горелка натриевой лампы высокого давления

Формула изобретения

ГОРЕЛКА НАТРИЕВОЙ ЛАМПЫ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ, содержащая керамическую трубку, по крайней мере на одном конце имеющую впеченную внутрь керамическую втулку с отверстием, цилиндрическая часть которой расположена внутри трубки, а фланцевая часть опирается на ее торец, отличающаяся тем, что отверстие втулки выполнено ступенчатым, причем отношение его диаметра и глубины со стороны фланца к диаметру на остальной части втулки лежит в пределах от 1,15 до 1,7 и от 0,2 до 0,7 соответственно.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электрической промышленности и может быть использовано при производстве газоразрядных ламп, в частности натриевых ламп высокого давления.

Известны натриевые лампы высокого давления, в которых используется горелка из поликристаллической окиси алюминия, концы которой герметично запаяны керамическими втулками. Например, в [1] рассматривается конструкция горелки, в которой керамические втулки вставляются в оба конца керамической трубки и герметизируют ее с помощью заварочного материала.

Через отверстия во втулках проходят вводы, подсоединенные к основным электродам, находящимся внутри горелки. Основные электроды содержат спирали из тугоплавкого металла, навитого на вольфрамовый керн. Горелка имеет поддерживающее разряд наполнение, состоящее из паров натрия или натрия и ртути, а также инертного ионизируемого зажигающего газа.

Различные типы керамических втулок используются для герметизации одного или обоих концов трубки из поликристаллической окиси алюминия у такого типа ламп. В [2] использовались втулки с контуром и размером, позволяющим вставлять втулку в отверстие трубки и производить впай без заварочного материала. В такого типа конструкциях втулки изготавливаются из порошка окиси алюминия, имеющего несколько меньшую усадку при спекании, чем порошок трубки. Втулки вставляются в концы трубки и производится первичное спекание, в результате чего втулка запрессовывается. При высокотемпературном спекании втулок и трубок в среде водорода трубка, имеющая большую усадку по сравнению с втулкой, плотно обжимает и спекается в герметичное соединение с втулкой.

Недостатком указанных конструкций является сложность обеспечения точности геометрических размеров разрядной трубки: втулки трудно располагать с высокой точностью по отношению к заготовке трубки; втулки могут смещаться относительно трубки в процессе сборки, транспортировки в печь, т.е. могут возникать изменения расстояний между втулками, что в конечном итоге не позволяет обеспечить необходимую точность междуэлектродного расстояния горелки.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой конструкции горелки натриевой лампы высокого давления является конструкция горелки, выбранная в качестве прототипа, состоящая из керамической трубки, выполненной из поликристаллической окиси алюминия, по крайней мере на одном из концов которой установлена втулка, цилиндрическая часть которой расположена внутри керамической трубки, а фланцевая часть опирается на торец трубки [3] .

Основным недостатком описанной конструкции является то, что при спекании керамической трубки с втулкой, имеющей на фланцевой части большую толщину стенки, чем в зоне соединения с трубкой, происходит неравномерная усадка. При этом отверстие втулки имеет некоторое сужение в области фланца. Такая форма отверстия ухудшает качество герметизации вводов, так как по длине вводов будет разная величина зазоров, причем сужение с наружной части препятствует заполнению места впая заварочным материалов.

Цель изобретения - увеличение выхода годных горелок в процессе работы производства и повышению надежности работы ламп.

Это достигается тем, что горелка натриевой лампы высокого давления, содержащая керамическую трубку и по крайней мере на одном конце впеченную внутрь керамическую втулку с отверстием, цилиндрическая часть которой расположена внутри трубки, а фланцевая часть опирается на торец трубки, при этом отверстие втулки выполнено ступенчатым, причем отношение его диаметра и глубина со стороны фланца к диаметру на остальной части втулки лежит в пределах 1,15-1,7 и 0,2-0,7 соответственно.

На фиг.1 представлена предлагаемая горелка, общий вид; на фиг.2 - один конец горелки после спекания; на фиг.3 - график зависимости продольного и поперечного сужения отверстия втулки от ее внутреннего диаметра.

Горелка натриевой лампы высокого давления (фиг.1) содержит трубку из поликристаллической окиси алюминия с впеченными на концах втулки 1 из такого же материала, что и трубка. Через отверстия во втулках проходят вводы 2, герметично пропаянные с втулками с помощью заварочного материала 3. К вводам 2 приварены вольфрамовые керны 4, на которые навиты основные электроды 5, представляющие собой спираль из тугоплавкого металла.

При впекании в трубку втулки с фланцевой частью происходит неравномерная ее усадка в области фланцевой части на величину d по внутреннему диаметру и глубине. Неравномерная усадка происходит вследствие того, что в месте соединения трубки с втулкой из-за наличия зазоров между ними суммарная плотность керамической массы трубка-втулка ниже, чем во фланцевой части. В процессе спекания за счет сил поверхностного натяжения происходит частичное перемещение массы втулки в зону меньшей плотности.

Устранить указанный недостаток возможно с помощью использования втулки со ступенчатым отверстием в области фланцевой части глубиной h и с диаметром D большим, чем внутренний диаметр d втулки.

Были проведены эксперименты относительно изменения поперечного и продольного сужения отверстия втулки в зависимости от ее внутреннего диаметра.

На фиг. 3 представлен график, иллюстрирующий зависимость поперечного сужения d отверстия втулки от величины ее внутреннего диаметра d. Чтобы устранить влияние поперечного сужения на технологичность изготовления горелок, необходимо отверстие втулки выполнить ступенчатым, причем минимальный диаметр D отверстия со стороны фланца должен составить величину не менее d+2 d, т.е. отношение D/d диаметра D к диаметру d отверстия должно быть не менее 1,15.

Минимальное значение глубины h определяется значением, при котором поперечное удлинение d равно нулю, что наблюдается при h=2 d, т.е. отношение h/d равно 0,2.

Максимальное значение отношения D/d диаметра D к диаметру d втулки равное 1,7, как и максимальное значение отношения h/d глубины h к диаметру d втулки, равное 0,7, выбирались из расчета технологической прочности втулки в процессе ее изготовления и в процессе изготовления горелки.

В таблице представлены характеристики горелки в соответствии с изобретением.