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Geschlossene Metalldampflampe.
Bei offenen Quecksilberdampflampen ist es bekannt, den Lampenkörper, der symmetrisch gestaltet ist, mit einer, seinen mittleren Teil der Länge nach in zwei Hälften teilenden Scheidewand zu versehen, so dass Wärme von dem Anoden quecksilber durch Wärmeleitung und, wie angenommen wurde, auch von der Anodenseite des Lichtbogens durch Wärmestrahlung auf das Kathodenqueeksilber übergehen
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heisse, den Lichtbogen bildende Metalldampf ihre Wärme an das kältere Kathodenmetall abzugeben.
Da dieses Bestreben unter sonst gleichen Umständen bei dem Metalldampf des Lichtbogens wegen seiner hohen Temperatur und der mit seiner absoluten Temperatur rasch ansteigenden Energiemenge der von ihm ausgehenden Wärmestrahlung grösser als bei dem Wärme merklich nur durch Leitung abzugeben fähigen Anodenmetall ist, sucht der Metalldampf des Lichtbogens-abgesehen von der durch ihn in seiner Längsrichtung stattfindenden Wärmeleitung zum Kathodenmetall-in solchen Metalldampflampen mit Scheidewand auch an der Wärmeübertragung auf das Kathodenmetall durch die Scheidewand hindurch in so weitgehendem Masse, teilzunehmen, als die Menge des vorhandenen Anodenmetalles es ihm ermöglicht.
Ist, wie bei den offenen Quecksilberdampflampen, die Elektrodenmetallmenge gross, so kann demnach, da dabei der-das Wandern von Elektrodenmetall mittels Verdampfung (an der Anode) und Kondensation (an der Kathode) begrenzende-Wärmeausgleich in der Hauptsache bereits durch die mittels Wärmeleitung erfolgende Wärmeabgabe des Anodenmetalls erfolgt, der Metalldampf des Lichtbogens keinen hinreichend grossen Niveauunterschied der Elektrodenmetallmengen beiderseits der Scheidewand verursachen, um seine Heizwirkung auf dem Wege durch die Scheidewand hindurch merklich ausüben zu können.
Gemäss der Erfindung erfolgt im Gegensatz hiezu bei geschlossenen Metalldampflampen mit Längsscheidewand die Wärmeübertragung durch die Scheidewand auf das Kathodenmetall mindestens zum wesentlichen Teil durch den Metalldampf des Lichtbogens.
Hiezu kann der Füllungsgrad, das ist das Verhältnis der Elektrodenmetallmenge zum Rauminhalt der Lampe-an der Anodenseite, oder an dieser und auch an der Kathodenseite-so klein gewählt werden, dass-auch bei symmetrischen Lampenkörper - der Metalldampr des Lichtbogens einen hinreichend grossen Unterschied in der Grösse der Berührungsflächen der beiden Elektrodenmetallmengen mit der Scheidewand zu verursachen vermag, um seinerseits mindestens einen wesentlichen Teil der durch die Scheidewand hindurch stattfindenden Wärmeübertragung übernehmen zu können.
Durch den geringen Füllungsgrad der neuen Metalldampflampe ist eine wesentliche Ersparnis an Elektrodenmetall bedingt, was nicht nur die Herstellung der Lampen verbilligt, sondern auch eine Beschädigung der Lampen durch das beim Transport gegen die Lampenwandung schlagend flüssige Elektrodenmetall in weitgehendem Masse verhindert. Ausserdem bietet der geringe Füllungsgrad die Gewähr dafür, dass keine umfangreiche gegenseitige Bespuiung der einzelnen ElektrodenmetalImengen
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Die neue Lampe kann, wie der Versuch bestätigt, lange Zeit (mehrere tausend Stunden) hindurch ununterbrochen betrieben werden, ohne dass ihre elektrischen Betriebsbedingungen und ihre Strahlungabgabe sich merklich ändern.
Die neue Lampe weist ferner folgende Vorteile auf :
Ihre Bauart ist einfach und wohlfeil und die erforderliche Elektrodenmetallmenge so gering, dass die betriebsfertige Lampe ohne Bruchgefahr transportiert werden kann, während anderseits die Evakuierung durch die Kleinheit des zu evakuierenden Raumes wesentlich erleichtert wird. Der Wirkungsgrad ist infolge der Vermeidung grosser Metallmengen und der damit verbundenen Wärmeverluste günstig.
Die Einbrenndauer kann innerhalb weiter Grenzen verändert werden, welche diejenigen der bekannten Metalldampflampen wesentlich überschreiten. Die neue Lampe brennt ruhig und sicher sowohl bei Niederdruck als auch bei Hochdruck und ist gegenüber Belastungssehwankungen unempfindlich. Ihre gedrungene Form, insbesondere die Rohrform, ermöglicht eine nach allen Richtungen grosse Strahlungsintensität ohne störende Schattenbildung.
Das Leuchtrohr kann beliebig gestaltet sein, obgleich die Rohiform vorzuziehen ist. Auch Rohre von beliebig gekrümmter Form können Verwendung finden. Bei Verwendung von Flüssigkeitskühlung kann der Kühlmantel des Leuchtrohres derart ausgebildet sein, dass an einer bestimmten Stelle der oberhalb der Anode befindlichen Leuchtrohrwandung, vorzugsweise in der Nähe des Scheitels, der Metalldampf sich kondensiert und zur Anode zurückfliesst. Hierdurch kann ebenfalls die Metallwanderung zur Kathode verhindert werden.
Will man die neue Lampe so ausbilden, dass sie mit Wechselstrom betrieben werden kann, so kommt es darauf an, die Gefahr von Kurzschluss zwischen den mindestens zwei Anoden zu vermeiden.
Zu diesem Zweck kann die neue Lampe so ausgebildet werden, dass beim Kippen lediglich das Metall aus einem einzigen Anodenraum längs der Scheidewand fliesst, um sich mit dem in gleicher Richtung fliessenden Kathodenmetall am Ende der Scheidewand unter Kurzsehlussbildung zu vereinigen. Die andern Anodenräume werden mit einer Stauvorrichtung versehen, welche das Ausfliessen des Quecksilbers verhindert. Bei der Ausbildung und Anordnung dieser Stauvorriehtung ist es von Wichtigkeit, dass wenigstens der Metalldampf des einen von den Lichtbogen in den Anodenräumen die gemeinsame kältere Kathode so hoch erhitzen kann, dass eine Metallwanderung vermieden wird. Besonders vorteilhaft ist aber eine Anordnung, bei welcher sämtliche Anodenräume unmittelbar an den gemeinsamen Kathodenraum angrenzen.
Man kann aber auch das Ausfliessen des Metalles aus den Anodenräumen zwar zulassen, aber durch geeignete Wehre am oberen Teil des Kathodenraumes ein Zusammenfliessen verhindern. Diese Wehre können in Form von innen aufgesetzten Längsrippen oder zweckmässig gestalteten Einbuchtungen des Leuchtrohres ausgebildet sein.
Bei der neuen Wechselstromlampe ist das am einen Ende geschlossene und zweckmässig zylindrische Leuchtrohr durch eine Längsscheidewand bis nahe an seinen Scheitel in zwei Kammern unterteilt, deren kleinere als Kathodenraum dient. Die grössere Kammer dient zur Aufnahme der Anoden und der Stauvorrichtungen. Leuchtrohr, Zwischenwand, Stauvorrichtungen und Wehre werden zweckmässig aus Quarzglas hergestellt und miteinander verschmolzen.
Die Fig. 3,4 und 5 zeigen in schematischer Darstellung eine Ausführungsform der neuen Wechselstromlampe in Vorderansicht bzw. in Seitenansicht nebst Grundriss und in waagrechter Kippstellung (wobei in gestrichelten Linien das Niveau des Kathodenmetailes veranschaulicht ist).
Der Lampenkörper c enthält ausser der Scheidewand d die Stauvorrichtung e. Von den Strom-
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Die Fig. 6,7 und 8 zeigen je in Seitenansicht und Grundriss drei andere Ausführungsformen der Weehselstromlampe. Wie in der Fig. 7 und 8 im Grundriss bei i angedeutet ist, können in diesen nach beiden Seiten kippbaren Ausführungsformen die Stromzuführungen auf dem Boden des Polgefässes in solcher Richtung entlang geführt werden, dass beim Kippen stets der Kontakt mit dem Elektrodenmetall aufrecht erhalten bleibt.
Die Fig. 9 und 10 7eigen im Grundriss bzw. im Querschnitt längs der Oberkante der Scheidewände eine Ausführungsform der Wechselstromlampe mit Längswehr im Kathodenraum, wobei zwei Anodenräume symmetrisch xu diesem und durch parallele Seheidewände von ihm getrennt angeordnet sind.
Die Fig. 11,12 und 13 zeigen im Grundriss bzw. in zwei Querschnitten eine andere Ausführungsform der Wechselstromlampe mit Längswehr im Kathodenraum. Kathodenraum und Anodenräume sind durch sternförmig zusammenlaufende Scheidewände voneinander getrennt.
Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 9-13 wird beim Kippen Kurzschluss zwischen den Anoden durch besondere Wehre k verhindert, die beispielsweise in Gestalt von Einbuchtungen des Leuchtrohres oder von aufgesetzten Rippen od. dgl. in der Kathodenkammer, vorzugsweise an deren oberen Ende, ausgeführt sein können. Beim Kippen entsteht dann zwischen der Kathode und jeder Anode Kurzschluss. Mit welcher Anode die Zündung erfolgt, hängt von der Richtung und Grösse der jeweiligen Weehselspannung ab.
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Die Scheidewände zwischen den Anodenräumen brauchen bei diesen Ausführungsformen nicht so hoch wie die Kathodenwände geführt zu werden ; der Wechselstromlichtbogen durchläuft dann mit dem grössten Teil seiner Länge stets denselben Weg und biegt erst kurz oberhalb der niedrigen Anodenscheidewand zu der jeweiligen Anode ab.
Zur Erleichterung des Überganges der Entladung von der Zündanode auf das in der Stauvorrieh- tung befindliche Metall kann die Wand der letzteren in bekannter Weise mit Löchern oder Darchbrechungen versehen sein, die so klein sind, dass ein Austritt des flüssigen Metalles, dank seiner grossen Oberflächenspannung, nicht möglich ist.
Die neue Wechselstromlampe kann auch mit Gleichstrom betrieben werden, wozu etwa die Anoden von aussen miteinander verbunden und gemeinsam an die positiven Klemmen der Gleiehstromquelle angelegt werden.
Ist die neue Lampe mit Flüssigkeitskühlung versehen oder kommt sie aus sonstigen Gründen, etwa zwecks Sterilisation einer Flüssigkeit durch die von der Lampe ausgehenden Strahlen mit Flüssigkeit in Berührung, so kann die Einrichtung auch so getroffen werden, dass die den Temperaturunterschied der Elektrodenmetallmengen vermindernde Wirkung des den Lichtbogen bildenden Metalldampfes durch die Kühlwirkung der Flüssigkeit noch unterstützt und damit der Fortschritt, den, wie im Vorstehenden gezeigt ist, die neue Lampe herbeiführt, noch verstärkt wird.
Dies kann, wie es in einem Ausführungsbeispiel in der Fig. 14 im Längsschnitt schematisch dargestellt ist, dadurch erreicht werden, dass die Lampe, wie es an sich bekannt ist, mit einem wärmeisolierenden Mantel, beispielsweise einer die Lampenwandung verstärkenden Quarzsehicht 1 versehen wird, die jedoch nicht nur, wie bei bekannten Lampen, das Leuchtrohr umhüllt, sondern in den Bereich der Elek-
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Die Kühlflüssigkeit oder die zwecks Sterilisation od. dgl. zu bestrahlende Flüssigkeit, die, wie in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 14, durch die Bohrung 2, 3 des hohen Drehzapfens 4 des Trägers der Lampe, durch das Gefäss 5 und durch den Zwischenraum 6 zwischen der Lampe und dem Gehäuse 7 hindurch-und mittels des Stutzens 8 abgeleitet wird, vermag dann nur die nicht von dem Mantel 1 bedeckten Teile der Elektrodenmetallmengen zu kühlen, während das von dem Mantel bedeckte Elektrodenmetall ungekühlt bleibt und sich deshalb mehr erwärmt, als das durch die Flüssigkeit gekühlte Elektroden-, etwa das Anodenmetall.
Der auf diese Weise bewirkte Temperaturausgleich lässt sich verschieden wirksam gestalten, je nach dem Masse, in welchem das Elektrodenmetall durch den Mantel 1 vor der kühlenden Wirkung der Flüssigkeit bewahrt bzw. ihr ausgesetzt wird, also je nach dem, wie weit der Kühlmantel. 1 den von dem Elektrodenmetall erfüllten Teil der Lampe bedeckt oder auch, bei gegebener Bedeckung der Lampe durch den Mantel, je nach dem Füllungsgrad der Lampe.
Die neue Lampe lässt sich, mit einem, mindestens das Leuchtrohr vor unerwünschter Abkühlung schützenden, wärmeisolierenden Mantel umgeben, auch zu einer vorteilhaften Quelle nur ultravioletten Lichtes ausbilden, wie es in zwei Ausführungsbeispielen in den Fig. 15 und 16 im Längsschnitt schematisch dargestellt ist.
Das von dem wärmeisolierenden Mantel 10 umgebene Leuchtrohr 11 der zylindrischen Lampe ist im Abstand durch ein der Form des Leuchtrohres entsprechendes Filterrohr 12 umhüllt, das, wie beispielsweise das Schwarzuviolglas, sichtbare Strahlen ganz oder fast völlig abhält und ultraviolette Strahlen hindurchlässt. Zwecks Kühlung des gegen hohe Temperaturen empfindlichen Filterrohres kann dieses, wie die Fig. 15 und 16 es zeigen, entweder auf seiner Innenseite (Fig. 15) oder auf seiner Aussenseite (Fig. 16) durch strömende Kühlflüssigkeit bespült werden.
Wegen der von der neuen Lampe infolge der Art ihrer Lichtbogenführung erzeugten bedeutenden Flächenhelligkeit und der, mit Ausnahme der Unterseite, nach allen Richtungen ausgehenden ultravioletten Strahlung von grosser Intensität und Reichweite, eignet sich die so ausgestattete Lampe auch besonders gut zur Erzeugung von Fluoreszenzeffekten unter solchen örtlichen Verhältnissen, unter denen bisher an die Anwendung ultravioletter Bestrahlung nicht gedacht werden konnte, so etwa für Schaufenster, zur Bestrahlung von Reklameflächen u. dgl. Die Kühlflüssigkeit kann, wie es in manchen Fällen erwünscht ist, auch ihrerseits durch entsprechende Beimengungen dazu verwendet werden, um Strahlenfilterwirkung auszuüben.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Geschlossene Metalldampflampe mit Längsscheidewand, dadurch gekennzeichnet, dass der den Lichtbogen bildende Metalldampf einen wesentlichen Teil der durch die Scheidewand hindurch stattfindenden Wärmeübertragung auf das Kathodenmetall übernimmt, wobei die wesentliche Wärmeübertragung des Metalldampfes durch geringen Füllungsgrad des Innenraumes der Lampe oder durch entsprechend Gestaltung der Polgeiässe oder sowohl durch den geringen Füllungsgrad als auch durch die
Gestaltung der Polgefässe zustandekommt.