專利名稱：封閉玻璃管空腔的加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1前序部分的用于封閉玻璃管空腔的加工方法。
背景技術(shù)：
這種方法例如在加工一個作為一個放電燈的燈頭用的玻璃管時使用。在此情況下，在空腔中充有其壓力大于大氣壓力的填充物質(zhì)，主要是一種氣態(tài)的填充物質(zhì)。為了在處于空腔中的氣態(tài)填充物質(zhì)所需的壓力下達到空腔的封閉，氣態(tài)的填充物質(zhì)將借助包圍在玻璃體空腔已封閉側(cè)的液態(tài)氮被強烈地冷卻，以使得該填充物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w的凝聚態(tài)及在空腔中僅具有很小的壓力或真空。接著用氫氣火焰加熱該玻璃管空腔未封閉的一側(cè)，直到玻璃熔化并通過較高的環(huán)境壓力及通過金屬燒結(jié)使玻璃擠合。該方法是非常費事及很難掌握的，因為玻璃管的熔化離用氮氣冷卻的時間間隔很短及擠合必需很快地進行，這又因為通過加熱氣態(tài)填充物質(zhì)的壓力又將升高。此外由于氫氣火焰，必需采取廣泛的安全防范措施。

發(fā)明內(nèi)容
相比之下，根據(jù)本發(fā)明的、包括權(quán)利要求1的特征的方法具有其優(yōu)點，即它可簡單地實施，因為氣態(tài)填充物質(zhì)不需要任何冷卻及對于封閉空腔的加工僅需借助加熱裝置來熔化玻璃管，其中通過在工作空間與玻璃管的空腔之間可任意調(diào)節(jié)的壓力差使玻璃管在熔化位置上被壓合。
在從屬權(quán)利要求中給出了根據(jù)本發(fā)明方法的有利結(jié)構(gòu)及進一步的構(gòu)型。根據(jù)權(quán)利要求6的特征能以簡單的方式實現(xiàn)工作空間中的高壓力及還可避免玻璃管的損壞及加熱裝置的氧化。根據(jù)權(quán)利要求7的特征能以簡單方式實現(xiàn)加熱裝置的控制。


本發(fā)明的一個實施例被表示在附圖中及將在以下的說明中詳細描述。圖1表示用于實施本發(fā)明方法的裝置的概圖。
具體實施例方式
在附圖中表示出一個裝置，它用于實施玻璃管10的空腔12的封閉加工方法。玻璃管10最好構(gòu)成一個放電燈的燈頭，該放電燈尤其被用作機動車照明裝置中的光源。玻璃管10由石英玻璃組成，及具有從其縱軸方向看大致在其中間區(qū)域中的增厚部分14，在其中構(gòu)成空腔12。在增厚部分14的兩側(cè)上連接著具有其橫截面比增厚部分14小的管狀區(qū)段16。在這些管狀區(qū)段16中各設(shè)有一個電極18，這些電極用其一端伸入到空腔12中及用其另一端與設(shè)在管狀區(qū)段16中的金屬箔20相連接。電極18最好由鎢或一種鎢合金構(gòu)成及金屬箔20最好由鉬或一種鉬合金構(gòu)成。各有金屬導線22與金屬箔20相連接，這些金屬導線延伸在管狀區(qū)段16中。導線22最好由鉬或一種鉬合金構(gòu)成。
在空腔12中設(shè)有各種填充物質(zhì)，主要是汞。此外包括碘鹽，它們?yōu)樽鳛樘畛湮镔|(zhì)的金屬鹵化物。另外包括氣態(tài)填充物質(zhì)，最好為惰性氣體。最好使用氙作為惰性氣體，但其中也可使用氬或氪。氙在室溫下以約7巴的壓力被保持在空腔12中及用于保證當放電燈啟動及開始工作時很快地產(chǎn)生光。在放電燈啟動后主要通過汞產(chǎn)生光，其中光的顏色可由碘鹽來影響。
在制造燈頭時，首先使石英玻璃作的玻璃管10預成型為具有增厚部分14及管狀區(qū)段16。在管狀區(qū)段16中導入電極18，金屬箔20及導線22。固態(tài)及液態(tài)的填充物質(zhì)、即汞和碘鹽以所需的份額被施加到空腔12中。接著需在空腔12中加入氙氣形式的具有所需壓力pi的氣態(tài)填充物質(zhì)，及必需使空腔12封閉。下面將詳細地描述該裝置及方法。
為了加入氣態(tài)填充物質(zhì)及為了形成玻璃管10的空腔12的封閉，將玻璃管10放置到一個工作空間30中，在該工作空間中產(chǎn)生出比空腔12中充有的壓力pi增高的壓力pa。該工作空間30中的壓力pa被這樣地調(diào)節(jié)，即它比空腔12中充有的壓力pi至少高出1巴。最好該工作空間30中的壓力pa被這樣地調(diào)節(jié)，以致它實質(zhì)性地高于空腔12中的壓力pi。工作空間30中的壓力pa與空腔12中的壓力pi之間的差值將根據(jù)玻璃管10的材料及根據(jù)成品燈頭所需特性來選擇。對此可也考慮，當空腔12中充入氣態(tài)填充物質(zhì)期間及當形成空腔12的封閉期間，工作空間30中的壓力pa被可變地調(diào)節(jié)。
工作空間30以殼體32為界，該殼體被構(gòu)成大致罐狀及具有一個充有液體的、用于冷卻的套33。在該工作空間30中最好輸入一種惰性氣體，例如氦作為填充物，通過它在工作空間30中產(chǎn)生出增高的壓力pa。為此該殼體32具有至少一個孔34，通過該孔從外部例如借助一個泵或由一個蓄壓器36輸入惰性氣體。殼體32最好被設(shè)置在另一密封的空間38中，該空間中也充有惰性氣體，例如氬，但其中具有小于工作空間30中的壓力。空間38中充入惰性氣體用于保護空間12中的填充物質(zhì)避免與氧進行反應(yīng)。此外，殼體32可具有至少一個排氣孔40，該孔例如可借助一個閥42進行控制，通過該閥可限制工作空間30中充有的壓力Pa。殼體32可具有一個分開的底44及一個蓋46，它們密封地與殼體32的其它部分相連接，但為了在工作空間30中安置玻璃管10及為了取下它們，它們可與殼體32分離。
在工作空間30中設(shè)有一個加熱裝置50，它最好為一個電加熱裝置。也可變換地使用一個等離子燃燒器作為加熱裝置。該加熱裝置50可用一個直流電壓驅(qū)動并由低阻值元件構(gòu)成。加熱裝置50最好由石鉭，鉬，鋨，錸或鎢，或由多個這樣材料的混合物組成。加熱裝置50被構(gòu)成至少近似圓柱形的形狀，以使得當玻璃管10設(shè)在工作空間30的情況下，該加熱裝置至少包圍管狀區(qū)段16中的一個。
當具有未封閉狀態(tài)的空腔12的玻璃管10設(shè)在工作空間30中時，在空腔12的一側(cè)上管狀區(qū)段16可在空腔12未充入氙的情況下被封閉。在此情況下，空腔12可與空間38相連接，以使得在該空腔中具有與空間38中相同的壓力。在玻璃管10的管狀區(qū)段16背離空腔12的端部附近，在殼體32的底部44與區(qū)段16之間設(shè)有一個密封件52，通過它使工作空間30密封。為了封閉玻璃管10的管狀區(qū)段16，加熱裝置50被施加電壓。電功率將通過輻射及通過在工作空間30中充有的惰性氣體及并通過熱傳導傳遞到區(qū)段16上。在此情況下，玻璃管10的管狀區(qū)段16被如此強地加熱，以致玻璃被熔化。通過工作空間30中具有的壓力pa使管狀區(qū)段16在熔化狀態(tài)下被壓合，由此尤其使金屬箔20、以及電極18的一部分及導線22被玻璃圍封及使空腔12封閉。接著使玻璃管10冷卻，以使得在管狀區(qū)段16區(qū)域中的玻璃重又固化。
最好考慮，借助一個傳感裝置54來檢測加熱期間玻璃管10的管狀區(qū)段16的狀態(tài)。這里作為傳感裝置54可使用光傳感裝置，它被設(shè)置在管狀區(qū)段16前端上。通過該光傳感裝置54可檢測該加熱期間區(qū)段16的光強度，該光強度正比于區(qū)段16的溫度，及由此可用于間接測量區(qū)段16的石英玻璃的溫度。對于區(qū)段16的玻璃溫度的特性值方面光傳感裝置54的校準可在試驗運行期間根據(jù)實際結(jié)果來進行。由傳感裝置54產(chǎn)生的信號用來控制加熱裝置50，以使得區(qū)段16的加熱可通過加熱裝置50的加熱功率的相應(yīng)控制進行優(yōu)化。此外，加熱裝置50的加熱功率與管狀區(qū)段16的厚度相關(guān)，即與必需加熱與熔化的玻璃量相關(guān)。
工作空間30中的壓力Pa通過經(jīng)孔34相應(yīng)地輸入惰性氣體被調(diào)節(jié)到一個預給定值上。當加熱裝置50工作期間壓力pa升高時，該壓力可被限制，其方式是，在需要時由閥42來控制通過排氣孔40從工作空間30中排出的氣體。
當在玻璃管10的空腔12的一側(cè)上，管狀區(qū)段16如上所述地被封閉時，則接著在空腔12的另一側(cè)上管狀區(qū)段16也被封閉。蓋46具有至少一個第一孔56，通過該孔向空腔12輸入具有所需壓力的惰性氣體、最好為氙。此外，殼體32的蓋46具有至少一個第二孔58，通過該孔借助一個真空泵可實現(xiàn)空腔12的抽真空。空腔12的抽真空是用于避免氙與在空腔12中的其它成分相混合。在蓋46與玻璃管10的管狀區(qū)段16之間，在其背離空腔12的端部附近設(shè)有一個密封件60，通過它使工作空間30密封。當在空腔12中維持用于氙所需的壓力pi期間，加熱裝置50被啟動，由此使管狀區(qū)段16中的玻璃熔化及通過比空腔12中的壓力pi顯著地高的工作空間30的壓力pa壓合。接著使玻璃管10冷卻，由此玻璃重被固化及電極18、金屬箔20和導線22被封閉在區(qū)段16中及空腔12被封閉。為了控制加熱裝置50可使用如玻璃管10的另一管狀區(qū)段16上的同一個傳感裝置54或一個單獨的傳感裝置。最好在玻璃管10的兩個管狀區(qū)段16形成封閉時被調(diào)節(jié)到至少近似于工作空間30與空腔12之間的同一壓力差，以便對于兩個區(qū)段16得到相同的比例。
空腔12中充入填充物質(zhì)將在空間38中進行及空腔12形成封閉是在工作空間30中進行，工作空間30被設(shè)置在較大的空間38的內(nèi)部。工作空間30中的壓力pa及加熱裝置50的加熱功率的控制可用簡單方式進行，并由此可形成空腔12的可靠封閉。構(gòu)成玻璃管10的石英玻璃在用于制造玻璃管10以前在相對長的時間期間上進行真空退火，以便去除H2及OH族。在上面描述的、在工作空間30內(nèi)的進一步加工中玻璃管10將保持在該狀態(tài)上，因為該玻璃管不再與H2或OH族形成接觸。在空腔12中充入填充物質(zhì)時可簡單地更換到其它填充物質(zhì)上，其中例如也可使用氬取代氙作為惰性氣體，而不必使該方法改變。
也可考慮，空腔12的封閉在管狀區(qū)段16的兩側(cè)同時地進行，其中為此可使用一個共同的或分開的加熱裝置50。在此情況下有利的是玻璃管10的管狀區(qū)段16不是象圖中實線所示地在空腔12的兩側(cè)上大致同軸地布置，而是如該圖中虛線所示地被布置在空腔12的同一側(cè)。
權(quán)利要求
1.用于封閉玻璃管(10)的空腔(12)的加工方法，其中在空腔中(12)充有其壓力大于大氣壓力的填充物質(zhì)，其特征在于玻璃管(10)被放置在一個工作空間(30)中，在該工作空間中產(chǎn)生出比空腔(12)中的壓力高的壓力；及在工作空間(30)中設(shè)置一個加熱裝置(50)，該加熱裝置在一個其至少一側(cè)與空腔(12)連接的區(qū)段(16)中包圍著玻璃管(10)，及借助該加熱裝置使區(qū)段(16)熔化并且使該區(qū)段在熔化狀態(tài)中被在工作空間(30)中充有的壓力壓合，由此使空腔(12)在至少一側(cè)上封閉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于在形成封閉期間從工作空間(30)的外部向空腔(12)輸入具有所需壓力的氣態(tài)填充物質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于作為氣態(tài)填充物質(zhì)輸入一種惰性氣體，最好是具有至少約7巴壓力的氙、氬或氪。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中一項的方法，其特征在于加熱裝置(50)為一個電加熱裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于加熱裝置(50)可變換地由石墨，鉭，鉬，鋨，錸或鎢，或由多個這樣材料的混合物組成。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項的方法，其特征在于在工作空間(30)中輸入一種惰性氣體，最好是氦。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項的方法，其特征在于設(shè)有一個傳感裝置(54)，由它檢測待熔化區(qū)域(16)中玻璃管(10)的狀態(tài)及由它產(chǎn)生出與該區(qū)域(16)的溫度成比例的信號，該信號被用于控制加熱裝置(50)的加熱功率。
8.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項的方法，其特征在于根據(jù)玻璃管(10)的待熔化區(qū)域(16)的壁厚對加熱裝置(50)的加熱功率進行控制。
9.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項的方法，其特征在于在封閉空腔(12)的加工期間對工作空間(30)中充有的壓力和/或加熱裝置(50)的加熱功率可變地進行控制。
10.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項的方法，其特征在于工作空間(30)被限制在一個殼體(32)中，該殼體被設(shè)置在一個空間(38)中，在該空間(38)中充有一種惰性氣體，最好為氬。
11.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項的方法，其特征在于玻璃管(10)構(gòu)成一個放電燈的燈頭，尤其是應(yīng)用于機動車的前燈。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其特征在于空腔(12)中包含作為填充物質(zhì)的汞及碘鹽。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于封閉玻璃管(10)的空腔(12)的加工方法，其中在空腔中(12)充有其壓力大于大氣壓力的填充物質(zhì)，玻璃管(10)被放置在一個工作空間(30)中，在該工作空間中產(chǎn)生出比空腔(12)中的壓力高的壓力。在工作空間(30)中設(shè)置一個加熱裝置(50)，該加熱裝置在一個其至少一側(cè)與空腔(12)連接的區(qū)段(16)中包圍著玻璃管(10)，及借助該加熱裝置使區(qū)段(16)熔化并在熔化狀態(tài)中通過在工作空間(30)中充有的壓力使玻璃管壓合，由此使空腔(12)在至少一側(cè)上封閉。該玻璃管(10)最好構(gòu)成一個放電燈的燈頭，尤其是應(yīng)用于機動車的前燈。
文檔編號C03B23/057GK1541192SQ02815874
公開日2004年10月27日 申請日期2002年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月13日
發(fā)明者拉爾夫·克蘭普, 英戈·戈里爾, 戈里爾, 拉爾夫 克蘭普 申請人:羅伯特·博施有限公司, 羅伯特 博施有限公司