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Schraubenförmige WolframleuchtMrper für elektrische Glühlampen und Verfahren zu
Die Glühlampentechnik hat aus verschiedenen Gründen ein Interesse daran, Leuchtkörper von besonders zusammengedrängter Form herzustellen. Bei diesen wird nämlich die Halterung vereinfacht, das Licht konzentriert und bei gasgefüllten Glühlampen der Wirkungsgrad erhöht.
Aus diesem Grunde ist es üblich, überall da, wo es auf eine Verkürzung des Leuchtkörpers ankommt, wie z. B. bei gasgefüllten Lampen, den Leuchtdraht schraubenförmig aufzuwickeln und den Kern der Schraube so gross zu wählen, als die Formbeständigkeit des Drahtes es gestattet. Besonders wichtig ist diese Verkürzung, d. h. das Verhältnis der eigentlichen Länge des gestreckten Leuchtdrahtes zu der in Erscheinung tretenden Länge des Schrauben körpers, also zur Längserstreckung der den Schraubenkörper umhüllenden Zylinderfläche (Hüllkörperlänge) bei dünndrähtigen Leuchtkörpern, da hier die Wärmeabgabe an das umgebende Gas vergleichsweise hohe Werte annimmt. Als besonders formbeständig haben sich solche schraubenförmige Wolframleuchtkörper erwiesen, die aus unverbogenen langen Kristallen bestehen.
Jedoch kann auch bei diesen Leuchtkörpern der Kerndurchmesser nur in beschränktem Masse gesteigert werden. Dies gilt insbesondere für dünndrähtige Schraubenleuchtkörper, beispielsweise solche, deren Drahtdurchmesser weniger als etwa 0, 025 MM beträgt ; bei ihnen liess sich bisher der Kerndurchmesser mit gutem Erfolg nur auf etwa das fünffache des Drahtdureh- messers steigern, da bei weiterer Vergrösserung des Kernes die Schraubenleuchtkörper unstabil werden und zum Durchhängen neigen.
Bei dem Leuchtkörper nach der Erfindung werden diese Nachteile vermieden. Es hat sich nämlich gezeigt, dass die Ursache der auftretenden Störungen darin zu suchen ist, dass die Ausbildung der unverbogenen langen Kristalle durch die bekannte Hitzebehandlung sich nicht mit genügender Sicherheit vollzieht, wenn der Kerndurchmesser des Schraubenleuchtkörpers zu gross gewählt ist.
Nach der Erfindung lässt sich ein weit grösserer Kerndurchmesser anwenden, ohne dass die Fähigkeit zur Ausbildung der unverbogenen langen Kristalle darunter leidet, sofern man bei der Formgebung des Leuchtkörpers dafür sorgt, dass der Leuchtdraht in kurzen Abständen Deformationsstellen aufweist, die beispielsweise durch Schlag-oder Druckwirkung erzeugt sein können. Zweckmässig bestehen die Deformationsstellen aus Stellen stärkerer Krümmung, die mit solchen schwächeren Krümmung, abwechseln. Die Deformationsstellen bzw. Stellen stärkerer Krümmung wirken bei der Hitzebehandlung des fertig geformten Schraubenleuchtkörpers als Keimstellen und begünstigen so den Eintritt der Kristallumwandlung, die sich in die benachbarten nicht oder ungenügend deformierten bzw. schwächer gekrümmten Stellen fortpflanzt.
Die Anordnung der Keimstellen in genügend kurzen Abständen bewirkt, dass die Entstehung der langen Kristalle mit Sicherheit über den ganzen Leuchtkörper erfolgt. Dabei erstrecken sich die einzelnen lückenlos aneinandergefügten Kristalle meist über eine grössere Anzahl von Keimstellen, bzw. über mehrere Schraubenwindungen, wie durch Anätzung und mikroskopische Betrachtung feststellbar ist,
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Zur Herstellung von Leuchtkörpern nach der Erfindung geht man zweckmässig von einem gezogenen, vorzugsweise mit dem üblichen Zusatz schwer schmelzbarer Oxyde wie Thoroxyd versehenen Wolframdraht aus, der vorerst in bekannter Weise bis zum beginnenden Zerfall der Faserstruktur fortlaufend erhitzt und darauf, wie ebenfalls bekannt, ein bis zwei Ziehstufe heruntergezogen worden ist.
In diesem Ausgangsdraht werden darauf erfindungsgemäss in kurzen
Abständen Deformationsstellen erzeugt, etwa dadurch, dass man über den Draht eine Riffel- walze laufen lässt oder dass man ihn durch ein kleines Schlagwerk hindurchbewegt. Der Draht wird alsdann auf einen zylindrischen Kern von z. B. 8-bis lOfachem Drahtdurchmesser auf- 7ewickelt. Die Deformationsstellen können aber auch während oder nach dem Wickeln des
Schraubenkörpers im Draht erzeugt werden.
Nach einer andern besonders zweckmässigen Ausführungsform wird der Ausgangsdraht auf einem solchen Kern aufgewickelt, durch den in den Drahtwindungen zwischen Stellen schwächerer Krümmung Stellen stärkerer Krümmung als Deformationsstellen erzeugt werden, beispielsweise, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, auf einen vierkantigen oder sechskantigen
Kern. Er legt sich hiebei um die Kanten des Kernes mit scharfer Krümmung, um die
Flächen desselben dagegen mit ganz geringer Krümmung oder sogar gradlinig herum. Der Kern kann aber auch eine andere Form erhalten, er kann z. B., wie in Fig. 3 und 4 dargestellt, nur an einer Stelle eine schärfere Krümmung aufweisen und in seinem übrigen Teil einen nahezu halbkreisförmigen Umfang haben.
An Stelle derartiger Profilkerne kann jedoch der
Kern auch, wie die Fig. 5-7 zeigen, aus zwei oder mehreren Drähten von gleichem oder verschiedenem Durchmesser bestehen. Gegebenenfalls können die den Kern bildenden Drähte auch, wie Fig. 8 zeigt, miteinander verdrillt sein.
Um in den Drahtwindungen miteinander abwechselnde Stellen stärkerer und schwächerer
Krümmung zu erzeugen, kann man auch den Ausgangsdraht zunächst auf einen runden Kern aufwickeln und die so entstandene Schraube nachträglich mit oder ohne Kern flachdrücken.
Nach der Formgebung wird der Leuchtkörper der bekannten, sich auf weit über 20000 C erstreckenden Hitzebehandlung unterworfen, durch die die lückenlos aneinandergefügten langen
Kristalle erzeugt werden. Letztere sind in ihrem kristallographischen Aufbau unverbogen, und zwar auch an deformierten Stellen, da die Kristalle unbeeinflusst durch die geometrische
Form des Körpers wachsen. Die Erhitzung des Leuchtkörpers kann sowohl durch einen hin- durchgeleiteten elektrischen Strom, als auch von aussen her, z. B. in einem geeigneten Rohr. ofen erfolgen.
Besteht der Kern aus Stahl oder Messing, so kann er vor Beginn der Hitzebehandlung entweder herausgezogen oder auch herausgeätzt werden. Findet dagegen ein Kern aus hitze- beständigem Material, etwa Wolfram Anwendung, so kann er auch nach der Hitzebehandlung aus der Schraube herausgezogen werden. Es ist auch möglich, den Leuchtkörper zusammen mit dem hitzebeständigen Kern nur etwa auf 1900 bis 20000 C zu erhitzen, den Kern sodann herauszuziehen und den Leuchtkörper schliesslich ohne Kern auf die Endtemperatur zu bringen.
Die Erhitzung des Leuchtkörpers nach Herausziehung des Kernes kann gegebenenfalls nach
Aufbringen des Leuchtkörpers auf das Fussgestell der Glühlampe vorgenommen werden, wo- durch eine Hilfshalterung bei der Hocherhitzung bzw. die Vorsehung eines besonderen Ofens erspart wird.
Wird ein profilierter Kern vor Erhitzung des Leuchtkörpers entfernt, z. B. herausgeätzt, - in diesem Fall verwendet man zweckmässig Messing-oder Stahldraht-so dreht sich die
Schraube, sobald sie nicht mehr vom Kern gehalten wird, ein wenig zurück, so dass die Zahl der Windungen nach der Entfernung des Kerns geringer wird. So wurde z. B. bei einer
Schraube, deren Kern, wie in Fig. 5 dargestellt, aus zwei aneinander gelegten Messingdrähten bestand (Drahtdurchmesser 0-023 MM, Durchmesser der Kerndrähte 0-09.'MM), beobachtet, dass die Zahl der Windungen sich um verringerte und dass an jeder Windung vorhandenen Krümmungsstellen gegen die entsprechenden Krümmungsstellen ihrer Nachbarwindungen um den vierzehnten Teil eines Kreisumfanges versetzt waren.
Dieses auffällige Verhalten ist aber für die Fertigstellung und die Verwendung des Leuchtkörpers ohne wesentliche Bedeutung.
Da bei der Herstellung der neuen Leuchtkörper der Kerndurchmesser der Schraube ganz beträchtlich erhöht werden kann, ohne dass die Kristallisationsfähigkeit des Drahtmaterials beeinträchtigt wird, so lässt sich die Hüllkörperlänge der schraubenförmigen Leuchtkörper, also deren in die Erscheinung tretende Länge beispielsweise auf den dritten Teil des bisher üblichen und sogar noch weiter herabsetzen.
PATENT-ANSPRÜCHE.
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Helical tungsten filament for electric light bulbs and procedures too
For various reasons, incandescent lamp technology has an interest in producing luminous bodies with a particularly compacted shape. With these, the holder is simplified, the light is concentrated and the efficiency of gas-filled incandescent lamps is increased.
For this reason, it is common wherever a shortening of the filament is important, such as B. with gas-filled lamps, wind the filament in a helical manner and choose the core of the screw as large as the dimensional stability of the wire allows. This shortening is particularly important; H. the ratio of the actual length of the stretched filament to the apparent length of the screw body, i.e. to the longitudinal extension of the cylinder surface surrounding the screw body (envelope length) in the case of thin-wire luminous bodies, since here the heat dissipation to the surrounding gas assumes comparatively high values. Screw-shaped tungsten luminaries that consist of unbent long crystals have proven to be particularly dimensionally stable.
However, even with these luminous bodies, the core diameter can only be increased to a limited extent. This applies in particular to thin-stranded screw filaments, for example those whose wire diameter is less than approximately 0.025 MM; With them, the core diameter has so far only been able to be increased to about five times the wire diameter with good success, since the screw filament becomes unstable and tends to sag if the core is enlarged further.
In the case of the luminous element according to the invention, these disadvantages are avoided. It has been shown that the cause of the malfunctions is to be found in the fact that the formation of the unbent long crystals through the known heat treatment does not take place with sufficient certainty if the core diameter of the screw filament is too large.
According to the invention, a much larger core diameter can be used without impairing the ability to form the unbent long crystals, provided that the shaping of the luminous element ensures that the luminous wire has deformation points at short intervals, for example due to impact or pressure can be generated. The deformation points expediently consist of points of greater curvature which alternate with such weaker curvature. The deformation points or points of greater curvature act as nucleation points during the heat treatment of the finished screw filament and thus promote the occurrence of the crystal transformation, which propagates into the adjacent non-deformed or insufficiently deformed or less curved points.
The arrangement of the nucleation sites at sufficiently short intervals ensures that the formation of the long crystals takes place over the entire luminous element. The individual, seamlessly joined crystals usually extend over a large number of nucleation sites or over several screw turns, as can be determined by etching and microscopic observation,
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For the production of luminous bodies according to the invention, one expediently starts from a drawn tungsten wire, preferably provided with the usual addition of hard-to-melt oxides such as thoroxide, which is initially continuously heated in a known manner until the fiber structure begins to break down and then, as is also known, an up to has been pulled down two drawing stages.
In this output wire, according to the invention, in short
Distances created deformation points, for example by running a corrugated roller over the wire or by moving it through a small hammer mechanism. The wire is then on a cylindrical core of z. B. 8 to 10 times the wire diameter wound. The deformation points can also occur during or after winding the
Screw body can be generated in the wire.
According to another particularly expedient embodiment, the output wire is wound on such a core, through which points of greater curvature than deformation points are generated in the wire windings between points of weaker curvature, for example, as shown in FIGS. 1 and 2, on a square or hexagonal
Core. It wraps itself around the edges of the nucleus with a sharp curvature, around the
Surfaces of the same, on the other hand, with very little curvature or even straight around. The core can also be given a different shape. B., as shown in Fig. 3 and 4, have a sharper curvature only at one point and have an almost semicircular circumference in its remaining part.
Instead of such profile cores, however, the
Core also, as FIGS. 5-7 show, consist of two or more wires of the same or different diameter. If necessary, the wires forming the core can also be twisted with one another, as FIG. 8 shows.
To make alternating places stronger and weaker in the wire windings
To create a curvature, the starting wire can first be wound onto a round core and the screw created in this way can then be flattened with or without a core.
After shaping, the luminous element is subjected to the well-known heat treatment, which extends to well over 20,000 C, through which the long and seamlessly joined together
Crystals are generated. The latter are unbent in their crystallographic structure, even at deformed places, since the crystals are unaffected by the geometric
Shape of body grow. The heating of the luminous element can be carried out either by an electrical current passed through or from the outside, e.g. B. in a suitable tube. oven.
If the core is made of steel or brass, it can either be pulled out or etched out before the start of the heat treatment. If, on the other hand, a core made of heat-resistant material, such as tungsten, is used, it can also be pulled out of the screw after the heat treatment. It is also possible to heat the luminous element together with the heat-resistant core only to around 1900 to 20,000 C, then pull out the core and finally bring the luminous element to the final temperature without the core.
The heating of the luminous element after the core has been pulled out can optionally after
The filament can be placed on the base of the incandescent lamp, which saves an auxiliary holder during high heating or the provision of a special furnace.
If a profiled core is removed before the filament is heated, e.g. B. etched out - in this case, brass or steel wire is expediently used - so it rotates
As soon as it is no longer held by the core, screw it back a little so that the number of turns decreases after the core is removed. So was z. B. at a
Screw, the core of which, as shown in FIG. 5, consisted of two brass wires laid next to one another (wire diameter 0-023 MM, diameter of the core wires 0-09 mm), observed that the number of turns decreased by and that on each Winding existing points of curvature were offset against the corresponding points of curvature of their neighboring turns by the fourteenth part of a circumference.
However, this conspicuous behavior is of no essential importance for the completion and use of the luminous element.
Since the core diameter of the screw can be increased considerably during the manufacture of the new luminous element without impairing the ability of the wire material to crystallize, the length of the enveloping body of the helical luminous element, i.e. the length that appears, can be reduced to, for example, the third part of the previously usual and reduce it even further.
PATENT CLAIMS.
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