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Blitzlichtlampe und Verfahren zum Entlüften und Füllen derselben.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Blitzlichtlampe.
Es sind Blitzlichtlampen bekannt, bei denen die aktinische Wirkung ganz oder im wesentlichen dadurch erzielt wird, dass ein Metall, z. B. Magnesium oder Aluminium, dem vorzugsweise durch feines Pulverisieren oder Auswalzen in dünne Blätter eine sehr grosse Oberfläche je Gewichtseinheit gegeben worden ist, in Sauerstoff verbrannt wird.
Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, die Tatsache auszunutzen, dass verschiedene
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Der Kolben der Blitzlichtlampe nach der Erfindung ist mit einer Gasfüllung versehen, in der durch elektrische Zündung eine Gasreaktion herbeigeführt werden kann, bei der die aktinische Wirkung der Blitzlichtlampe im wesentlichen durch die Gasreaktion erzielt wird.
Unter Gasreaktion"werden nicht nur Reaktionen in Gasgemischen, sondern auch Vorgänge in einem einzigen sich zersetzenden Gas verstanden. Blitzlichtlampen gemäss der Erfindung haben den Vorteil, dass deren Herstellung einfach ist. da man den Kolben nur mit einer geeigneten Gasfüllung zu versehen braucht. Weiter wird der Vorteil erzielt, dass der Kolben klar bleibt. da bei der Zündung kein Rauch zu entstehen braucht, der die aktinische Wirkung beeinträchtigen könnte. Vorzugsweise kann zur Herbeiführung der Zündung ein Glühkörper verwendet werden. Gewünschtenfalls kann man eine Zündmasse verwenden.
Als Beispiele für Gasgemische, die mit aktinischer Wirkung reagieren können, sei Kohlenmonoxyd und Sauerstoff, Schwefelkohlenstoff und Sauerstoff, Kohlenoxydsulfid und Sauerstoff. Lachgas und Wasserstoff, Ammoniak und Sauerstoff, Formaldehyd und Sauerstoff, Cyan und Sauerstoff, Schwefelwasserstoff und Sauerstoff usw. erwähnt. Von diesen Gasgemischen sind die drei erstgenannten sehr stark aktinisch, so dass sie sich besonders gut für die Zwecke der Vorrichtung nach der Erfindung eignen.
Als Beispiel eines Gases, das bei Zersetzung eine aktinische Wirkung hat, sei Chlorazid erwähnt.
Nun hängt die bei derartigen Lichtreaktionen erzeugte Liehtmenge im allgemeinen von der Art der Reaktion, von dem Druck und von dem Volumen des Gasgemisches und ferner von den Partialvolumen der reagierenden Gase ab. Hieraus folgt also. dass eine Maximallichtmenge erzielt werden könnte, wenn man die günstigste Reaktion in bezug auf die erzeugte Lichtmenge einen grösstmöglichen Druck und ein grösstmögliches Kolbenvolumen ohne Zusatz von indifferenten Stoffen kombiniert.
Diese Verhältnisse erfordern aber ausserordentlich feste Lampenkonstruktionen, damit die Gefahr vermieden wird, dass bei der Explosion infolge der Reaktion der Lampenkolben platzt. Übrigens ist es selbstverständlich, dass zur Verwendung in der Praxis allzu grosse Kolbenvolumen weniger erwünscht sind. Ferner muss in Betracht gezogen werden, dass, wenn auch die Kolbenwand aus sehr starkem Glas hergestellt würde. eine mechanische Beschädigung des Glases dem Widerstand des Kolbens gegen den Explosionsdruck des reagierenden Gases so stark herabsetzen kann. dass die Lampe in der Nähe befind- lichen Personen gefährlich werden könnte.
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Gemäss einer Ausführungsform der Erfindung wird daher der Gesamtdruck des Reaktiongemisches derart niedrig gewählt, dass kein Explosionsdruck entsteht, der das Platzen des Kolbens, auch falls er leicht beschädigt sein sollte, herbeiführen kann. Es ist festgestellt worden, dass es bei Verwendung eines Kohlenmonoxyd-Sauerstoff-Gasgemisches zweckmässig ist. den Gesamtdruck nicht höher als 1/3 Atm. zu wählen.
Gemäss einer andern Ausführungsform der Erfindung wird der Gesamtdruck des Gasgemisches, der gewöhnlich niedriger als 1 Atm. ist, derart gewählt, dass durch Nachfüllung des Kolbens mit Luft bis zu 1 Atm. kein explosives Gasgemisch entsteht, dessen Explosionsdruck das Platzen des Kolbens herbeiführen kann. Dies ist besonders von Bedeutung, wenn durch irgendeine Ursache, z. B. einen Sprung, der nach der Füllung der Lampe im Glas entstehen könnte, sich die Lampe selbst infolge des vorhandenen Unterdrucks mit Luft aus der Atmosphäre nachfüllen würde. Dadurch besteht nämlich die Möglichkeit, dass ein explosives Gemisch entsteht, so dass der Kolben bei der Zündung der Lampe platzt. Würde man z.
B.
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einem Gesamtdruck von 1/2 Atm. füllen, so würde der Kolben eine bestimmte Menge Kohlenmonoxyd mit einem Partialdruck von 1/3 Atm. und eine bestimmte Menge Sauerstoff mit einem Partialdruck von 1/6 Atm. enthalten. Wenn nun der Kolben undicht wird. so würde, entsprechend dem Überdruck von ungefähr 112 Atm., Luft in den Kolben eindringen. Infolgedessen würde ein Explosionsgemisch mit folgenden Partialdrücken entstehen : 1/3 Atm. Kohlen- monoxyd, Vs Atm. Luft und 1/6 Atm. Sauerstoff.
Nun ist es bekannt, dass die sogenannte untere Explosionsgrenze des Kohlenmonoxyd bei dem Gemisch Kohlenmonoxyd-Sauerstoff bei 16"/o Kohlenmonoxyd liegt, d. h. wenn sich weniger als 16 /o Kohlenmonoxyd in dem Gemisch vorfindet, so tritt keine Explosion mehr ein. Angesichts der Möglichkeit, dass der Kolbeninhalt mit Luft bis zu 1 Atm. nachgefüllt werden kann, wie oben beschrieben, ergibt sich, dass man dann vorzugsweise nicht mehr Kohlenmonoxyd in den Kolben einbringen soll als mit 1 oxo Atm. Kohlenmonoxyd oder aber
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Eine diesen Anforderungen entsprechende Füllung ist z.
B. ein aus 10 c/H Quecksilberdruck Kohlenmonoxyd und 5 ein Quecksilberdruck Sauerstoff bestehendes Gemisch, also ein Gasgemisch mit einem Gesamtdruck von ungefähr 1/5 Atm. Dieses Gemisch entspricht also den besonderen vorgenannten Anforderungen, da bei ihm weder der Explosionsdruck zu stark werden noch bei Luftaufnahme des Kolbens ein explosibles Gemisch entstehen kann.
Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann letzteres, d. h. die Explosionsgefahr bei Luftaufnahme, auch vermieden werden, wenn man dem Reaktionsgemiseh einen Stoff zusetzt, der die Explosionsgrenzen erhöht. Zu diesem Zweck können Stoffe, wie Argon, Stickstoff, Helium, Kohlendioxyd und weiter Chloride, z. B. SiCi, SOCIa, CCIj,, verwendet werden. Für diese Ausführungsform eignet sich ganz besonders Tetrachlorkohlenstoff. Als Beispiele von zur Verwendung in einer Blitzlichtlampe geeigneten CCI. i. enthaltenden Gasgemischen seien das aus 15 Vol. Kohlenmonoxyd, 7'5 Vol. Sauerstoff und 1 Vol. CCL, bestehende Gemisch und ferner das aus 4 Vol. Schwefelkohlenstoff, 12 Vol. Sauerstoff und 4 Vol. Tetrachlorkohlenstoff erwähnt.
Es können ferner Mittel angewendet werden, um ernstere Folgen einer etwaigen Explosion zu vermeiden. Man kann z. B. einen doppelwandigen Kolben verwenden, bei dem der Zwischenraum gegebenenfalls mit Glaswolle ausgefüllt ist, oder aber den Kolben mit Gaze umgeben. Auch kann man entweder auf der inneren oder auf der äusseren Seite oder auf beiden Seiten des Kolbens eine durchscheinende Firnis-oder Lackschicht aufbringen. die eine etwaige Zersplitterung nach einer Explosion verhindert. Eine mit der Lampe verschmolzen Sicherung kann die Gefahr des Platzens des Kolbens erheblich verringern.
Schliesslich ist es möglich, mit dem Kolben ein Röhrchen zu verschmelzen, das z. B. mittels eines Gummihütchens mit der Aussenluft in Verbindung gesetzt werden kann. In diesem Falle wird unmittelbar vor dem Betrieb der Lampe das Hütchen von der Röhre abgenommen, so dass der Kolbeninhalt durch das Röhrehen mit der Aussenluft in Verbindung steht und somit nicht mehr zu befürchten ist, dass der Explosionsdruck zu stark wird.
Gemäss einer andern Ausführungsform der Erfindung sind der Glühkörper und das Gasgemisch derart gewählt, dass durch Nachfüllung des Kolbens mit Luft bis zu einem Druck von 1 Atm., wie oben beschrieben, bei einer bestimmten Spannung, z. B. 4 Volt, der Glüh- draht unterhalb der Explosionstemperatur des so entstandenen Gasgemisches, aber ohne Luftnachfüllung oberhalb der Explosionstemperatur des Reaktionsgemisches brennt.
Wenn man aber die für eine bestimmte Betriebsspannung, z. B. 4 Volt, berechnete Blitzlichtlampe irrtümlicherweise mit einer höheren Spannung betreibt, so wird der Glühkörper durch diese Spannung auf eine höhere als die berechnete Temperatur erhitzt, so dass die Explosionsgefahr bestehen bleibt.
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Diese Gefahr kann gemäss der Erfindung dadurch vermieden werden, dass man den Glühkörper aus einem Metall herstellt, dessen Schmelzpunkt niedriger als die Explosionstemperatur des Gasgemisches ist, das bei Nachfüllung des Kolbeninhalts mit Luft bis zu einem Druck von 1 Atm. entstanden ist. Für diese Ausführungsform der Erfindung kann folgendes Zahlenbeispiel zur Erläuterung dienen. Wenn man z. B. eine Gasfüllung verwendet, deren Explosionstemperatur bei 6000 C liegt. aber bei Nachfüllung des Kolbeninhalts mit Luft bis zu 1 Atm. eine Explosionstemperatur von 7500 C besitzt, so kann vorteilhaft ein aus Aluminium bestehender Glühkörper verwendet werden, da der Schmelzpunkt von Aluminium 660 C beträgt.
Man stellt nun die Blitzlichtlampe derart her, dass bei einer Betriebsspannung von 4 Volt der Glühkorper auf eine Temperatur von annähernd 630 C erhitzt wird, die zwischen der genannten Explosionsternperatur von 6000 C und dem Schmelzpunkt von Aluminium von 660 C liegt. Wenn die Lampe Luft aufgenommen hat, so dass der Druck der Gasfüllung 1 Atm. beträgt, so wird der Aluminiumglühkörper bei einer Betriebsspannung von 4 Volt auf eine viel niedrigere Temperatur als 7500 C erhitzt werden, so dass den vorgenannten Sicherheitsbedingungen entsprochen ist. Wenn nun versehentlich eine höhere Betriebsspannung als
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auf eine Temperatur von 660 C schmelzen, so dass auch bei dieser höheren Betriebsspannung die besagte Explosionstemperatur von 750 C durchaus nicht erreicht werden kann.
In diesem Falle ist die Lampe somit vollkommen gesichert.
Schliesslich können die Umstehenden dadurch vor der Explosionsgefahr infolge Luftaufnahme des Kolbens gewarnt werden, dass der Kolben mit einer Einrichtung versehen wird. die anzeigt, dass der Kolbendruck durch Luftaufnahme einen bestimmten Wert überstiegen hat. Zu diesem Zweck kann z. B. ein zweckmässig bemessenes Metall-oder Glasmanometer verwendet werden.
Ein anderes Mittel zur Verringerung des Explosionsdrucks bestellt darin, dass man in den Kolben einen Stoff einbringt, der das bei der Reaktion erzeugte Gas ganz oder teilweise
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CO2 + 2 SOg vorteilhaft NaOH oder KOH (z. B. mit Glaswolle getränkt) in den Kolben einbringen können, wodurch das erzeugte CO2 unmittelbar gebunden wird.
Die aktinische Wirkung der Blitzlichtlampe gemäss der Erfindung kann mit verschiedenen Mitteln verbessert werden, z. B. dadurch, dass in der Gasfüllung Quecksilber vorhanden ist oder bei der Zündung erzeugt wird. Zu diesem Zwecke kann man Quecksilber, Quecksilberamalgam oder Quecksilbersalze, z. B. Merkurojodid, auf den Glühkorper aufbringen. Die Farbe des Lichts kann weiter dadurch beeinflusst werden, dass andere farbiges Licht aussendende Salze, z. B. das ein gelbes Licht aussendende Natriumsalz oder das ein rotes Licht aussendende Strontiurnchlorid. auf den Glühkörper aufgebracht werden. Man kann der Füllung auch Neon zusetzen oder einen farbigen Kolben verwenden.
Der Nutzeffekt der Blitzlichtlampe nach der Erfindung kann dadurch gesteigert werden.
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lässig ist.
Gewünschtenfalls kann die Blitzlichtlampe derart hergestellt werden, dass sie mehr als einmal verwendet werden kann. Zu diesem Zweck wird das Reaktionsgemisch derart gewählt, dass nach der ersten Verwendung durch Nachfüllung von Sauerstoff und Luft aufs neue ein Reaktionsgemisch entsteht, das mit aktinischer Wirkung reagieren kann. Dies kann man z. B. dadurch erzielen, dass ein sogenannter Kolben mit einer Spitze verwendet wird. Nach der ersten Verwendung wird die Spitze abgebrochen, so dass die Lampe mit Luft nachgefüllt wird. Ein anderes Verfahren besteht darin, dass der das Reaktionsgemisch enthaltende Kolben mittels eines mit einem Hahn versehenen Rohres mit einem zweiten Kolben verbunden ist, der ein Gas enthält, dessen Druck höher als der im erstgenannten Kolben ist.
Nach Verwendung der Blitzlichtlampe wird durch Öffnen des Hahnes eine bestimmte Menge dieses Gases in den erstgenannten Kolben eingelassen. so dass aufs neue ein geeignetes Reaktionsgasgemisch im erstgenannten Kolben entsteht. Bei geeigneter Wahl der Stoffe und der Drücke kann nach diesem Prinzip eine Lampe hergestellt werden, die mehrere Male verwendet werden kann.
Es ist erwünscht, bei der Herstellung von Blitzlichtlampen nach der Erfindung derartige Massnahmen zu treffen, dass man ganz sicher ist, dass die Gasfüllung während der Herstellung der Lampen nicht bereits zu reagieren anfängt. Insbesondere besteht diese Möglichkeit beim Abschmelzen des Entlüftungsröhrchens, wenn die Gasfüllung bereits bei verhältnismässig niedriger Temperatur reagiert. Im Zusammenhang hiemit ist von der Anmelderin ein neues Verfahren zum Entlüften und Füllen von gasgefüllten Glühlampen gefunden worden, das darin besteht, dass das Entlüftungsrohrchen mit einer elastischen Hülle, z. B. einem Gummischlaueh, versehen wird, mittels dessen das Füllen und Abschliessen des Entlüftungsröhrchens erfolgt.
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In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dar- gestellt.
In Fig. 1 ist mit 1 ein Kolben, ähnlich dem einer elektrischen Glühlampe, bezeichnet, der mit dem Füsschen 2 verschmolzen ist, das mit einer Quetschstelle 3 versehen ist, in die die
Stromzuführungsdrähte 4 eingeschmolzen sind. Vor dem Einschmelzen wird das Entlüftung- röhrchen 5 mit einer Öffnung versehen, über die der Ventilschlauch 7 geschoben wird. Nach- dem die Lampe entlüftet worden ist, wird das Entlüftungsröhrchen vorzugsweise ungefähr an der Stelle 8 abgeschmolzen. Darauf wird der Ventilschlauch in die in Fig. 2 gezeigte Stellung geschoben. Der Teil 9 des Ventilschlauches wird zum Füllen des Kolbens mit der gewünschten
Gasfüllung mit einer Leitung 10 verbunden. Nach erfolgter Füllung wird das Entlüftung- röhrchen mit dem Ventilschlauch in eine plastische Sperrmasse, z. B.
Pizein oder Siegellack, eingetaucht und darauf abgekühlt. Wenn keine Sperrmasse verwendet wird, so kann der
Ventilschlauch als Sicherheitsventil dienen, wenn z. B. infolge der Luftaufnahme des Kolbens, wie oben beschrieben, der Explosionsdruck zu stark wird.
In den Fig. 3 und 4 ist gezeigt, wie man vorgehen kann, wenn das Entlüftung- röhrchen nicht mit der vorgenannten Öffnung versehen wird. Fig. 3 zeigt, dass das Entlüftung- röhrchen 11 des Kolbens mittels des Gummischlauches 13 mit der Gasleitung 12 verbunden ist. Nachdem der Kolben entlüftet und gefüllt worden ist. wird das Entlüftungsröhrchen 11 etwas herabgezogen, wie in Fig. 4 dargestellt ist. Der Teil 14 des etwas ausgezogenen Gummischlauchs wird nun zugekniffen, abgeschnitten und sodann in eine plastische Sperrmasse, z. B.
Pizein oder Siegellack, eingetaucht und darauf abgekühlt.
Es ist noch eine andere Lösung gefunden worden, um ganz sicher zu sein, dass beim Abschmelzen des Entlüftungsröhrchens die Gasfüllung des Kolbens nicht zu reagieren anfängt.
Zu diesem Zweck wird in das Entlüftungsröhrchen ein poröser Stoff eingebracht, der die Fortpflanzung einer etwaigen Explosion in dem Entlüftungsröhrchen nach dem Kolben zu verhindert. Als geeignete Stoffe zu diesem Zweck seien Glaswolle oder Drahtnetze erwähnt.
In Fig. 5 ist mit 15 der Kolben einer elektrischen Glühlampe bezeichnet, der mit einem Füsschen 16 verschmolzen ist, das eine Quetschstelle 17 aufweist, in welche die Stromzufüh- rungsdrähte 18 eingeschmolzen sind. Mit 19 ist ein in dem Entlüftungsröhrchen. 20 angeordnetes Drahtnetz bezeichnet. Wenn in dem Entlüftungsröhrchen beim Abschmelzen eine Explosion auftreten würde, so wirkt das Drahtnetz wie das Drahtnetz einer Grubenlampe, so dass die Explosion des Kolbeninhalts vermieden wird.
Diese Massnahme kann noch mit der Anordnung eines Ventilschlauchs und einer Öffnung im Entlüftungsröhrehen kombiniert werden, die, wie oben beschrieben, als Sicherheitsventil dienen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Blitzlichtlampe, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kolben mit einer Gasfüllung versehen ist, in der durch elektrische Zündung eine Gasreaktion herbeigeführt werden kann. wobei die aktinische Wirkung der Blitzlichtlampe im wesentlichen durch die Gasreaktion erzielt wird.