专利名称：封闭玻璃管空腔的加工方法
技术领域：
本发明涉及根据权利要求1前序部分的用于封闭玻璃管空腔的加工方法。
背景技术：
这种方法例如在加工一个作为一个放电灯的灯头用的玻璃管时使用。在此情况下，在空腔中充有其压力大于大气压力的填充物质，主要是一种气态的填充物质。为了在处于空腔中的气态填充物质所需的压力下达到空腔的封闭，气态的填充物质将借助包围在玻璃体空腔已封闭侧的液态氮被强烈地冷却，以使得该填充物质转变为固体的凝聚态及在空腔中仅具有很小的压力或真空。接着用氢气火焰加热该玻璃管空腔未封闭的一侧，直到玻璃熔化并通过较高的环境压力及通过金属烧结使玻璃挤合。该方法是非常费事及很难掌握的，因为玻璃管的熔化离用氮气冷却的时间间隔很短及挤合必需很快地进行，这又因为通过加热气态填充物质的压力又将升高。此外由于氢气火焰，必需采取广泛的安全防范措施。
发明内容
相比之下，根据本发明的、包括权利要求1的特征的方法具有其优点，即它可简单地实施，因为气态填充物质不需要任何冷却及对于封闭空腔的加工仅需借助加热装置来熔化玻璃管，其中通过在工作空间与玻璃管的空腔之间可任意调节的压力差使玻璃管在熔化位置上被压合。
在从属权利要求中给出了根据本发明方法的有利结构及进一步的构型。根据权利要求6的特征能以简单的方式实现工作空间中的高压力及还可避免玻璃管的损坏及加热装置的氧化。根据权利要求7的特征能以简单方式实现加热装置的控制。
本发明的一个实施例被表示在附图中及将在以下的说明中详细描述。图1表示用于实施本发明方法的装置的概图。
具体实施例方式
在附图中表示出一个装置，它用于实施玻璃管10的空腔12的封闭加工方法。玻璃管10最好构成一个放电灯的灯头，该放电灯尤其被用作机动车照明装置中的光源。玻璃管10由石英玻璃组成，及具有从其纵轴方向看大致在其中间区域中的增厚部分14，在其中构成空腔12。在增厚部分14的两侧上连接着具有其横截面比增厚部分14小的管状区段16。在这些管状区段16中各设有一个电极18，这些电极用其一端伸入到空腔12中及用其另一端与设在管状区段16中的金属箔20相连接。电极18最好由钨或一种钨合金构成及金属箔20最好由钼或一种钼合金构成。各有金属导线22与金属箔20相连接，这些金属导线延伸在管状区段16中。导线22最好由钼或一种钼合金构成。
在空腔12中设有各种填充物质，主要是汞。此外包括碘盐，它们为作为填充物质的金属卤化物。另外包括气态填充物质，最好为惰性气体。最好使用氙作为惰性气体，但其中也可使用氩或氪。氙在室温下以约7巴的压力被保持在空腔12中及用于保证当放电灯启动及开始工作时很快地产生光。在放电灯启动后主要通过汞产生光，其中光的颜色可由碘盐来影响。
在制造灯头时，首先使石英玻璃作的玻璃管10预成型为具有增厚部分14及管状区段16。在管状区段16中导入电极18，金属箔20及导线22。固态及液态的填充物质、即汞和碘盐以所需的份额被施加到空腔12中。接着需在空腔12中加入氙气形式的具有所需压力pi的气态填充物质，及必需使空腔12封闭。下面将详细地描述该装置及方法。
为了加入气态填充物质及为了形成玻璃管10的空腔12的封闭，将玻璃管10放置到一个工作空间30中，在该工作空间中产生出比空腔12中充有的压力pi增高的压力pa。该工作空间30中的压力pa被这样地调节，即它比空腔12中充有的压力pi至少高出1巴。最好该工作空间30中的压力pa被这样地调节，以致它实质性地高于空腔12中的压力pi。工作空间30中的压力pa与空腔12中的压力pi之间的差值将根据玻璃管10的材料及根据成品灯头所需特性来选择。对此可也考虑，当空腔12中充入气态填充物质期间及当形成空腔12的封闭期间，工作空间30中的压力pa被可变地调节。
工作空间30以壳体32为界，该壳体被构成大致罐状及具有一个充有液体的、用于冷却的套33。在该工作空间30中最好输入一种惰性气体，例如氦作为填充物，通过它在工作空间30中产生出增高的压力pa。为此该壳体32具有至少一个孔34，通过该孔从外部例如借助一个泵或由一个蓄压器36输入惰性气体。壳体32最好被设置在另一密封的空间38中，该空间中也充有惰性气体，例如氩，但其中具有小于工作空间30中的压力。空间38中充入惰性气体用于保护空间12中的填充物质避免与氧进行反应。此外，壳体32可具有至少一个排气孔40，该孔例如可借助一个阀42进行控制，通过该阀可限制工作空间30中充有的压力Pa。壳体32可具有一个分开的底44及一个盖46，它们密封地与壳体32的其它部分相连接，但为了在工作空间30中安置玻璃管10及为了取下它们，它们可与壳体32分离。
在工作空间30中设有一个加热装置50，它最好为一个电加热装置。也可变换地使用一个等离子燃烧器作为加热装置。该加热装置50可用一个直流电压驱动并由低阻值元件构成。加热装置50最好由石钽，钼，锇，铼或钨，或由多个这样材料的混合物组成。加热装置50被构成至少近似圆柱形的形状，以使得当玻璃管10设在工作空间30的情况下，该加热装置至少包围管状区段16中的一个。
当具有未封闭状态的空腔12的玻璃管10设在工作空间30中时，在空腔12的一侧上管状区段16可在空腔12未充入氙的情况下被封闭。在此情况下，空腔12可与空间38相连接，以使得在该空腔中具有与空间38中相同的压力。在玻璃管10的管状区段16背离空腔12的端部附近，在壳体32的底部44与区段16之间设有一个密封件52，通过它使工作空间30密封。为了封闭玻璃管10的管状区段16，加热装置50被施加电压。电功率将通过辐射及通过在工作空间30中充有的惰性气体及并通过热传导传递到区段16上。在此情况下，玻璃管10的管状区段16被如此强地加热，以致玻璃被熔化。通过工作空间30中具有的压力pa使管状区段16在熔化状态下被压合，由此尤其使金属箔20、以及电极18的一部分及导线22被玻璃围封及使空腔12封闭。接着使玻璃管10冷却，以使得在管状区段16区域中的玻璃重又固化。
最好考虑，借助一个传感装置54来检测加热期间玻璃管10的管状区段16的状态。这里作为传感装置54可使用光传感装置，它被设置在管状区段16前端上。通过该光传感装置54可检测该加热期间区段16的光强度，该光强度正比于区段16的温度，及由此可用于间接测量区段16的石英玻璃的温度。对于区段16的玻璃温度的特性值方面光传感装置54的校准可在试验运行期间根据实际结果来进行。由传感装置54产生的信号用来控制加热装置50，以使得区段16的加热可通过加热装置50的加热功率的相应控制进行优化。此外，加热装置50的加热功率与管状区段16的厚度相关，即与必需加热与熔化的玻璃量相关。
工作空间30中的压力Pa通过经孔34相应地输入惰性气体被调节到一个预给定值上。当加热装置50工作期间压力pa升高时，该压力可被限制，其方式是，在需要时由阀42来控制通过排气孔40从工作空间30中排出的气体。
当在玻璃管10的空腔12的一侧上，管状区段16如上所述地被封闭时，则接着在空腔12的另一侧上管状区段16也被封闭。盖46具有至少一个第一孔56，通过该孔向空腔12输入具有所需压力的惰性气体、最好为氙。此外，壳体32的盖46具有至少一个第二孔58，通过该孔借助一个真空泵可实现空腔12的抽真空。空腔12的抽真空是用于避免氙与在空腔12中的其它成分相混合。在盖46与玻璃管10的管状区段16之间，在其背离空腔12的端部附近设有一个密封件60，通过它使工作空间30密封。当在空腔12中维持用于氙所需的压力pi期间，加热装置50被启动，由此使管状区段16中的玻璃熔化及通过比空腔12中的压力pi显著地高的工作空间30的压力pa压合。接着使玻璃管10冷却，由此玻璃重被固化及电极18、金属箔20和导线22被封闭在区段16中及空腔12被封闭。为了控制加热装置50可使用如玻璃管10的另一管状区段16上的同一个传感装置54或一个单独的传感装置。最好在玻璃管10的两个管状区段16形成封闭时被调节到至少近似于工作空间30与空腔12之间的同一压力差，以便对于两个区段16得到相同的比例。
空腔12中充入填充物质将在空间38中进行及空腔12形成封闭是在工作空间30中进行，工作空间30被设置在较大的空间38的内部。工作空间30中的压力pa及加热装置50的加热功率的控制可用简单方式进行，并由此可形成空腔12的可靠封闭。构成玻璃管10的石英玻璃在用于制造玻璃管10以前在相对长的时间期间上进行真空退火，以便去除H2及OH族。在上面描述的、在工作空间30内的进一步加工中玻璃管10将保持在该状态上，因为该玻璃管不再与H2或OH族形成接触。在空腔12中充入填充物质时可简单地更换到其它填充物质上，其中例如也可使用氩取代氙作为惰性气体，而不必使该方法改变。
也可考虑，空腔12的封闭在管状区段16的两侧同时地进行，其中为此可使用一个共同的或分开的加热装置50。在此情况下有利的是玻璃管10的管状区段16不是象图中实线所示地在空腔12的两侧上大致同轴地布置，而是如该图中虚线所示地被布置在空腔12的同一侧。
权利要求
1.用于封闭玻璃管(10)的空腔(12)的加工方法，其中在空腔中(12)充有其压力大于大气压力的填充物质，其特征在于玻璃管(10)被放置在一个工作空间(30)中，在该工作空间中产生出比空腔(12)中的压力高的压力；及在工作空间(30)中设置一个加热装置(50)，该加热装置在一个其至少一侧与空腔(12)连接的区段(16)中包围着玻璃管(10)，及借助该加热装置使区段(16)熔化并且使该区段在熔化状态中被在工作空间(30)中充有的压力压合，由此使空腔(12)在至少一侧上封闭。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于在形成封闭期间从工作空间(30)的外部向空腔(12)输入具有所需压力的气态填充物质。
3.根据权利要求2的方法，其特征在于作为气态填充物质输入一种惰性气体，最好是具有至少约7巴压力的氙、氩或氪。
4.根据权利要求1至3中一项的方法，其特征在于加热装置(50)为一个电加热装置。
5.根据权利要求4的方法，其特征在于加热装置(50)可变换地由石墨，钽，钼，锇，铼或钨，或由多个这样材料的混合物组成。
6.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于在工作空间(30)中输入一种惰性气体，最好是氦。
7.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于设有一个传感装置(54)，由它检测待熔化区域(16)中玻璃管(10)的状态及由它产生出与该区域(16)的温度成比例的信号，该信号被用于控制加热装置(50)的加热功率。
8.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于根据玻璃管(10)的待熔化区域(16)的壁厚对加热装置(50)的加热功率进行控制。
9.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于在封闭空腔(12)的加工期间对工作空间(30)中充有的压力和/或加热装置(50)的加热功率可变地进行控制。
10.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于工作空间(30)被限制在一个壳体(32)中，该壳体被设置在一个空间(38)中，在该空间(38)中充有一种惰性气体，最好为氩。
11.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于玻璃管(10)构成一个放电灯的灯头，尤其是应用于机动车的前灯。
12.根据权利要求11的方法，其特征在于空腔(12)中包含作为填充物质的汞及碘盐。
全文摘要
本发明涉及用于封闭玻璃管(10)的空腔(12)的加工方法，其中在空腔中(12)充有其压力大于大气压力的填充物质，玻璃管(10)被放置在一个工作空间(30)中，在该工作空间中产生出比空腔(12)中的压力高的压力。在工作空间(30)中设置一个加热装置(50)，该加热装置在一个其至少一侧与空腔(12)连接的区段(16)中包围着玻璃管(10)，及借助该加热装置使区段(16)熔化并在熔化状态中通过在工作空间(30)中充有的压力使玻璃管压合，由此使空腔(12)在至少一侧上封闭。该玻璃管(10)最好构成一个放电灯的灯头，尤其是应用于机动车的前灯。
文档编号C03B23/057GK1541192SQ02815874
公开日2004年10月27日 申请日期2002年8月13日 优先权日2001年8月13日
发明者拉尔夫·克兰普, 英戈·戈里尔, 戈里尔, 拉尔夫 克兰普 申请人:罗伯特·博施有限公司, 罗伯特 博施有限公司