<Desc/Clms Page number 1>
Netalldampfbogenlainpe.
EMI1.1
mengen an den einzelnen Elektroden herausbildet. Da das Metall auf dem Wege der Verdampfung und Kondensation während des Betriebes von einer Elektrode zur anderen gelangen kann, so gilt es diesen Vorgang so zu beeinflussen, dass der Verlust jeder Elektrode durch Verdampfung gleich dem Gewinn durch Kondensation wird. Da beide Anteile von der Temperatur des Elektrodenmetalles abhängen, so muss jeder Regulations-und Stabilisationsmeehanismus einen Zusammenhang zwischen Metallstand und Erhitzung bzw. Abkühlung des Polmetalles herstellen, u. zw. in dem Sinne, dass bei steigender Menge des Polmetalles entweder die Abkühlung verschlechtert oder aber die Erhitzung des Metalles erhöht wird. Der erste Weg wurde beschritten im D. R. P. Nr. 205 094 mit der Kathodenkapillare und im D. R. P.
Nr. 424 933 durch gute Wärmeisolation eines Abschnittes am Kathodenpolgefäss, in welchen das kathodische Quecksilber hineinragt. Der zweite Weg wurde beschritten im britischen Patent Nr. 21 834 durch eine Heizspirale, die um einen Teil des Kathodengefässes gelegt ist und in dessen heisse Zone das Kathodenmetall bei steigendem Niveau immer mehr hineingelangt. Im britischen Patent Nr. 21834 wurde ferner auch das Mittel verwendet, eine zusätzliche Heizung dadurch zu erzielen, dass beide Polgefässe nebeneinander gelegt werden. wodurch das Polmetall mit dem höherstehenden Niveau durch einen Abschnitt des Lichtbogens, der vor dem anderen Pol brennt, geheizt wird. Die Ausführung dieses Gedankens ist an spezielle Formen von Metalldampflampen gebunden, bei welchen die Polgefässe dicht beieinander liegen.
Gegenstand vorliegender Erfindung bilden nun Metalldampflampen, bei welchen an jedem Polgefäss durch zweckentsprechende Formung des Polgefässes und des von diesem Polgefäss ausgehendenTeiles des Leuchtrohres die Stabilität herbeiführende Verhältnisse geschaffen werden, unabhängig von Lage und Beschaffenheit der anderen Polgefässe. Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass ein Teil der Wärme, der in dem von einem Polgefäss ausgehenden Lichtbogenteil entwickelt wird, zu dem Metall dieses Poles zurückgeführjwird, wodurch dieses eine mit steigendem Stand immer stärker werdende Heizung erfährt. Die Wärme kann dem Polmetall zugeführt werden auf dem Wege der Wärmeleitung oder durch Strahlung, oder durch Kombination dieser Mittel.
Eine sehr einfache Ausführungsform des Erfindungsgedankens besteht in der Zuführung der Lichtbogenwärme zum Polmetall durch Vermittlung eines guten Wärmeleiters, beispielshalber eines gut leitenden Metalles. Als Beispiel sei angeführt der besonders einfache Fall, in dem das Polgefäss und das anschliessende Stück des Leuchtgefässes durch ein gerades, senkrecht stehendes Rohr, beispielshalber aus Quarz mit gleichmässig durchgehendem Querschnitt und gleichbleibender Wandstärke gebildet wird. (Fig. 1).
In diesem Falle kann die Stabilisierungsvorrichtung, gemäss der Erfindung, durch eine eng anliegende Manschette, beispielshalber aus Kupfer, gebildet werden, die um das Rohr gelegt wird in der Weise, dass die Manschette einen Teil des Polmetalles und einen Teil des Lichtbogens umschliesst. Wie nun eine einfache Rechnung zeigt, wird die durch die Manschette dem Polmetall zugeführte Wärme so lange anwachsen, bis das Polmetall zu einem Drittel bzw. bis zur Hälfte in die Manschette hineinragt.
Sorgt man dafür, dass dieses Niveau beim Kippen nicht zufällig überschritten werden kann, beispielshalber in der Weise, dass
<Desc/Clms Page number 2>
man die gesamte Metallfüllung genügend klein wählt, so wird also diese einfache Vorrichtung stets im Sinne einer Stabilisierung wirken,
Das angeführte Beispiel hat den Nachteil, dass durch die Manschette ein Teil des Lichtbogens abgedeckt, mithin die ausnutzbare Lichtmenge der Lampe vermindert wird. Aus diesem Grunde sind die
EMI2.1
Zwischenglied selber durchsichtig ist, beispielshalber ebenfalls aus Quarz besteht, In diesem Falle ist es aber erforderlich, den Lichtbogen selber nahe an das Polmetall heranzuführen, von welchem er ausgeht, denn das Wärmeleitungsvermögen von Quarz ist im Vergleich zu den Metallen klein.
Es muss also der Lichtbogen derart gekni, kt werden, dass ein Teil desselben in der Nähe desPolmetalles verläuft, vonwelchem das in Frage stehende Lichtbogenende ausgeht, und dass zwischen dem Lichtbogen und dem Metall nur eine Wandung aus Quarz oder aus einem ähnlichen Stoff besteht. Man erhält dann den Vorteil, dass die Wärmestrahlung des Lichtbogenteiles ohne Hindernis das Polmetall erreichen und dieses beheizen kann, u. zw. in dem Masse stärker als der Stand des Polmetalles. steigt. Die Ausführung dieses Gedankens zeigen die folgenden Abbildungen. In diesen wird entweder die mit der Wandung des Gefässes in Berührung stehende Oberfläche des Polmetalles oder die freie Oberfläche oder auch beide zugleich beheizt.
Die mit der Gefässwandung in Berührung stehende Oberfläche des Metalles wird beheizt in der Fig. 1. Das Polgefäss 1 steht unter ungefähr 45 zur Horizontalen geneigt, der anschliessende Teil 2 des Leuchtrohres steht vertikal. Das Polgefäss ist mit einem scharfem Knick an das Leuchtrohr herangebogen, es kann auch mit diesem verblasen werden, so dass eine gemeinsame Wandung 3 entsteht, die die Form eines Wehres hat (Fig. 2). Dieses Wehr kann, insbesondere bei Gefässen aus Quarz, auch besonders eingesetzt werden. Steigt nun das Polmetall an, so wird es an der immer länger werdenden Strecke orb von dem Lichtbogen durch die Wand hindurch kräftig beheizt, wodurch die Verdampfung stärker wird und das Niveau wieder sinkt.
Um den Lichtbogen zur Erzielung einer möglichst intensiven Heizung möglichst nahe an die Wandung des Polgefässes, zu drücken, kann die Eigenschaft des Lichtbogens, insbesondere des Lichtbogens in Hochdrucklampen, benutzt werden, dass er sich immer möglichst in die kürzeste Linie legt, wobei er aber bestrebt ist, sich von den kalten Wandungen fernzuhalten. Darum kann die Wandung des Polgefässes wie in Fig. 2 und 3 zweckmässig einen gewissen Winkel mit der Leuchtrohrachse bilden. Um den Bogen dem Wehr noch mehr zu nähern, wird die Gefässwand 5 wie in Fig. 4 eingebeult, wodurch der Bogen stark an das Polmetall gedrückt wird.
Die Ausführung des Erfindungsgedankens ist keineswegs an vertikal nach unten laufende Leuchtrohre gebunden. Wie in Fig. 5 und 9 zu sehen, kann die Leuchtrohrachse auch in einem spitzen Winkel nach unten oder auch ganz horizontal stehen. Hier tritt aber auch ein zweiter Effekt in Erscheinung, die Beheizung der freien Oberfläche des Polmetalles. Dieser Effekt wird fast ausschliesslich verwendet in der Ausführung des Polgefässes nach Fig. 6 und 7. Hier nähert sich ein immer grösser werdender Teil der freien Oberfläche immer mehr dem horizontalen Wehr. Dieses Wehr streckt den Lichtbogen und führt ihn an einer Strecke mehr oder wenige der Metalloberfläche parallel. Er hat zugleich auch den Vorteil, dass der Ansatzpunkt des Lichtbogens nicht nahe am Berührungspunkt zwischen Metall und Wandung liegt.
Erfahrungsgemäss scheiden sich nämlich an dieser Stelle auch aus weitgehend gereinigten Metallen fest an de Wand haftende Niederschläge aus. Es kann dann vorkommen, dass der Bogen sich an diesen Niederschlägen festbrennt und die Wand durchlöchert. Insbesondere die Kathodenansatzstelle ist bei den meisten Lampen verschmutzt. Die waagrechte Lage des Wehres ist aus folgenden Gesichtspunkten am vorteilhaftesten. Erhebt sich das Wehr gegen die Horizontale, so wird sie nur an der Kante vom Lichtbogen gestreift, zudem können kondensierte Queeksilbertröpfchen nicht gut zum Polgefäss zurückfliessen.
Ist es dagegen nach unten geneigt, so bildet sich unter Umständen bei steigendem Niveau ein abgeschlossener Hohlraum darunter und die Dampfblasen befreien sich daraus explosionsartig. Darum wählt man am besten ein waagrechtes, etwas keilförmiges Wehr. Wünscht man, dass die Stabilisierung bei einem bestimmten Niveau besonders scharf einsetzt so kann, man das Polgefäss unter dem Wehr mit einer Ausbuchtung versehen. Infolge dieser Massnahme steigt der beheizte Teil der Oberfläche bei Erreichung dieses Standes sehr scharf an. Um nicht nur die Strahlung, sondern auch die durch Wärmeleitung an das Wehr abgegebene Wärme des Lichtbogens auszunutzen, kann das Wehr, wie in Fig. 8, mit Zäpfchen aus Quarz, die. nach unten in die Bucht ragen, versehen werden, oder es kann auch die Bucht mit locker an das Wehr angesintertem Bruchquarz oder ähnlichem ausgefüllt werden.
In den Fig. 9 und 10 werden sowohl die freie wie die an der Wand anliegenden Oberflächen des Metalles beheizt.
Die Metalldampflampen, die mit Polgefässen nach den Fig. 1-10 ausgestattet sind, können auf verschiedenste Weise geformt sein. Es können offene oder auch geschlossene Lampen sein, die Zündung kann durch Verdrängung, durch Kippen oder durch Induktionsstoss erfolgen. Schliesslich können die Lampen für Gleich-oder Wechselstrom ausgeführt werden. Es genügt im allgemeinen eine Elektrode, am besten die Kathode mit der Stabilisierungsvorrichtung, gemäss der Erfindung auszurüsten, doch kann auch eine symmetrische Bauart bevorzugt werden.
Die Fig. 11-19 enthalten verschiedene Anwendungen der Erfindung für gesehlossene Metalldampflampen für Kipp-oder Induktionszündung für Gleichstrom.
<Desc/Clms Page number 3>
Die Lampe 11 besitzt ein Polgefäss nach den Fig. 2-4. Das Leuehtrohr ist gerade nach unten geführt und enthält den anderen Pol (Kathode zweckmässig oben, Anode unten). Die Lampe wird durch Kippen um 90 um die Achse X-X gezündnet. Damit beim Zurückkippen das obere Polgefäss nicht leerläuft, wird es zweckmässig in der-Kippriehtung etwas abgebogen.
Die Lampe 12 besitzt ein oder zwei Polgefässe nach Fig. 2-4 und ein U-förmig nach unten gebogenes Leuehtrohr. Sie wird durch Kippen um die Achse X-X gezündet. Es wird zu diesem Zwecke die Lampe erst entgegen der Uhrzeigerrichtung so weit geneigt, bis eine genügende Menge Quecksilber sieh im U-Rohr angesammelt hat. Dann wird die Lampe in der Uhrzeigerrichtung aufgerichtet. Das Metall läuft dann in feinem Strahl in beide Polgefässe zurück und bei dem Abreissen des Strahles an der möglichst scharfen Biegung des U-Rohres entsteht der Lichtbogen. Nun wird die Lampe in die Betriebsstellung zurückgeschwenkt.
Die Zündung gelingt schon bei kleinsten Quecksilbermengen, wenn die Polgefässe derart abgebogen werden wie bei Lampe 1. 3. Dann bildet sich an der Innenseite des Wehres eine Rinne, in welcher der Quecksilberstrahl, ohne zu zerreissen, in die Polgefässe abfliessen kann. Zweckmässig werden die Schenkel des U-Rohres ganz eng zusammengebogen, eventuell auch miteinander verblasen.
Die Anwendung der Lampe ist nicht an die senkrecht nach unten hängende Lage des U-Rohres geknüpft. Wie in Fig. 14 kann das U-Rohr auch unter einem spitzen Winkel zur Horizontalen geneigt sein.
Es werden dann zweckmässig Polgefässe nach Fig. 5 verwendet.
Wie Versuche zeigen, muss eine Ansammlung kondensierten Quecksilbers in dem unteren Teil des U-Rohres nicht befürchtet werden, wenn man durch verminderten Querschnitt des Leuchtrohres an dieser Stelle oder auch durch Verstärkung der Aussenwand dafür sorgt, dass diese Stelle genügend heiss bleibt, Bei mehr oder weniger aufrecht stehenden U-förmigen Leuchtgefässen, wie in Fig. 15 und 16, ge-. langen Polgefässe nach Fig. 6,7 oder 8 zur Anwendung. Diese Lampen werden zweckmässig entgegen der Uhrzeigerrichtung nach unten gekippt, bis genügend Quecksilber in das U-Rohr läuft. Ein Einsetzen des Bogens an den Einführungen ist nicht zu befürchten, da diese zuerst vom Metall entblösst werden. Dann wird die Lampe in die Betriebsstellung aufgerichtet.
Ähnlich erfolgt die Zündung bei den Lampen nach Fig. 17,18 und 19 mit waagrechter BetriebsStellung. Bei diesen kommen die Polgefässe9 oder 10 zur Anwendung, wobei die Polgefässe, wie in Fig. 18, auch geneigt ausgeführt werden können.
Mit den Polgefässen 9 oder 10 können auch Lampen gebaut werden, bei welchen die Zündung durch Schwenken um die horizontale Längsachse der Polgefässe erfolgt. Bei der Lampe in Fig. 20 ist das Leuchtrohr schwach V-förmig gebogen. Durch eine Drehung um etwa 90 um die Längsachse läuft das Metall im Leuchtrohr zusammen und trennt sich in der Mitte bei Zurückdrehung.
Das gleiche Prinzip kommt zur Anwendung in der Lampe in Fig. 21, die aussen die Form eines geraden Zylinders hat. Bei dieser besorgt eine V-förmig geführte Rinne oder Rippe das Zusammenfliessen des Metalles beim Kippen um die Längsachse, wie in den perspektivischen Figuren 22 und 23 dargestellt.
Als Beispiel für eine Wechselstromlampe ist in Fig. 24 eine geschlossene Lampe für Kippzündung dargestellt, die dadurch entsteht, dass in die Gleichstromlampe nach Fig. 11 eine Rippe eingefügt ist, die das ganze Leuchtrohr durchzieht. Sie findet ihre Fortsetzung in einer Scheidewand zwischen den beiden Anoden.
Fig. 25 zeigt eine Verdrängerlampe, die aus der Lampe Fig. 1. 5 in bekannter Weise durch Ansetzen zweier Steigrohre entsteht.
Als Vorzüge der Lampen sind zu nennen die grosse Variabilität der Lampenformen, die für alle Spezialzwecke geeignete Lampen zu konstruieren gestatten. Die meisten angegebenen Modelle sind sehr einfach herstellbar, besonders die Lampen 10, 1', 14 und 25, bei denen die Anwendung der Erfindung nur ein scharfes Umknicken der Rohre erfordert. Alle Lampen können so bemessen werden, dass fast die gesamte Oberfläche der Metallfüllung als Kühlfläche verwendet werden kann. Hieraus folgt für jede Leistung minimale Metallmenge und daraus wieder kurze Einbrenndauer. Die Oberfläche der Metallfüllung kann durch bekannte Kunstgriffe noch vergrössert werden. Die Bruchgefahr bei Transport wird insbesondere bei den Lampen mit Polgefäss nach Fig. 6-10 durch die stauende Wirkung des Wehres gegen Bewegungen der Metallmengen vermindert.
Die Einbrenndauer wird insbesondere bei Kipplampen noch durch folgenden Nebenumstand verkürzt : Die Metallfüllung und die Kühlung der Elektroden kann so dimensioniert werden, dass im stationären Zustand die zusätzliche Heizung durch den Lichtbogen gerade nicht in Erscheinung tritt. Beim Kippen entsteht nun durch die Zufälligkeiten der Kippbewegung immer eine kleine Abweichung der Niveaus von dem stationären Zustand. Die entsprechende Metallmenge erfährt nun während der Einbrenndauer eine kräftige zusätzliche Heizung, wodurch die Einbrennzeit verkürzt wird.
Schliesslich sei hervorgehoben, dass die U-förmigen Lampen 12 und 13 ihre Strahlen in einem weiten Umkreis ohne Schattenwirkung werfen, wodurch sie einen Vorzug vor allen bisher bekanntgewordenen Lampenkonstruktionen besitzen dürften.
Die bisher ausgeführten Versuche haben die Richtigkeit der Überlegungen bisher gut bestätigt.