Електрична лампа розжарювання загального призначення

1 Електрична лампа розжарювання загального призначення, що містить балон, всередині якого Цей винахід відноситься до електротехніки, а саме, до електричних ламп розжарення загального призначення ВІДОМІ електричні лампи розжарення загального призначення, що випускаються по ГОСТ 2239-79, головною частиною яких є тіло розжарення із вольфрамового дроту, звитого у вигляді спіралі (Справочная книга по светотехнике Под редакцией Ю Б Айзенберга М , Энергоатомиздат, 1983г, стр 54-66 - аналог) Спіраль фіксується за допомогою двох струмоподаючих електродів і декількох тримачів, які, в свою чергу, фіксуються за допомогою скляної ніжки лампи Ніжка герметично вварена в скляний балон, з якого відкачено повітря Вольфрам використовують як тіло розжарення, бо він має найвищу серед металів температуру плавлення (3410±25°С) й найменшу швидкість випаровування (107г/м2-с при 2727°С) Але розжарений вольфрам надзвичайно чутливий до залишків повітря в балоні лампи, перетворюючись в оксид вольфраму, який, швидко випаровуючись на стінки балона, знижує ДОВГОВІЧНІСТЬ горіння лампи При роботі спіралей в лампах має місце перетворення кристалічної структури вольфраму, тобто, його рекристалізація, внаслідок якої значно збільшується крихкість спіралі, що може призвести до її обриву (особливо, при вмиканні і вимиканні лампи) Крім того, при виготовленні вольфрамового на електродах і тримачах встановлено вольфрамове тіло розжарювання з нанесеним на нього шаром газопоглинача у вигляді сплаву тугоплавкого металу з металом підгрупи титану, яка відрізняється тим, що як тугоплавкий метал для сплаву газопоглинача взятий іридій 2 Електрична лампа за п 1 , яка відрізняється тим, що оптимальне відношення маси сплаву газопоглинача до загальної маси тіла розжарювання становить 1 % дроту на операціях витягування через алмазні філь'єри, відпалювання дроту в процесі волочіння, при електрохімічному травленні аквадагу, а також при навити спіралей і їх кріпленні до електродів виникають дефекти в вигляді поверхневих раковин, тріщин, розшарувань, в зоні яких через більш розвинуту поверхню і більшу густину струму розжарення відбувається найбільш інтенсивне випаровування і, природньо, перегрів вольфраму, що обмежує середній термін горіння ламп розжарювання загального призначення (в залежності від типу до 1,3-6 тис год) Найбільш близькою з технічної точки зору до пропонованої є обрана як прототип електрична лампа розжарення (патент Роси 2014668 СІ, МПК 5 HOIK 1/56, 15 06 94), що містить балон, всередині якого на електродах і тримачах встановлено вольфрамове тіло розжарення з нанесеним на нього газопоглиначем, в якості якого використано сплав нюбія з металом підгрупи титана, наприклад, цирконія, в ваговому співвідношенні 4 1 При цьому оптимальна маса газопоглинача складає 0,5% від маси тіла розжарення В ВІДОМІЙ лампі розжарювання дещо знижена інтенсивність взаємодії вольфраму з залишками кисню через поглинання його газопоглиначем Деякий вплив пропонований шар газопоглинача має на ефект затягування через змочування дефектних місць вольфрамової спіралі В результаті в прототипі досягнута більша ДОВГОВІЧНІСТЬ роботи лампи О 1 Ю 57174 Але відома лампа має наступні недоліки Сплавам нюбія властива низька СТІЙКІСТЬ проти окислення і проникнення кисню вглиб метала в умовах високих температур (див Тугоплавкие металлы и сплавы М , Энергоиздат, 1986 г, стр 203) Крім того сплави нюбія недостатньо механічно СТІЙКІ в них з'являються тріщини під дією внутрішніх напружень, виникаючих в процесі формування покриттів, а також при охолодженні внаслідок різниці в коефіцієнтах ЛІНІЙНОГО термічного розширення (там же, стр 211-212) Поряд з утворенням оксидів в сплавах нюбія виникає розчин кисню, що приводить до катастрофічного погіршення механічних властивостей сплаву (там же, стр 276) Конструкція і загальний принцип роботи заявляємої електричної лампи розжарення такі ж, що і в лампах - аналогах Оптимальне вагове відношення сплава іридію з цирконієм до тіла розжарення лампи було знайдено експериментальним шляхом При цьому дотримувались умови незмінності величини площі поперечного перерізу нитки розжарення (щоб не вносити змін в електричні параметри лампи) Для скорочення часу на проведення експерименту лампи випробовувались в форсованому режимі по електроживленню Результати випробовувань на час форсованої роботи ламп з різною товщиною нанесенного шару сплава приведені в таблиці Названі недоліки відомого технічного рішення не дозволяють радикально вирішити проблему забезпечення високої ДОВГОВІЧНОСТІ електричних ламп розжарення В основу винаходу покладена задача значного підвищення середнього терміну служби електричних ламп розжарення Поставлена задача вирішується тим, що в електричній лампі розжарення, що містить балон, всередині якого на електродах і тримачах встановлено вольфрамове тіло розжарення з нанесеним на нього шаром газопоглинача в вигляді сплава тугоплавкого метала з металом підгрупи титана, наприклад, цирконієм в ваговому співвідношенні 4 1, згідно винаходу, в якості тугоплавкого метала взятий іридій При цьому пропонується оптимальне вагове відношення сплава до тіла розжарювання в межах 1% Фізична суть винаходу полягає в тому, що іридій, по-перше, має більш високу температуру плавлення, ніж ніобій (2600°С проти 2460°С ВІДПОВІДНО), а, по-друге, маючи високий коефіцієнт поверхневої міграції, змочує і затягує тонким шаром нерівності поверхні, а, особливо, дефектні місця вольфрамової нитки розжарення Цим самим по суті усуваються дефектні ділянки на поверхні тіла розжарення (поверхневі раковини, тріщини, розшарування і т п) Поверхня тіла розжарення стає гладкою і полірованою Це зменшує імовірність локального перегоряння нитки розжарення Поряд з цим, іридій, дифундуючи в процесі роботи лампи розжарення по кордонам зерен вольфрама, що кристалізується, знижує швидкість їх росту і тим самим, підтримує стабільність механічних властивостей вольфрамової нитки більш довгий час Таблиця Комп'ютерна верстка Е Ярославцева Час форсованої роботи ламп розжарення з різною товщиною покриття вольфрамової нитки шаром сплаву Ir-Zr Вагове відношення шару сплава Ir-Zr Час форсованої № зразка до тіла розжарення, роботи, год 0 100 3 10 110 120 160 185 210 175 120 60 0,5% 150 0,2 0,5 0,75 1,0 "ел Відомий (аналог) 2 3 4 5 6 7 8 9 Відомий (прототип) З приведеної таблиці видно, що найбільш оптимальне відношення маси шару сплава Ir-Zr до загальної маси тіла розжарення становить 1% Спад ДОВГОВІЧНОСТІ після цієї величини обумовлений зменшенням вмісту вольфраму в ТІЛІ розжарення Технологія нанесення шару сплава на вольфрамову нитку розжарення може бути самою різною (наприклад, протягуванням вольфрамого дроту через розплав Ir-Zr, шляхом плазменого напилення, осадженням із газової фази, термічним напиленням, занурюванням вольфрамової спіралі в розплав сплаву і т п ) Підписано до друку 05 07 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна