стержневого ввода с диском и для герметизации соединения цилиндра и ножки применен один и тот же припой, например сплав серебро — медь эвтектпческого состава.

На фиг, 1 изображен предложенный токоввод в продольном разрезе; на фиг. 2 — разрез по Л вЂ” Л на фиг. 1.

Герметичный токоввод состоит из .кварцевой ножки 1, выполненной в виде стакана с толстым дном с центральным отверстием в последнем, и охватывающего ее цилиндра 2, например титанового, выполненного с разрезом. Цилиндр 2 установлен на диске 3, имеющем центральное отверстие. в котором герметически закреплен стержневой ввод 4, входящий в колбу лампы через отверстие в дне ножки I. Цилиндр 2 стянут при помощи кольца

5, которое в месте разреза имеет выступы 6, стянутые друг с другом при помощи винта 7.

При сборке цилиндр 2 надевается на ножку 1 и стягивается кольцом 5 путем затяжки винта 7. Ввод 4 со смонтированным на нем электродным узлом вводится в отверстия со стороны ножки 1, после чего производится пайка в вакууме. Кольца припоя накладываются на месте соединений предварительно.

Собранный токоввод соединяется с остальной частью лампы.

Степень сжатия подбирается экспериментально, чтобы сжимающие усилия сохранялись во всем диапазоне эксплуатационных температур. Сжатые спаи титана с кварцем, герметизированные сплавом серебро — медь эвтектического состава, работоспособны при температурах до 500 С (см. журнал «Обмен

516124

Формула изобретения

Pre.!

Составитель 3. КООина

Техред Е. Подурушина

Редактор В. Левятов

Корректор Т. Гревцов".

Заказ )373, 16 1:! зд Ло 1380 Тираж 963 Подписное

Ц))ИИПИ Государственного комитета Совета Министроз СССР по дедам изобретений! и откр!ятий

1)3035, Москва, Я(-35, Раун!ская иао., д. 4.5

Типография, нр. Сапунова, 2 опытом в электронной промышленности», 1968 г, № 1, стр. 46) .

1. Герметичный токоввод в кварцевую колбу газоразрядной лампы, содсржащ)гй металлический держатель электрода, имеющий дисковый выступ, на котором установлен OxB;lтывающий кварцевую ножку металлический, например титановый, цилиндр, гермстизированный при помощи припоя, о т л и ч я ю щ и йся тем, что, с целью повышения тсрмостойкости токоввода, кварцевая ножка выполнена в виде толстодонного стакана с центральным отверстием, через которос в колбу входит стержневая часть держателя, а цилиндр выполнен разрезным и снабжен стяжпым устройствомом.

2. Герметичный токоввод по и. 1, о т л и ч яющийся тем, что стяжнос устройстВО Выполнено в виде вспомогательного разрезного кольца, например стального, охватывающего цилиндр, причем кольцо в месте разреза име5 ст выступ с отверстиями, в которых установ.чсны элементы резьбового соединения.

3. Герметичный токоввод по пп. 1 п 2, о т-! и ч я ю шийся тем, что держатель электрода выполнен составным и состоит из диска. на

)О КОТОРОМ УСтаНОВЛСll ЦИЛИНДР, ИМЕЮЩЕГО ПЕНТральнос отверстие, и стержневого ввода, входящего в колбу через отверстия в ножке и диске и герметически соединенного с послед:!!!м, напри il!. р, пайкой.

15 - 1. Герметичный токоввод по пп. 1 и 3, отл и ч я и и, и и с я тем, что для соединения стсржнеВОВО ВВОда с дllском и для герметизации сосдппе пя цилиндра с ножкой применен один 11 тот жс припой, например сплав сереб)Π— ме,1ь эвтс T119ññåÎ! О состаВЯ.