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Verfahren zur Herstellung von Glühkörpern aus Kristalldraht oder-faden.
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Leuehtkörper verwendet wurde, geht man neuerdings dazu über, Leuchtkörper mit Kristallstruktur, sogenannter Lang-oder Einkristallstruktur anzuwenden. Vorzüge bei der Verwendung solcher Leueht- körper sind ihre besonders günstigen elektrischen Eigenschaften. Der innere elektrische Widerstand
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dichter und dadurch bedeutend widerstandsfähiger gegenüber den Einwirkungen des elektrischen Stromes ist.
Tatsächlich treten auch Rekristallisationserseheinungen, die bei den eine Faserstruktur besitzenden Wolframfäden beobachtet worden sind und zu einer Zerstörung der mechanischen Festigkeit führen,
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Formveränderung aufweisen, als solche, die aus dem gleichen Material, aber in Faserstruktur bestehen. So kann man 1 cm dicke Einkristall-Metallkupferstäbe mit der Hand biegen, während dieses mit den gleichen Stäben, die Faserstruktur besitzen, nicht möglich ist.
Daraus hat man gemäss der Erfindung gefolgert, dass die Verbindung der günstigsten elektrischen Eigenschaften der Ein-oder Langkristallstruktur mit der hohen mechanischen Festigkeit der Faser- struktur einen Leuehtkörper ergeben muss, der höchsten Anforderungen entspricht. Man hat früher schon versucht, formierte Ein1. ! istalldrähte zu wickeln, diese Versuche haben jedoch zu keinem Erfolg geführt. Die Kristallgitter zeigten das Bestreben, den durch das Wickeln geänderten Gleichgewichts- zustand wieder herzustellen und in die alte gestreckte Form zurückzukehren. Dieses führte zu den bekannten Verzernmgserscheinungen der Schraubenform in den Glühlampen während ihrer Brennzeit.
Hingegen muss man gemäss der Erfindung, um einen Leuchtkörper zu erhalten, der die elektrischen Eigenschaften der Ein-oder Langkristallstruktur und die mechanische Festigkeit der Faserstruktur besitzt, fertig formierten Ein-oder Langkristalldraht so weit verbiegen, bis irreversible Veränderung im Gitterbau oder teilweiser Kornzerfall eintritt. Die so behandelten Ein-oder Langkristalle erhalten dabei eine sehr grosse Stabilität (Verfestigung).
Wenn auch die Verfestigung von Einkristallen von Kupfer und Zinn durch Verbiegung bekannt, u. zw. nur rein wissenschaftlich festgestellt, aber nicht irgendwie praktisch verwertbar ist, so ist nicht bekannt, dass Wolframein-oder-langkristall, wenn es über seine ganze Länge oder an einzelnen Stellen verfestigt wird, eine so grosse Stabilität erhält, dass Verzerrungs-
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nicht eintreten. Gemäss der Erfindung kann man eine Verfestigung von fertig formieren Ein-oder Langkristallfäden dann erreichen, wenn man den Kristall über einen solchen Dorn biegt, dass an der Biegung an einzelnen Stellen oder über seine ganze Länge teilweiser Kornzerfall eingetreten ist.
Untersucht man eine solche Biegestelle, so findet man, dass der Querschnitt äusserst inhomogen beansprucht ist und insbesondere die Spannungsverteilung im Querschnitt längs einem Durchmesser bzw. zu diesem parallelen Sehnen senkrecht zur neutralen Zone von einem positiven (Druck-) Maximum fallend, in der neutralen Zone den Wert Null erreichen und dann fallend bis zu einem negativen (Zug-) Maximum verläuft.
Es sind also die äussersten und die innersten Lamellen des Drahtes, in die man sich denselben parallel zur neutralen Zone bei der Biegung zerlegt denken kann, sehr hoch beansprucht.
Die röntgenographischen Untersuchungen zahlreicher geglühter und ungeglühter Drahtproben an deformierten und undeformierten Stellen ergaben, dass in ersteren sowohl teilweise Kornzerfall als auch Anzeichen für eine Deformation des Wolframgitters aufgetreten waren (Aufspalteffekte). Weiter konnte der gleiche Zerfall des Ein-oder Langkristalles an den Hauptdeformationsstellen dadurch bewiesen werden, dass man in bekannter Weise nach vorhergegangenem Anschleifen Ätzungen an einzelnen Stücken vornahm und dieselben mikroskopisch untersuchte.
Sollten nun Ein-oder Langkristallfäden mit kleinem Durchmesser von z. B. 0'03 mu verfestigt werden, so müssen naturgemäss die Biegungsradien sehr klein gewählt werden ; man muss einen Dorn von zirka 0'05 mm KrÜmmungsradius verwenden. Man erhält aber damit, wenn man einen Dorn von kreisförmigem Querschnitt nimmt, einen Leuehtkörper von einer solchen Länge, dass dessen Verwendung in gasgefüllten Glühlampen infolge der grossen Wärme-und Konvektionsverluste unmöglich ist. Da aber nur die Grösse der Deformationen an einzelnen Biegungen massgebend für die Verfestigung ist, kann man solche Kristallfäden über unrunde, vornehmlich flache Dorne wickeln,
da dabei die Biegungen an den Stellen scharfer Krümmung ausserordentlich gross werden und einen Wert von praktisch 180 erreichen können.
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Verwendet man solche Dorne für die Herstellung von Leuchtkörpern, so wird man finden, dass bei genügender Verbiegung die obenerwähnten Veränderungen des Gitterbaues im Einkristall eintreten. Mit zunehmender Fadenstärke kann die Dorndimension in stärkerem Masse vergrössert werden, da hiebei die Spannung in den Grenzlamellen und damit die Verbiegung des Drahtes an diesen Stellen ausser- ordentlich zunimmt. So können beispielsweise dicke Fäden von 0'9 mm Durchmesser auch über runde Dorne von 6 mm Durchmesser für Herstellung stabiler Leuchtkörper gewickelt werden. Durch Anätzen oder röntgenographische Untersuchung kann auch hier der bereits eingetretene Kornzerfall sicher nachgewiesen werden.
Bei der Herstellung solcher Leuchtkörper sind keine besonderen Temperaturbedingungen noch Nacherhitzung in indifferenter oder reduzierender Gasatmosphäre nötig, sondern man kann solche Leuchtkörper, da Einkristalle sehr leicht verbogen werden können und keinerlei Sprödigkeit besitzen, in kaltem Zustand und in gewöhnlicher Atmosphäre mit grösster Leichtigkeit herstellen.
Dieses Verfahren, brauchbare, verzerrungsfrei in den Lampen brennende Leuchtkörper herzustellen, unterscheidet sich grundlegend von dem bekannten Verfahren, solche Leuchtkörper dadurch zu erzielen, dass man einen Vielkristall nach Bildung der Schraubenform unter Einhaltung besonderer Bedingungen so hoch erhitzt, dass eine durch die ganze Spirale hindurchgehende unverbogene Einkristallstruktur entsteht. Im Gegensatz zu diesem Verfahren entsteht bei der hier beschriebenen Arbeitsweise an den Biegestellen, also dort, wo die Einkristallstruktur teilweise zerstört wird, eine Vielkristallstruktur.
Der Vorteil gegenüber dem bekannten Verfahren ist darin zu suchen, dass ein Leuchtkörper erzielt wird, der, wie schon eingangs erwähnt, neben grösster elektrischer Belastbarkeit grösste mechanische Festigkeit aufweist. Ferner ist das Herstellungsverfahren bedeutend einfacher, da auf bestimmte Temperatur sowie eine reduzierende Gasatmosphäre als auch auf eine bestimmte Formiergeschwindigkeit nicht geachtet zu werden braucht.
Gerade aber dieses sind die wesentlichsten Teile des bekannten Verfahrens, da die Bildung eines Einkristalles von dem genauen Einhalten der Kristallisationstemperatur und der Anwendung einer indifferenten oder reduzierenden Gasatmosphäre abhängig ist. Weiter muss man auch bei der Einkristallbildung beachten, dass die zur Kristallisation benötigte Wärmemenge in langsamer Steigerung dem Leuchtkörper zugeführt werden muss, da sonst die Bildung eines einzigen Kristalles erfahrungsgemäss nicht eintritt. Die genaue Einhaltung aller dieser Bedingungen ist bei einem fertig gebogenen oder gewiekelten Leuchtkörper sehr schwierig, nicht aber bei geradem Draht. Alle diese Schwierigkeiten kommen nach der vorliegenden Erfindung in Wegfall.
In bezug auf Ökonomie der mit Leuchtkörpern nach der Erfindung ausgerüsteten Glühlampen haben sich diese ebenfalls als sehr vorteilhaft erwiesen. Durch die hohe Stabilität der Leuchtkörper, die weniger Halterung erfordern als die bekannten, werden auch die Abkuhlungsverluste geringer. Ebenso kann durch Formgebung und Wahl der Dorne eine geringere Wärmeableitung erzielt werden und Glühkörper können hergestellt werden, die durch die ausserordentlich grosse Zusammendrängung der Leucht-
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