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Hochdruckquarzlampe.
Durch die Patentschrift Nr. 38225 ist es bekannt geworden, dass der für die Kerzenstärke erforderliche Wattverbrauch der Quarzlampe bei Überschreitung einer bestimmten Belastung bzw. spezifischen
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gewisse Grenze, die schon aus praktische ! ;' Gründen nicht überschritten werden kann, weil bei dieser Belastung bereits eine Temperatur im Innern des Leuchtrohres entsteht, bei der sich dieses dauernd in dunkler Rotglut befindet. Bei weiterer Erhöhung der Innentemperatur würde das Leuchtrohr an den
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der Temperatur ansteigt, leicht aufgeblasen werden können. Man hat sich daher mit gegebenen Werten der Lichtstärke oder Ökonomie bisher abfinden müssen.
Die Erfindung gibt nun ein Mittel an die Hand, die elektrische Belastung der Lampe erheblich über die bisher gebotene Grenze zu steigern, ohne dass Nachteile für den praktischen Betrieb der Lampe auftreten. Die neue Quarzlampe arbeitet einerseits mit unmittelbarer Wasserkühlung für das Leuchtrohr und die Polgefässe, anderseits ist die Dicke der Wand so weit verstärkt, dass sich im Innern die dem besonders hohen Dampfdruck entsprechende sehr hohe Temperatur trotz der Wasserkühlung dauernd aufrechterhalten lässt.
Die Wasserkühlung der Quarzlampe ist an sich bekannt. Als Mittel zur Steigerung der elektrischen Belastung kam sie jedoch nicht in Betracht, weil sie nach allen bisherigen Erfahrungen eine entgegen-
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getrennten Quarzmantel zu umgeben ; allein man war auch dann keineswegs in der Lage, die bei Luftkühlung erreichbaren Werte noch zu überschreiten, ganz abgesehen von dem Übelstand, dass der Glasmantel im Betriebe an den Ansatzstellen gewöhnlich zersprang.
Es wurde nun aber gefunden, dass man bei einem vom Kühlwasser umspülten Leuchtrohr, wenn man dessen Wandstärke mehr und mehr vergrössert, schliesslich zu Verhältnissen gelangt, bei denen der Brenner trotz der äusseren Wasserkühlung den hohen Innendruek behält, ja sogar mit noch wesentlich gesteigertem Druck betrieben werden kann, ohne dass schädliche Veränderungen an der Form des Brenners oder an der Beschaffenheit seines Materials möglich sind. Man kann auf diese Weise eine bedeutend höhere Lichtstärke bei erheblich geringerem Wattverbraueh für die Kerzeneinheit erzielen.
Es ist zweckmässig, zugleich mit der Vergrösserung der Wandstärke des Leuchtrohres eine Verringerung seiner lichten Weite vorzunehmen, weil andernfalls die für die Aufrechterhaltung der Temperatur erforderliche Wandstärke Abmessungen annehmen kann, die praktisch schwer zu verwirklichen sind.
Je geringer die lichte Weite ist, desto weniger gross braucht auch die Verstärkung der Leuchtrohrwandung
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kleiner ist. Man kann mit der Verringerung der lichten Weite so weit gehen, dass diese dem scheinbaren Durchmesser des Lichtbogens ungefähr gleichkommt. Letzterer beträgt bei Lampen kleinerer Leistung etwa 4 mm, während er bei Lampen für sehr grosse Leistungen bis auf etwa 6 mm zunehmen kann. Es ist gefunden worden, dass bei Lampen kleinerer Leistung, bei denen also die lichte Weite am besten gleich nur 4 mm gemacht wird, die Wandstärke des Leuchtrohres ungefähr gleich der lichten Weite zu wählen ist, wenn der oben angegebene Betriebszustand erreicht werden soll.
In diesem Falle beträgt also die lichte Weite der neuen Lampe etwa 4 mm anstatt 13 mm wie bei den bisherigen Ausführungen, während die Wandstärke, die früher 1'5 mm betrug, auf etwa 4-5 mm vergrössert ist. Bei grösseren Brennern von 2-3 KW-Leistung und mehr werden diese für kleinere Brenner als Beispiel angegebenen Masse im gegenseitigen Verhältnis natürlich geändert werden müssen, da die Oberflächenkühlung und das vom inneren Volumen abhängige Wärmeabfuhrerfordernis in verschiedener Potenz wachsen.
Infolge der unmittelbaren Flüssigkeitskühlung lässt sich die elektrische Belastung, ohne dass Erweichen oder Zerspringen der Quarzwandung eintritt, so hoch treiben, dass die Innenschicht der Wandung bereits in helle Rotglut übergeht, während die Aussenschicht doch verhältnismässig kühl bleibt, entsprechend der Temperatur, welche das Flüssigkeitsbad besitzt. Infolgedessen bleibt auch die mittlere Wandungstemperatur so niedrig, dass ein Erweichen des Quarzmaterials oder auch nur das bei. übermässiger Erhitzung auftretende Verschwinden der Transparenz nicht möglich ist.
Mit der Erzielung einer günstigeren Lichtökonomie und der Ersparnis des Aussenmantels bei der Verwendung des Brenners für Tauchlampen (wie sie für Sterilisationszwecke, für Unterwasserbeleuchtung usw. in Betracht kommen) sind indessen die Vorzüge des Erfindungsgegenstandes noch keineswegs erschöpft. Ein weiterer Vorteil liegt in der weisseren Färbung des Lichtes und in dem stärkeren Hervortreten des kontinuierlichen Spektrums gegenüber dem Linienspektrum, wodurch-abgesehen von der erheblich verstärkten Ultraviolettwirkung-das Spektrum der Quarzlampe demjenigen der Sonne ähnlicher wird (vgl.
hiezu Photometrische und spektralphotometrische Messungen am Qaecksilberlichtbogen bei hohem Dampfdruck"von Küch und Retschinsky in den Annalen der Physik 1906, Bd. 20, Seite 563).
Im Gegensatz zu allen übrigen Bogenlampen u. zw. infolge des hohen Dampfdruckes,, kann auch der Vorschaltwiderstand erheblich vermindert werden, etwa auf Vernichtung von nur 5% der Netzspannung ; es gelingt sogar, den Quarzbrenner nach der Erfindung ganz ohne Vorschaltwiderstand, also mit Ausnutzung der vollen Netzspannung, anstandslos in Betrieb zu halten.
Ein weiterer bedeutsamer Vorteil ist die unbeschränkte Bewegbarkeit des neuen Q, larzbrenners.
Der hohe Dampfdruck im Leuchtrohr bewirkt, dass das Quecksilber in den Polgefässen besser fest-
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bei den bisher gebräuchlichen Hochdruckbrennern das dauernde Verbleiben in der normalen Lage eine Hauptbedingung für einwandfreien Betrieb war. Auch die etwaige Verringerung der lichten Weite des Leuchtrohres wirkt im gleichen Sinne günstig.
Letztere Massnahme bringt überdies noch weitere Vorteile mit sich. Da in dem verengten Leuchtrohr schon ein äusserst dünner Qùecksilberfaden genügt, um die Zündung zu bewirken, so lässt sich auch die für den praktischen Betrieb erforderliche Qllecksilberl11enge in bisher unerreichter Weise herabsetzen. Hiedurch werden einerseits dil1 Herstellungskosten erheblich vermindert, anderseits ist ein fast sofortiges"Einbrennen"erreichbar, d. h. die neue Lampe erreicht in weniger als 20 Sekunden ihre volle Spannung und Helligkeit.
Schliesslich ergibt sieh bei dem neuen Brenner noch eine erheblich erhöhte Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Verletzung, einmal zufolge der stärkeren Quarzwandung, sodann zufolge der Verringerung der Queeksilbermasse. Die bei den gebräuchlichen Brennern bestehende Gefahr von Brüchen
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PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Hochdruckquarzlampe, dadurch gekennzeichnet, dass, um einen Betrieb der Lampe mit einem inneren Dampfdruck bis zu mehreren Atmosphären zu ermöglichen, sowohl die Polgefässe als auch das Leuchtrohr eine unmittelbare Wasserkühlung besitzen und die Wandstärke des Leuchtrohres so gross (z. B. auf 4 mm oder mehr) bemessen ist, dass sich die dem hohen Dampfdruck entsprechende hohe Temperatur trotz der Wasserkühlung dauernd aufrecht erhalten lässt.
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