DE69013595T2 - Process for producing a gas-melted discharge tube. - Google Patents
Process for producing a gas-melted discharge tube.Info
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer spannungsregelnden Entladungsröhre und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung einer gasverschmolzenen Entladungsröhre, z.B. für einen in Reihe befindlichen Abstand (series gap) in einer Zündvorrichtung eines Kraftfahrzeugmotors.The present invention relates to a method of manufacturing a voltage regulating discharge tube and, more particularly, to a method of manufacturing a gas fused discharge tube, e.g., for a series gap in an ignition device of a motor vehicle engine.
Ein Verfahren zur Herstellung gasverschmolzener Entladungsröhren ist in "Soviet Inventions illustrated" (Illustrierte Sowjetische Erfindungen), Sektion El, 8446. Woche, 2. Januar 1985, DERWENT PUBLICATION LTD., London, VOS: SU-1 081-702 offenbart.A method of manufacturing gas-fused discharge tubes is disclosed in "Soviet Inventions illustrated", Section El, 8446th week, January 2, 1985, DERWENT PUBLICATION LTD., London, VOS: SU-1 081-702.
Eine Zündvorrichtung für einen Kraftfahrzeugmotor oder dergleichen ist derart ausgelegt daß sie eine hohe Spannung an eine Zündkerze anlegt und dadurch einen Funken erzeugt. Um Fehlzündungen zu verhindern und eine Zündung genau zu steuern, wurde eine sogenannte Reihenabstands-Zündvorrichtung mit einem Entladeabstand vorgeschlagen, der in Reihe mit der Zündkeue ausgebildet ist. Die Verwendung einer Entladungsröhre zur Ausbildung einen solchen Reihenabstands ist bekannt, wobei die Entladungsröhre ein Paar Entladungselektroden aufweist, an den gegenüberliegenden Enden eines zylindrischen Körpers angebracht und mit einem inerten Gas gefüllt wird.An ignition device for an automobile engine or the like is designed to apply a high voltage to a spark plug and thereby generate a spark. In order to prevent misfire and to precisely control ignition, a so-called series-spaced ignition device having a discharge space formed in series with the ignition lobe has been proposed. The use of a discharge tube for forming such a series space is known, the discharge tube having a pair of discharge electrodes, mounted at the opposite ends of a cylindrical body and filled with an inert gas.
Bei der genauen Steuerung der Zündung der Zündkerze mit Hilfe einer solchen Entladungsröhre für einen Reihenabstand ist eine Anfangsentladespannung in der Entladungsröhre erforderlich, die im Vergleich zu der der Zündkerze recht hoch ist. Bekanntlich wird der Druck des einzufüllenden inerten Gases erhöht, um die Anfangsentladespannung zu vergrößern, wobei der kompakte Aulbau der Entladungsröhre erhalten bleibt.When precisely controlling the ignition of the spark plug using such a series-spaced discharge tube, an initial discharge voltage in the discharge tube is required that is quite high compared to that of the spark plug. As is known, the pressure of the inert gas to be filled is increased in order to increase the initial discharge voltage while maintaining the compact structure of the discharge tube.
Beim Zusammenbau einer solchen Entladungsröhre wurde herkömmlicherweise ein Verschmelzungsverfahren mit einer Glasfritte oder einem Metallot angewandt, um einen zylindrischen Körper aus einem elektrischen Isoliermaterial, das einer hohen Spannung standhalten kann, wie z.B. Glas oder Keramik mit Elektrodenanschlüssen aus Metall hermetisch zu verbinden. Als vorteilhaft wurde es angesehen, dieses Verfahren in einem elektrischen Vakuumofen auszuführen, um eine gute Qualität der Entladungsröhre zu gewährleisten. Beim Zusammenbau einer gasverschmolzenen Entladungsröhre ist notwendig, vom Vakuum im Elektroofen zu einer Gasatmosphäre überzugehen. Allerdings muß der Elektroofen zum Einfüllen eines Hochdruckgases in eine Entladungsröhre einem hohen Druck standhalten können. Dadurch wird eine Vorrichtung zum Zusammenbau einer Entladungsröhre groß und kompliziert, und die Anzahl der Montageschritte erhöht sich ebenfalls, was aus wirtschaftlicher Sicht einen Nachteil darstellt.When assembling such a discharge tube, a fusion process using a glass frit or a metal solder was conventionally used to hermetically bond a cylindrical body made of an electrical insulating material that can withstand a high voltage, such as glass or ceramic, to metal electrode terminals. It was considered advantageous to carry out this process in an electric vacuum furnace in order to ensure a good quality of the discharge tube. When assembling a gas-fused Discharge tube, it is necessary to change from the vacuum in the electric furnace to a gas atmosphere. However, the electric furnace must be able to withstand high pressure for filling a high-pressure gas into a discharge tube. This makes a discharge tube assembly device large and complicated, and the number of assembly steps also increases, which is a disadvantage from an economic point of view.
In Anbetracht des vorstehenden Sachverhalts ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur wirtschaftlichen Herstellung einer verschmolzenen Entladungsröhre mit einem Hochdruckgas zu schaffen, welche eine gleichmäßige Leistung auiweist und damit für den Reihenabstand geeignet ist.In view of the above, it is an object of the present invention to provide a method for economically manufacturing a fused discharge tube with a high pressure gas which has a uniform performance and is thus suitable for the row spacing.
Das obige Ziel kann durch den nachfolgenden Aufbau der Entladungsröhre erreicht werden. Das heißt, gemäß der vorliegenden Anwendung wird ein Verfahren zur Herstellung einer gasverschmolzenen Entladungsröhre mit einem elektrisch isolierenden zylindrischen Körper und einem Paar an den gegenüberliegenden Enden des elektrisch isolierenden Zylinders angebrachter Elektroden geschaffen, wobei das Verfahren die Schritte des Einsetzens eines heißschmelzenden Dichtungsmaterials in ein Gaseinfüllrohr, das wenigstens an einer der Elektroden so beiestigt ist daß der Innenraum des zylindrischen Körpers mit der Außenseite desselben in Verbindung steht, wobei das heißschmelzende Material im festen Zustand einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner ist als der Innendurchmesser des Gaseinfüllrohres; des Einfüllens eines Gases durch das Gaseinfüllrohr in den zylindrischen Körper; des Aufheizens des Gaseinfüllrohres zusammen mit dem heißschmelzenden Material unter Pressung in einer Dichtungsposition bei der das Gaseinfüllrohr abgedichtet werden soll, so daß dadurch das Gaseinfüllrohr gepreßt und gleichzeitig das heißschmelzende Material geschmolzen wird; und des Schneidens des Gaseinfüllrohres in der Dichtungsposition zusammen mit dem heißschmelzenden Material nach dessen Verfestigung umfaßt.The above object can be achieved by the following construction of the discharge tube. That is, according to the present application, there is provided a method of manufacturing a gas-fused discharge tube having an electrically insulating cylindrical body and a pair of electrodes attached to the opposite ends of the electrically insulating cylinder, the method comprising the steps of inserting a hot-melt sealing material into a gas filling tube attached to at least one of the electrodes so that the inside of the cylindrical body communicates with the outside thereof, the hot-melt material in a solid state having an outside diameter smaller than the inside diameter of the gas filling tube; filling a gas into the cylindrical body through the gas filling tube; heating the gas filling pipe together with the hot-melt material under pressure in a sealing position in which the gas filling pipe is to be sealed, so that the gas filling pipe is thereby pressed and the hot-melt material is simultaneously melted; and cutting the gas filling pipe in the sealing position together with the hot-melt material after it has solidified.
Das an der erfindungsgemäßen Entladungsröhre anzubringende Gaseinfüllrohr muß durch Erwärmung unter Druck gepreßt werden. Außerdem ist es erforderlich, das Gaseinfüllrohr an wenigstens einer der Elektroden hermetisch zu befestigen, wie z.B. durch Schweißen oder Hartlöten. Darüber hinaus ist das Gaseinfüllrohr vorzugsweise aus einem elektrisch leitfähigen Material, am besten Kupfer, ausgebildet.The gas filling tube to be attached to the discharge tube according to the invention must be pressed by heating under pressure. In addition, it is necessary to hermetically fasten the gas filling tube to at least one of the electrodes, such as by welding or brazing. In addition, the gas filling tube is preferably made of an electrically conductive material, preferably copper.
Das in das Gaseinfüllrohr einzusetzende heißschmelzende Dichtungsmaterial hat einen niedrigeren Schmelzpunkt als das Gaseinfüllrohr und vorzugsweise eine Affinität zum Material des Gaseinfüllrohres sowie eine gute Benetzbarkeit. Die Auswahl des Dichtungsmaterials erfolgt beispielsweise zwischen Silberlot, Lot oder einem hochmolekularen Klebstoff. Sie ist jedoch nicht auf diese Werkstoffe beschränkt.The hot-melt sealing material to be used in the gas filling pipe has a lower melting point than the gas filling pipe and preferably an affinity to the material of the gas filling pipe and a good Wettability. The choice of sealing material is made between, for example, silver solder, solder or a high molecular weight adhesive. However, it is not limited to these materials.
Des weiteren muß das heißschmelzende Dichtungsmaterial ein fester Stoff mit einem Außendurchmesser sein, der kleiner als ein Innendurchmesser des Gaseinfüllrohres ist. Beispielsweise weist das Dichtungsmaterial die Form eines Stabes, Drahtes oder Körnchens auf. Besonders bevorzugt wird dabei die Drahtform, da sich mit ihr die Einsetzposition des Dichtungsmaterials im Gaseinfüllrohr problemlos steuern und einstellen läßt.Furthermore, the hot-melt sealing material must be a solid material with an outer diameter that is smaller than an inner diameter of the gas filling pipe. For example, the sealing material has the shape of a rod, wire or granule. The wire shape is particularly preferred because it allows the insertion position of the sealing material in the gas filling pipe to be easily controlled and adjusted.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer gasverschmolzenen Entladungsröhre kann die Zusammensetzung und der Druck eines einzuschließenden Gases sehr einfach eingestellt werden, und auch die Herstellungsvorrichtung und deren Bedienung sind sehr einfach. Deshalb läßt sich eine Massenproduktion einer qualitativ hochwertigen gasverschmolzenen Entladungsröhre wirtschaftlich durchführen.According to the method for producing a gas-fused discharge tube of the present invention, the composition and pressure of a gas to be sealed can be adjusted very easily, and the manufacturing apparatus and its operation are also very simple. Therefore, mass production of a high-quality gas-fused discharge tube can be carried out economically.
Weitere Ziele und Merkmale der Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und den im Anhang aufgeführten Ansprüchen im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich.Other objects and features of the invention will become more apparent from the following detailed description and the appended claims, taken in conjunction with the accompanying drawings.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung, mit der das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer gasverschmolzenen Entladungsröhre ausgeführt werden kann;Fig. 1 is a schematic representation of an apparatus with which the inventive method for producing a gas-fused discharge tube can be carried out;
Fig. 2 ist eine Schnittdarstellung einer Entladungsröhrenbaugruppe, die sich zur Ausführung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens eignet; undFig. 2 is a sectional view of a discharge tube assembly suitable for carrying out the manufacturing method according to the invention; and
Fig. 3 ist eine Schnittdarstellung einer gasverschmolzenen Entladungsröhre, die durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren geschaffen wurde.Fig. 3 is a sectional view of a gas-fused discharge tube produced by the manufacturing method of the present invention.
Anhand der Zeichnungen wird nun eine bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung einer gasverschmolzenen Entladungsröhre beschrieben.A preferred embodiment of the method for producing a gas-fused discharge tube according to the invention will now be described with reference to the drawings.
In Fig. 2, die eine Schnittdarstellung einer Entladungsröhrenbaugruppe A vor der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, kennzeichnet die Bezugsziffer 1 einen elektrisch isolierenden zylindrischen Körper aus Glas oder Keramik, und die Ziffern 2 und 3 bezeichnen die an den gegenüberliegenden Enden des zylindrischen Körpers 1 angebrachten Entladungselektroden. Die Elektrode 2 ist mit einer Öffnung 2' versehen. Ein Gaseinfüllrohr 4 wird mit der Öffnung 2' in Eingriff gebracht und an der Elektrode 2 hartgelötet. Eine solche Baugruppe A kann beispielsweise unter Vakuum oder an der Luft oder in der Atmosphäre eines inerten Gases ausgebildet werden.In Fig. 2, which is a sectional view of a discharge tube assembly A before application of the method of the invention, the reference numeral 1 indicates an electrically insulating cylindrical body made of glass or ceramic, and the numerals 2 and 3 indicate the discharge electrodes attached to the opposite ends of the cylindrical body 1. The electrode 2 is provided with an opening 2'. A gas filling pipe 4 is engaged with the opening 2' and brazed to the electrode 2. Such an assembly A can be formed, for example, under vacuum or in air or in the atmosphere of an inert gas.
Die Baugruppe A wird an eine Vorrichtung montiert, wie in Fig. 1, so daß eine gasverschmolzene Entladungsröhre B entsteht, wie in Fig. 3 dargestellt. Die Vorrichtung besteht aus einer am Werkstück befestigten Aufspannvorrichtung 6 und einer Preßvorrichtung mit einem Paar Heizelektroden 7a und 7b. Die Aufspannvorrichtung 6 weist ein Rohrsystem auf, welches umfaßt einen Verbindungsabschnitt 6a, der hermetisch mit einem freien Ende des Gaseinfüllrohres 4 verbunden werden kann, einen Drahteinsetzabschnitt 6b zum hermetischen Einsetzen eines Silberlotdrahts 5, einen Verbindungsabschnitt 6c, der zum Entleeren des Innenraums der Baugruppe A an eine Vakuumvorrichtung (nicht dargestellt) angeschlossen werden kann, einen Gaseinfüllabschnitt 6d zum Einleiten eines inerten Gases in die Baugruppe A sowie ein Manometer 6e.The assembly A is mounted on a jig as shown in Fig. 1 to form a gas-fused discharge tube B as shown in Fig. 3. The jig consists of a jig 6 fixed to the workpiece and a pressing jig having a pair of heating electrodes 7a and 7b. The jig 6 has a pipe system which includes a connecting portion 6a which can be hermetically connected to a free end of the gas filling pipe 4, a wire inserting portion 6b for hermetically inserting a silver solder wire 5, a connecting portion 6c which can be connected to a vacuum device (not shown) for evacuating the interior of the assembly A, a gas filling portion 6d for introducing an inert gas into the assembly A, and a pressure gauge 6e.
Beim Herstellen der gasverschmolzenen Entladungsröhre B mittels der obigen Vorrichtung wird das freie Ende des Gaseinfüllrohres 4 der Baugruppe A zuerst mit dem Verbindungsabschnitt 6a verbunden, und anschließend wird der Silberlotdraht 5 durch den Drahteinsetzabschnitt 6b in das Gaseinfüllrohr 4 eingesetzt, und zwar bis zu einer Dichtungsposition, in der das Gaseinfüllrohr 4 abgedichtet werden soll. Danach wird der Drahteinsetzabschnitt 6b und der Gaseinfüllabschnitt 6d verschlossen, und das Innere der Baugruppe A wird mit Hilfe der Vakuumvorrichtung durch den Verbindungsabschnift 6c entleert. Anschließend wird der Verbindungsabschnitt 6c verschlossen und ein inertes Gas aus dem Gaseinfüllabschnitt 6d eingeleitet, bis ein vorgegebener Druck erreicht ist. Dann wird durch die Heizelektroden 7a und 7b das Gaseinfüllrohr 4 gepreßt und gleichzeitig der Silberlotdraht 5 geschmolzen. Daraufhin werden die Heizelektroden 7a und 7b voneinander entfernt, um das Lot des Drahtes 5 verfestigen zu lassen, wodurch der Abdichtvorgang der Baugruppe A beendet wird. Anschließend wird die Baugruppe A, die das abgedichtete Gas enthält, vom dem Verbindungsabschnitt 6a entfernt und das Gaseinfüllrohr 4 an einer Dichtungsposition 4' abgeschnitten, wie in Fig. 3 dargestellt. Somit entsteht die gasverschmolzene Entladungsröhre B, die durch ein verfestigtes Silberlot 5' abgedichtet wird, wie in Fig. 3 aufgezeigt.In manufacturing the gas-fused discharge tube B by the above device, the free end of the gas filling pipe 4 of the assembly A is first connected to the connecting portion 6a, and then the silver solder wire 5 is inserted into the gas filling pipe 4 through the wire inserting portion 6b to a sealing position where the gas filling pipe 4 is to be sealed. Thereafter, the wire inserting portion 6b and the gas filling portion 6d are closed, and the inside of the assembly A is evacuated through the connecting portion 6c by means of the vacuum device. Then, the connecting portion 6c is closed, and an inert gas is introduced from the gas filling portion 6d until a predetermined pressure is reached. Then, the gas filling pipe 4 is pressed by the heating electrodes 7a and 7b, and the silver solder wire 5 is melted at the same time. Then, the heating electrodes 7a and 7b are separated from each other to solidify the solder of the wire 5, thereby completing the sealing operation of the assembly A. Thereafter, the assembly A containing the sealed gas is removed from the connecting portion 6a, and the gas filling pipe 4 is cut off at a sealing position 4' as shown in Fig. 3. Thus, the gas-fused discharge tube B sealed by a solidified silver solder 5' as shown in Fig. 3 is formed.
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