Die Erfindung betrifft eine Anschlußanordnung für eine stabförmige zweiendige Entladungslampe, insbesondere eine Quecksilber-Hochdrucklampe oder Quecksilber-Mitteldrucklampe, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Quecksilber-Hoch- und Mitteldrucklampen werden aufgrund ihrer Emission im UV-Bereich in Bestrahlungsaggregaten zur Beeinflussung von Oberflächen in vielfältigen Anwendungen, insbesondere zum umweltfreundlichen Härten von Beschichtungen, Druckfarben und Lacken eingesetzt. Bedingt durch Verschmutzung und Verschleiß muß die Lampe intervallweise gereinigt bzw. ausgewechselt werden. Auch für den Zugang zu weiteren wartungsbedürftigen Aggregateteilen wie Reflektoren ist ein Ausbau der Lampe unerläßlich. Dabei müssen entsprechende Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden, da solche UV-Lampen mit Hochspannung betrieben werden und sich im Betrieb auf hohe Temperaturen aufheizen. Bei herkömmlichen Anschlußanordnungen für solche Lampen sind die Spannung führenden Anschlußkabel an den Lampensockeln stoffschlüssig mit dem Elektrodensystem verbunden. Ein Ausbau der Lampe erfordert daher ein arbeitsintensives Lösen und Festlegen der Anschlußkabel in dem Gerätegehäuse unter beengten Platzverhältnissen. Deshalb werden oftmals dringende Reinigungsarbeiten oder ein notwendiger Lampenwechsel unzulässig lange aufgeschoben. Hinzu kommen Sicherheitsprobleme durch berührbare Metallteile, die bei der Lampenmontage im Fehlerfall Spannung aufnehmen können. Ferner müssen solche offenen Leiterteile gegenüber leitenden Gehäuseteilen durch ausreichende Isolierstrecken freigehalten werden, was letztlich zu verringerten Bestrahlungszonen bei gegebenen Gehäuseabmessungen führt.
Aus der FR-A-938613 ist eine Stablampe mit den gattungsbildenden Merkmalen bekannt. Die EP-A-367343 offenbart eine zweiendige Entladungslampen mit stirnseitig frei abstehenden Kontaktstiften, während bei einer Entladungslampe nach der WO-A-97/37369 die Kontaktstifte über eine komplizierte Verbindungsanordnung radial abstehen.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anschlußanordnung bereitzustellen, die die genannten Nachteile überwindet und bei kompakter Bauform eine einfache Montage und hohe Betriebssicherheit gewährleistet.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird die im Patentanspruch 1 angegebene Merkmalskombination vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, eine einfache Halterung der Lampe mit einer zuverlässigen Kontaktherstellung zu kombinieren. Dementsprechend wird vorgeschlagen, daß die Lampensockel jeweils eine den Kontaktstift unter Freihaltung einer seitlichen Anschlußöffnung allseitig umschließende Isolierhülse aufweisen, und daß die Kontaktelemente durch die Anschlußöffnung des zugeordneten Lampensockels hindurch mit dessen Kontaktstift in lösbaren Eingriff bringbar sind, wobei die Isolierkörper im Verbindungszustand die Anschlußöffnungen überdecken. Damit wird eine schnelle Wechselmöglichkeit bei guter allseitiger Isolierung im Verbindungszustand gewährleistet.
Eine besonders vorteilhafte und zuverlässige Kontaktherstellung wird dadurch erreicht, daß die Kontaktstifte radial in einer quer zur Lampenlängsachse verlaufenden Fügerichtung unter Herstellung einer Klemmverbindung mit den Kontaktelementen werkzeuglos in Eingriff bringbar sowie wieder lösbar sind.
Um den Einsetzmechanismus weiter zu vereinfachen, wird vorgeschlagen, daß die Kontaktelemente durch einen U-förmigen Federkontakt gebildet sind, dessen Federschenkel mit ihren einander zugewandten Kontaktseiten unter Federspannung auf den Kontaktstift aufspreizbar sind.
Eine weitere Verbesserung der Kontaktherstellung und Kontaktwirkung läßt sich dadurch erreichen, daß die Federschenkel des Federkontakts einen über einen Teilumfang vollflächig gegen den Kontaktstift anliegenden teilkreisförmig gebogenen Kontaktabschnitt und einen von der Kontaktseite weg nach außen abgekanteten Endabschnitt aufweisen, wobei die lichte Weite des durch die Endabschnitte begrenzten Einführspalts kleiner als der Durchmesser des Kontaktstifts ist.
Günstig ist es auch, wenn das Kontaktelement über ein zugleich mit der Anschlußleitung verbindbares Anschlußteil an dem isolierkörper verankerbar ist. Um auch bei Form- und Lageabweichungen stets einen vollflächigen Kontakt sicherzustellen, ist es vorteilhaft, wenn das Kontaktelement mit Spiel "schwimmend" an dem Isolierkörper gelagert ist. Dies kann über ein beispielsweise als Federscheibe ausgebildetes Federelement erfolgen. Vorteilhafterweise ist das Anschlußteil durch ein zwischen den Federschenkeln des Federkontakts angeordnetes Kemstück und einen an dem Kemstück angeformten, den Federkontakt an seiner die Federschenkel verbindenden Basis durchsetzenden Gewindeschaft gebildet.
Ein besonders guter Berührungsschutz und eine sichere Abschirmung der leitenden Teile wird vorteilhafterweise dadurch erreicht, daß der Isolierkörper ein als U- oder C-Profil ausgebildetes Stützteil aufweist, an dessen Innenseite das Kontaktelement zentral abstehend angeordnet ist.
Eine mechanisch vorteilhafte Ausführung sieht vor, daß das Kontaktelement in einer Ausnehmung des Isolierkörpers verdrehsicher gehalten ist.
Zur Montagevereinfachung wird vorgeschlagen, daß der Isolierkörper einen stimseitig an dem Stützteil angeformten Flansch zur Befestigung an dem Lampengehäuse aufweist.
Vorteilhafterweise ist der als Hohlzylinderstift ausgebildete Kontaktstift innenseitig mit einem Anschlußdraht der zugehörigen Lampenelektrode kontaktierbar.
Um den Eingriff des Kontaktelements zu erleichtern, ist es vorgesehen, daß zwischen der Isolierhülse und dem darin konzentrisch angeordneten Kontaktstift ein Ringraum freigehalten ist.
Zur Zentrierung und Abstützung ist es vorteilhaft, wenn der Kontaktstift an seinem der Entladungslampe zugewandten Endabschnitt einen radial überstehenden, innenseitig an die Isolierhülse anliegenden Bund aufweist.
Um eine ausreichende mechanische Festigkeit sicherzustellen, ist es günstig, wenn die Isolierhülse einen das Anschlußende der Entladungslampe aufnehmenden, vorzugsweise mittels einer keramischen Kittmasse abgedichteten Stützabschnitt und einen zur Lagerung des Kontaktstifts ausgebildeten, mit der Anschlußöffnung versehenen freien Endabschnitt aufweist. Dabei ist es von Vorteil, wenn der Bund des Kontaktstifts den Innenraum des Stützabschnitts der Isolierhülse stimseitig begrenzt.
Vorteilhafterweise ist der Kontaktstift an seinem vorzugsweise durch einen verjüngten Zentrieransatz gebildeten freien Ende in einer Zentralausnehmung einer das freie Stimende der Isolierhülse bildenden Stimwand gelagert. Die isolierenden Stirnwand macht weite Isolierstrecken in Lampenlängsrichtung entbehrlich, so daß ein kompakter Geräteaufbau ermöglicht wird.
Hinsichtlich der mechanischen Stabilisierung wird eine weitere Verbesserung dadurch erreicht, daß die Isolierhülse eine an die Anschlußöffnung angrenzende, axial zu dem lampenseitigen Ende hin sich erstreckende abgeflachte Wandpartie aufweist, welche im Verbindungszustand mit einer zugewandten Planfläche des Isolierkörpers in Anlage kommt.
Um den Eingriff des Kontaktelements zu erleichtern und eine ausreichende Kontaktfläche freizuhalten, ist es vorteilhaft, wenn die Anschlußöffnung in Umfangsrichtung der Isolierhülse gesehen einen Öffnungswinkel von wenigstens 120° und in axialer Richtung der Isolierhülse eine Öffnungsbreite von mindestens 5 mm, vorzugsweise 10 mm aufweist.
Vorteilhafterweise bestehen die Isolierhülse und der Isolierkörper jeweils als einstückiges Formteil aus einem elektrisch isolierenden, wärmeleitfähigen und hitzebeständigen Material, vorzugsweise aus einem Keramikmaterial.
Um geringe Übergangswiderstände und eine hohe Dauerstandfestigkeit zu erreichen, ist es von Vorteil, wenn das Kontaktelement und/oder der Kontaktstift aus Edelstahl oder Kupfer oder einer Kupfer-Beryllium-Legierung besteht und gegebenenfalls mit einer elektrisch hochleitfähigen, nicht oxydierenden Oberflächenschicht vorzugsweise aus Gold oder Silber überzogen ist.
Ein weiterer Erfindungsaspekt betrifft eine Entladungslampe, insbesondere Quecksilber-Hochdrucklampe oder Quecksilber-Mitteldrucklampe zum Einsatz in einem UV-Bestrahlungsaggregat, mit einem zweiseitig gesockelten, stabförmigen Entladungsrohr und einer erfindungsgemäßen Anschlußanordnung.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen
Die in der Zeichnung dargestellte Anschlußanordnung 10 bzw. Anschlußgarnitur dient zur schnell wechselbaren Halterung und zum elektrischen Anschluß einer stabförmigen Quecksilberdampf-Gasentladungslampe 12 in einem Gehäuse 14 eines nicht gezeigten UV-Bestrahlungsaggregats. Sie besteht im wesentlichen aus jeweils einem an den zwei Anschlußenden 16 des Entladungsrohrs 18 der Entladungslampe 12 angeordneten Lampensockel 20 sowie jeweils einer Einbaufassung 22 zur Aufnahme des zugehörigen Lampensockels 20.
Die Lampensockel 20 weisen jeweils einen an dem Anschlußende 16 axial, d.h. in Richtung der Lampenlängsachse 24 abstehenden Kontaktstift 26 sowie eine koaxial mit dem Kontaktstift 26 angeordnete, der Grundform nach zylindrische keramische Isolierhülse 28 auf. Der Kontaktstift 26 ist als Hohlzylinderstift ausgeführt und innenseitig mit einem aus dem Anschlußende herausgeführten Anschlußdraht 30 verschweißt, welcher über ein Metallbandstück 32 durch die Einschmelzung 34 hindurch mit der in das Entladungsrohr 18 ragenden gewendelten Stiftelektrode 36 elektrisch verbunden ist. An seinem lampenseitigen Ende weist der Kontaktstift 26 einen radial überstehenden tellerförmigen Bund 38 auf, welcher radial an der Innenwand der Isolierhülse 28 anliegt.
Die Isolierhülse 28 umfaßt mit einem lampenseitigen Stützabschnitt 40 das Anschlußende 16 und ist mit diesem über eine keramische Kittmasse 42 stoffschlüssig verbunden. Stirnseitig wird der Verbindungsbereich durch den Bund 38 von einem den Kontaktstift 26 aufnehmenden freien Endabschnitt 44 der Isolierhülse 28 getrennt. Der Endabschnitt 44 ist mit einer seitlichen, durch einen radialen Manteldurchbruch gebildeten Anschlußöffnung 46 versehen, im übrigen jedoch unter Freihaltung eines Ringraums 48 gegenüber dem Kontaktstift 26 allseitig geschlossen. Die Anschlußöffnung 46 erstreckt sich über einen Öffnungswinkel von ca. 160° in Umfangsrichtung und besitzt eine axiale Öffnungsbreite von ca. 10 mm. An ihrer freien Stirnwand 50 weist die Isolierhülse 28 eine zentrale, nach innen offene Sacklochbohrung 51 auf, in welcher der Kontaktstift 26 über einen im Durchmesser verjüngten endseitigen Zentrieransatz 52 gelagert ist. Eine Innenschulter 54 der Isolierhülse 28 bildet einen Anschlag für den Kontaktstift 26, wobei dessen Bund 38 zum Ausgleich unterschiedlicher Wärmedehnung im axialen Abstand von der Innenschulter 54 angeordnet ist.
Die Einbaufassung 22 besteht aus einem mit dem Kontaktstift 26 in Klemmkontakt bringbaren, über ein Anschlußkabel 56 mit Hochspannung (größer 1 kV) beaufschlagbaren Federkontakt 58 sowie einem den Federkontakt 58 tragenden keramischen Isolierkörper 60. Wie am besten aus Fig. 4 ersichtlich, weist der U-förmige Federkontakt 58 zwei Federschenkel 62 auf, die mit ihren einander zugewandten Kontaktseiten seitlich diametral auf den Kontaktstift 26 aufspreizbar sind. Zu diesem Zweck weisen die Federschenkel 62 jeweils einen über seine Länge entsprechend der Querschnittskontur des Kontaktstifts gebogenen Mittelabschnitt 64 und einen von der Kontaktseite weg nach außen abgekanteten Endabschnitt 66 auf. Dabei ist die lichte Weite des durch die Endabschnitte 66 begrenzten Einführspalts 68 kleiner als der Durchmesser des Kontaktstifts 26, so daß der Federkontakt 58 leicht aufspreizbar und im Verbindungszustand mit dem Kontaktstift 26 verrastbar ist.
Der Isolierkörper 60 weist ein als U-Profilstück ausgebildetes Aufnahmeteil 70 zur Aufnahme des Lampensockels 20 und einen stirnseitig an dem Aufnahmeteil 70 angeformten Flansch 72 zur Schraubbefestigung an dem Gehäuse 14 auf. Das Aufnahmeteil 70 ist innenseitig an seinem Quersteg 74 mit einer Längsnut 76 versehen, in welcher der Federkontakt 58 an seiner Basis verdrehsicher gehalten ist. Zur Verankerung des Federkontakts 58 ist zwischen dessen Federschenkeln 62 ein Kernstück 78 eingenietet, das über einen Gewindeschaft 80 den Quersteg 74 des Aufnahmeteils 70 durchgreift und an dessen Rückseite mittels Mutter 82 abgestützt ist (Fig. 1). Auf das überstehende freie Ende des Gewindeschafts 80 ist eine das Ende des Anschlußkabels 56 bildende Schraubmuffe 84 aufschraubbar, weiche ihrerseits im Verbindungszustand durch eine keramische Überwurfhülse 86 isolierbar ist. Um den Übergangswiderstand weiter zu verringern, ist das Kemstück 78 an seiner an den Kontaktstift 26 anliegenden Kontaktseite 88 komplementär zu dessen Außenkontur konkav geformt. Zur mechanischen Stabilisierung weist der Stützabschnitt 40 der Isolierhülse 28 eine axial an die Anschlußöffnung 46 angrenzende abgeflachte Wandpartie 90 auf (Fig. 3), die mit der planen Innenfläche 92 des Querstegs 74 des Aufnahmeteils 70 kippsicher in Anlage bringbar ist. Eine zusätzliche Lagestabilisierung wird durch die Schenkel des Aufnahmeteils 70 erreicht, welche mit ihren einander zugewandten Innenseiten den Stützabschnitt 40 der Isolierhülse 28 seitlich zentrieren.
Die Entladungslampe 12 läßt sich mit den Lampensockeln 20 auf einfache Weise werkzeuglos in die Einbaufassungen 22 einsetzen und wieder entnehmen. Dabei werden die Kontaktstifte 26 in einer quer zur Lampenlängsachse 24 verlaufenden Fügerichtung mit den Federkontakten 58 in Eingriff gebracht bzw. wieder gelöst. Der freigehaltene Ringraum 48 ermöglicht ein entsprechendes Aufspreizen der Federschenkel 62. Das Aufnahmeteil 70 des Isolierkörpers 60 überdeckt im Verbindungszustand die Anschlußöffnung 46 der Isolierhülse 28, so daß eine allseitige Isolierung und ein sicherer Berührungsschutz erreicht wird.