Verfahren zum Herstellen eines gebogenen Strahlers, insbesondere einer Halogenglühlampe, und damit hergestellter Strahler sowie dafür geeignete Vorrichtung

Abstract

 Das Herstellen gebogener Strahler erfolgt im wesentlichen in drei Schritten. Zunächst wird ein stabförmiger Strahler in an sich bekannter Weise hergestellt, wobei der Kaltfülldruck vorzugsweise 300 - 900 mbar beträgt. Dann wird das Kolbenrohr (4) lokal erhitzt und anschließend verformt unter Einhaltung eines Arbeitsfülldruckes von 1 bar.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen gebogener Strahler, insbesondere abgewinkelter oder ringförmig gebogener Strahler, insbesondere von Halogenglühlampen, sowie damit hergestellte Strahler und dafür geeignete Vorrichtungen.

[0002] Derartige Strahler, insbesondere Lampen mit Halogenfüllung, eignen sich für den Einsatz in Kochmulden, z.B. als Hellstrahler-Heizelement. Sie sind beispielsweise im DE-GM 88 02 062, in den EP-OS 434 373 und 438 254 sowie in der GB-PA 2 250 669 beschrieben.

[0003] Die bisher verwendeten Herstellverfahren für derartige Strahler gemäß GB-PA 1 237 023 und DE-OS 38 26 669 sehen vor, daß das Rohr zunächst in die gebogene Form gebracht, der Glühwiderstand in das gebogene Rohr eingebracht und die Enden des Rohres verschlossen werden. Erst abschließend wird das Rohr über einen Pumpstutzen evakuiert, gefüllt und gesockelt. Dabei wird üblicherweise ein Fülldruck von 2 - 3 bar verwendet.

[0004] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Herstellung derartiger Strahler wirtschaftlicher zu gestalten und das Verfahren zu vereinfachen sowie solche Strahler bereitzustellen.

[0005] Diese Aufgabe wird durch die Verfahrensschritte des Anspruchs 1 und durch einen Strahler gemäß Anspruch 13 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.

[0006] Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß es mit einem Minimum an Fertigungsschritten auskommt und insbesondere aufwendige Schritte wie das komplizierte Einfädeln des Leuchtkörpers oder das Quetschen des verformten Kolbens einspart. Letztlich wird durch das vereinfachte Verfahren erheblich weniger Ausschuß verursacht.

[0007] Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß es möglich ist, den Fülldruck eines Strahlers so zu bemessen, daß der Strahler nicht nur ein gutes Betriebsverhalten zeigt, sondern auch für eine anschließende Weiterverarbeitung unter Verformung des Kolbenrohres geeignet ist. Dafür ist es erforderlich, einen Füllgasdruck zu verwenden, mit dem während des für das Verformen notwendigen Erhitzens des Rohres sich der Verarbeitungsdruck dann auf etwa 1 bar einstellen läßt. Der geeignete Druckbereich liegt zwischen etwa 200 mbar und 1,5 bar.

[0008] Bevorzugt sollte der Fülldruck zwischen 300 und 900 mbar gewählt werden. Insbesondere eignet sich ein Fülldruck von 600 bis 800 mbar, unabhängig von der Art des Füllgases und evtl. geringer Beimengungen von halogenartigen Zusätzen. Üblicherweise wird Argon oder ein anderes Edelgas bzw. eine Mischung verschiedener Edelgase verwendet, u.U. können auch, wie vorbekannt, andere Inertgase, z.B. Stickstoff, verwendet werden. Die richtige Wahl des Fülldrucks bewirkt, daß sich der Kolben während des Biegevorganges weder aufbläst noch daß er zusammenfällt. Allgemein gilt, daß bei kurzen Lampen (100 bis 200 mm lang) der Fülldruck mehr in der unteren Hälfte des obigen Bereichs, bei langen Lampen (mehr als 300 mm Länge) mehr in der oberen Hälfte des obigen Bereichs eingestellt werden sollte. Eine zusätzliche Feinregulierung kann durch Kühlen des Rohres während der Verarbeitung erzielt werden. Bei Wahl eines merklichen Überdrucks ist ein Kühlen der Lampe während des Biegevorganges grundsätzlich erforderlich, insbesondere bei einem Kaltfülldruck von mehr als 1,1 bar.

[0009] Aufgrund dieses bisher nicht für realisierbar gehaltenen Kniffs läßt sich das Herstellverfahren gebogener Strahler erheblich vereinfachen.

[0010] Erfindungsgemäß wird nun zunächst ein sockelloser Strahler mit zylindrischem Kolben, wie schon lange bekannt, hergestellt, der jedoch den oben diskutierten Fülldruck verwendet. Er besitzt einen linear angeordneten Leuchtkörper, der z.B. mittels Halteringen im Kolben locker fixiert ist. Vorzugsweise werden die beiden Enden des Rohres mit einer Quetschdichtung verschlossen.

[0011] Erst dann wird das Rohr des fertigen Strahlers in einer Art Zonenschmelzverfahren lokal erhitzt und dann in einem oder mehreren Teilschritten verformt. Dieses Verfahren ist nicht nur für Rohre aus Glas, vornehmlich Quarzglas, sondern auch aus Quarzgut geeignet.

[0012] Die Verformung kann in einem Abwinkeln eines oder mehrerer Abschnitte des Rohres bestehen. Vorzugsweise können Abschnitte an einem oder beiden Rohrenden abgewinkelt werden, so daß beispielsweise ein U-förmig gebogenes Rohr entsteht.
Dazu wird das Rohr lokal erhitzt, vorzugsweise mittels einer ringförmig das Rohr umgebenden Heizquelle, beispielsweise ein Gasbrenner.

[0013] Andererseits kann das Verfahren grundsätzlich auch zum kontinuierlichen Verbiegen des Rohres verwendet werden. Insbesondere handelt es sich um das Herstellen eines Teilkreises oder Vollkreises, aber auch einer Spirale oder eines Vollkreises mit überlappenden, aus der Kreisebene herausgebogenen Enden oder anderer Formen ähnlich dem eingangs beschriebenen Stand der Technik.
In diesem Fall wird der noch stabförmige Strahler in einer Apparatur montiert, die ein zangenartiges Haltemittel und ein vorschuberzeugendes Antriebsmittel umfaßt. Das Haltemittel ist, vorzugsweise über eine Antriebswelle bzw. - achse, auf einer Kreisbahn bewegbar. Es steht über einen Dreharm mit ihr in Verbindung.
Das vorschuberzeugende Antriebsmittel (z.B. als Gestänge oder in der Art eines Bandes ausgeführt, insbesondere ein Stahlband) ist näherungsweise tangential zur Kreisbahn des Dreharms angeordnet. Am einfachsten geschieht dies durch ein Band, das auf eine Scheibe aufgewickelt wird, die neben dem Dreharm auf der Welle montiert ist und in etwa denselben Durchmesser wie die Kreisbahn des Dreharms besitzt. Das Rohr wird am Antriebsmittel befestigt, so daß es ähnlich einem Förderband bewegt werden kann. Zumindest ein Ende der Lampe, vorzugsweise beide Enden, werden durch Haltemittel fixiert. Dabei ist ein Ende durch das auf einer Kreisbahn bewegliche Haltemittel gehaltert.
Die beiden beweglichen Teile können zeitabgestimmt (vorzugsweise gleichzeitig oder nahezu gleichzeitig) in Bewegung gesetzt werden. Vorzugsweise ist die Scheibe für das Antriebsmittel direkt oder über eine Übersetzung an der Antriebswelle befestigt.

[0014] Zunächst wird in der Nähe des Tangentenpunktes, wo das Antriebsmittel näherungsweise die Kreisbahn des Dreharms berührt, ein lokaler Abschnitt des Rohres ringförmig erhitzt, beispielsweise wird als Heizquelle ein als Ring ausgebildeter Gasbrenner verwendet. Der Gasbrenner ist vorzugsweise aus zwei Teilen (Halbringen) zusammengesetzt, um das Einsetzen des Rohres durch Öffnen der Halbringe zu erleichtern.
Anschließend werden sowohl das Antriebsmittel als auch das bewegliche Haltemittel in Betrieb genommen. Auf diese Weise läßt sich ein beliebiger Teilkreis oder auch ein (mehr oder weniger vollständiger) Vollkreis erzeugen. Auch ein S-förmiges oder anders gestaltetes Aneinanderreihen von Teilkreisabschnitten ist durch mehrfaches Ummontieren des teilgebogenen Rohres möglich. Insbesondere ist auch der oben erwähnte Abwinkelvorgang mit dieser Apparatur realisierbar, indem nur ein sehr geringer Teilkreis abgefahren wird. Insbesondere können die Vorgänge des Abwinkelns und des kontinuierlichen Abbiegens kombiniert werden, z.B. um einen Ω-ähnlichen Vollkreis zu erzeugen, wobei die Rohrenden parallel stehen.

[0015] Nach dem Biegen kann der Strahler in bekannter Weise fertiggestellt werden, z.B. können die Enden sandgestrahlt und gesockelt werden.

[0016] Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt

Figur 1

eine stabförmige Halogenglühlampe

Figur 2

dieselbe Lampe nach dem Abwinkeln der Enden

Figur 3

dieselbe Lampe nach dem Biegen eines Vollkreises

Figur 4

eine Prinzipdarstellung des Biegevorganges.

Figur 5

ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Halogenglühlampe

[0017] In Figur 1 ist als Strahler 1 eine an sich bekannte stabförmige 800 W-Halogenglühlampe (Soffitte) mit einer Füllung aus Argon (700 mbar) und einem Halogenzusatz gezeigt. Die beiden Enden 2 sind gequetscht. Der axial angeordnete Leuchtkörper 3 ist durch Halteringe 19 im Rohr 4 aus Quarzglas locker fixiert. In der Nähe des Rohrendes 2 wird das Rohr 4, dessen Länge ca. 350 mm beträgt, zunächst mit einem ringförmigen Gasbrenner 5 erhitzt und ein Endabschnitt 2' um ca. 30° abgebogen (Pfeil in Figur 2). Entsprechend wird in derselben Weise mit dem zweiten Endabschnitt 2' verfahren. Anschließend wird das Rohr 4 zu einem Vollkreis gebogen (Figur 3), wobei die beiden Endabschnitte 2' wieder parallel stehen.
Die dafür erforderliche Apparatur ist in Figur 4 gezeigt. Der bereits abgewinkelte Strahler 1 ist mittelbar auf einem vertikal beweglichen Stahlband 6 befestigt, indem der untere Endabschnitt 2a durch eine starre Haltezange 7, die mit dem Stahlband über einen Tisch 18 verbunden ist, fixiert ist. Das Ende des geraden Abschnitts des Rohres ist im Bereich des Übergangs zum oberen Endabschnitt 2b durch eine ähnliche Haltezange 8 fixiert, die jedoch beweglich über einen Dreharm 15 auf einer Antriebswelle 11 montiert ist. Ein ringförmiger Gasbrenner 10 umgibt den Strahler 1 direkt vor der Haltezange 8. Das Stahlband 6 ist auf der Welle 11 über eine Kreisscheibe 9 befestigt, die neben dem Dreharm 15 sitzt (in Draufsicht nicht erkennbar).
Bei Inbetriebnahme der Apparatur durch Drehen (Pfeil) der Antriebswelle wird dem Strahler eine Kreisform aufgezwungen, wobei der Soll-Biegeradius durch den Abstand der Haltezange 8 von der Antriebswelle 11 bestimmt ist.

[0018] Der Ablauf des kombinierten Abwinkel- und Biegeverfahrens läßt sich folgendermassen zusammenfassen:
Zum Abwinkeln der Endabschnitte wird die noch gerade Lampe in eine Aufnahme mit Ringbrenner montiert. Oberhalb des Ringbrenners befindet sich eine zangenartige Haltevorrichtung, die sich auf einer Kreisbahn bewegen kann.
Nach dem Anwärmen wird das Rohr über einen kurzen Teilkreis bewegt und somit oberhalb des Ringbrenners abgebogen, wobei es über ein Antriebsmittel nachgeschoben wird. Der Vorteil dieses Vorgehens ist, daß so eine Falte auf der Innenseite der Abwinkelung, wo das Glas zusammengeschoben wird, vermieden wird.

[0019] Beide Endabschnitte werden in der so beschriebenen Weise abgebogen.

[0020] Das beidseits abgewinkelte Rohr wird dann um 180° gedreht und erneut in die Aufnahme montiert, so daß die abgebogenen Endabschnitte von der Antriebswelle abstehen (Figur 4). Knapp vor der Biegung des oberen Endabschnitts wird die Lampe von einer Haltezange umfaßt und nach dem Passieren eines Ringbrenners gebogen, indem die Zange eine Kreisbahn beschreibt. Der Durchmesser dieser Kreisbahn ist identisch zum Durchmesser der ringförmig gebogenen Lampe.
Über einen Endschalter wird der Prozeß, nachdem näherungsweise ein Vollkreis durchlaufen worden ist, genau dann beendet, wenn beide abgewinkelten Endabschnitte parallel stehen. Die fertig gebogene Lampe besitzt beispielsweise einen Rohrdurchmesser von 8 mm und einen Durchmesser des Vollkreises von ca. 9 cm.

[0021] Generell hängt die Wahl des Fülldrucks vom Volumen der Lampe ab, da dieses das Ausmaß der Druckänderung (im allgemeinen eine Erhöhung) während der Verarbeitung bestimmt. Da der Rohrdurchmesser wenig Spielraum beläßt (typische Werte sind 8 - 12 mm), ist das Hauptkriterium für das Volumen die Lampenlänge. Sie liegt je nach gewünschter Lampenleistung bei ca. 50 bis 1000 mm. Entsprechend wird ein Fülldruck von ungefähr 300 bis 900 mbar verwendet. Er wird in grober Näherung proportional der Lampenlänge eingestellt. Bei einer Länge von ca. 300 bis 450 mm läßt sich beispielsweise ein Fülldruck von 650 bis 750 mbar verwenden. Es ist aber auch möglich, für diesen Längenbereich einen konstanten Fülldruck (in diesem Fall an der Obergrenze, also bei ca. 750 mbar) zu wählen und den Arbeitsdruck von 1 bar durch mehr oder weniger intensive Kühlung der nicht erhitzten Rohrabschnitte aufrechtzuerhalten. Die Kühlung kann z.B. (Figur 4) durch flüssigen Stickstoff 20 erfolgen, wie in der DE-OS 34 43 384 beschrieben.

[0022] Die in Fig. 5 stark vereinfacht dargestellte Lampe 21 ist zu einem Teilkreis 22 gebogen, besitzt jedoch keine abgewinkelten Enden. Sie sind vielmehr tangentiale Verlängerungen 23 des Teilkreises. Beim Herstellen entfällt somit der für das erste Ausführungsbeispiel notwendige Verfahrensschritt des Abwinkelns.

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Strahlers (1) mit einem in einem rohrförmigen Kolben (4) enthaltenen Glühwiderstand (3), wobei das Rohr (4) gebogen und/oder abgewinkelt ist und ein Füllgas enthält und an zwei Enden (2) verschlossen ist, insbes. einer als Hellstrahler-Heizelement geeigneten Halogenglühlampe, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) Herstellen eines stabförmigen Strahlers in an sich bekannter Weise, wobei der Kaltfülldruck nicht höher als 1,5 bar bemessen wird,

b) lokales Erhitzen des Rohres

c) anschließendes Verformen des Rohres in die gewünschte Form, wobei während des Erhitzens und Verformens ein Arbeitsfülldruck von ca. 1 bar eingehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kaltfülldruck zwischen 300 und 900 mbar, vorzugsweise zwischen 600 und 800 mbar, insbesondere von 700±50 mbar, gewählt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einhalten des Arbeitsfülldruckes ein Teil des Rohres während der Schritte b) und/oder c) gekühlt (20) wird, insbesonderes bei einem Kaltfülldruck über 1 bar.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensschritte b) und c) zum Abwinkeln von Rohrabschnitten (2') angewendet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Verfahrensschritt b) folgendermaßen abläuft:

- Erhitzen eines Rohrbereichs mittels einer ringförmig das Rohr umgebenden lokalen Heizquelle.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Verfahrensschritt c) folgendermaßen abläuft:

- Abbiegen des Rohrabschnitts im gewünschten Winkel.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensschritte b) und c) zum kontinuierlichen Biegen des Rohres, insbes. zu einem Teilkreis oder Vollkreis, angewendet werden.

8. Verfahren nach Anspruch 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß Verfahrensschritt b) folgendermaßen abläuft:

- Montieren des zumindest noch im wesentlichen stabförmigen Strahlers in eine Aufnahme derart, daß ein Endabschnitt (2b) des Rohres in einer auf einer Kreisbahn bewegbaren Haltevorrichtung (Zange) (8) der Aufnahme gehaltert ist, während zumindest ein wesentlicher Teil des Rohres (4) mit einem in etwa tangential zur Kreisbahn angeordneten vorschuberzeugenden Antriebsmittel (6) in Verbindung steht

- Erhitzen eines Rohrbereichs mittels einer ringförmig das Rohr umgebenden lokalen Heizquelle (5; 10).

9. Verfahren nach Anspruch 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß Verfahrensschritt c) folgendermaßen abläuft:

- Betreiben des vorschuberzeugenden Antriebsmittels (6)

- Inbetriebnahme der beweglichen Haltevorrichtung (8).

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teilschritte zeitlich aufeinander abgestimmt sind, insbesondere durch mechanische Kopplung beider Vorrichtungen.

11. Verfahren nach Anspruch 4 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren nach Anspruch 4 vor dem Verfahren nach Anspruch 7 durchgeführt wird, wobei insbesondere das Abwinkeln durch Abfahren eines sehr kleinen Teilkreises realisiert wird und für das kontinuierliche Biegen die Lampe anschließend um 180° gedreht eingesetzt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzielen eines Vollkreises der Biegeprozeß gemäß Anspruch 7 genau dann beendet wird, wenn die abgewinkelten Endabschnitte parallel zueinander stehen.

13. Strahler, der nach einem Verfahren gemäß der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist, wobei der Fülldruck bis zu 1,5 bar, vorzugsweise unter 1 bar, insbesondere zwischen 300 - 900 mbar, beträgt.

14. Strahler nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr aus Quarzglas oder Quarzgut besteht.

15. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine, vorzugsweise über eine Antriebswelle (11), auf einer Kreisbahn bewegbare Haltevorrichtung (8) und ein näherungsweise tangential zur Kreisbahn angeordnetes, vorschuberzeugendes Antriebsmittel (6) umfaßt.

Zeichnung