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Elektrische Hoehd'uck-Metalldampflampe.
Elektrische Hochdruck-Metalldampflampen oder-Röhren mit doppelter, im Zwischenraum entlüfteter Gefässwandung brennen nach dem Einschalten zunächst als Niederdrucklampen, bis infolge Aufheizung durch den hindurchgellenden Strom der Druck des Metalldampfes genügend hoch geworden ist. Im Niederdruckstadium ist die an der Röhre liegende Spannung niedrig und die Stromstärke gross, im Hochdruckstadium ist die Spannung hoch und die Stromstärke niedrig.
Da diesem starken Wechsel in der Stromstärke bzw. Belastung naturgemäss auch der der Röhre vorgeschaltete Widerstand ausgesetzt ist, so haben sich bei derartigen Lampen Vorschaltwiderstände, die aus einem gegen Belastungsschwankungen sehr empfindlichen, lichtspendenden Glühdraht bestehen, nicht einzuführen vermocht. Man verwendet daher bei derartigen Hochdruck-Metalldampflampen in der Regel ausserhalb der Lampe befindliche Drahtwiderstände, insbesondere Drosselspulen. Letztere brauchen jedoch nicht für Dauerbelastung mit der hohen Stromstärke des Niederdruckstadinms eingerichtet zu werden, sondern es genügt, wenn sie der beim Hochdruckstadium eintretenden niedrigeren Stromstärke angepasst sind.
Während der nur einige Minuten währenden Niederdruckperiode tritt nämlich, wie die Erfahrung gezeigt hat, noch keine schädliche Erwärmung von den gegenüber der hohen Stromstärke des Niederdruckstadiums unterdimensionierten, nur dem Betriebsstrom der Lampe angepassten Vorschaltwiderständen ein. Durch diese Unterdimensionierung von ausserhalb der Röhre verlegten Drahtwiderständen (Drosselspulen) wird nun aber eine erhebliche Ersparnis an Kupferquerschnitt erzielt (vgl. H. Krefft und E. Summerer-Die neuen Quecksilberdampflampen und ihre Anwendung-
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Ein Nachteil derartiger, mit unterdimensionierten Vorschaltwiderständen betriebenen Hochdrucklampen liegt nun aber darin, dass unter Umständen dennoch eine unzulässige Brandgefahr mit sich bringende Erwärmung der Vorschaltwiderstände eintritt, u. zw. dann, wenn die Lampe nebst Vprschaltwiderstand zu lange unter der starken Strombelastung des Niederdruckstadiums verbleibt. Eine der häufigsten Ursachen hiefür ist ein Undichtwerden der äusseren Gefässwand der doppelwandigen Lampe und das damit verbundene Eintreten von Luft in den entlüfteten Gefässwandzwischenraum sowie ferner auch ein Undichtwerden des Innengefässes und das dann erfolgende Übertreten von Gasen oder Dämpfen in den Gefässwandzwischenraum.
Die Luft bzw. das in den Gefässwandzwischenraum eingetretene Gas wirkt stark wärmeableitend, so dass die Lampe sich beim Einschalten nicht auf das Hochdruckstadium erwärmen lässt. Infolge des Undichtwerdens des Entladungsrohres geht auch so viel Hg verloren, dass kein Hochdruck mehr zustande kommt. Tritt die Luft bzw. das Gas während des Brennens der Lampe in den Zwischenraum der beiden Gefässwandungen, so erfolgt sofort eine starke Abkühlung der Lampe und ein Fallen des Dampfdruckes nebst Umschlag der Hochdruckentladung in die mehr Stromstärke erfordernde Niederdruckentladung.
Zur Vermeidung dieses Übelstandes wird bei Hoéhdrucklampen mit doppelwandigem Lampengefäss und einem ausserhalb der Lampe befindlichen, nur dem Betriebsstrom der Lampe angepassten, also unterdimensionierten Vorschaltwiderstand (Drosselspule) erfindungsgemäss im oder am Aussengefäss der Lampe ein bei Undichtwerden des Aussengefässes oder Innengefässes selbsttätig wirkendes Stromabschaltorgan angebracht. Let7teres kann mannigfache Ausbildung erhalten und sowohl auf die mit dem
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B. bei Druckveränderung ansprechende Quecksilberschalter oder bei Temperaturveränderung ansprechend Bimetallschalter Anwendung finden, die in geeigneter Weise in die Stromzuführungen der Lampe eingebaut sind. Zweckmässig wird von einem mit Luft, Gasen oder Dämpfen reagierenden Durchschmelzdraht Gebrauch gemacht, da ein solcher meist nur sehr kurzer Draht sich sehr bequem und leicht innerhalb des Aussengefässes der Lampe in eine der Stromzuführungen einbauen lässt.
Um bei Temperaturschwankungen ein Erlöschen von einwandigen Quecksilberdampflampen aus- zuschliessen, ist es bekannt, diesen einen Thermostat vorzuschalten, der bei unzulässigen Temperatur- änderungen zusätzliche Widerstände ein-oder ausschaltet und damit eine unzulässige Stromaufnahme der Lampe unterbindet. Auch ist es bekannt, bei einwandigen Quecksilberdampfgleichrichtern und ähnlichen einwandigen Apparaten eine von der Temperatur des Entladungsgefässes und vom Belastungsstrom abhängige Überlastungsschutzvorrichtung vorzusehen, welche entweder einen Alarm auslöst oder einen Reserveapparat oder Widerstand einschaltet oder endlich sogar den Gleichrichter abschaltet.
Bei doppelwandigen Hochdruckmetalldampfentladungslampen tritt diese durch Temperaturschwankungen veranlasste Gefahr einer unzulässigen Überlastung wegen der durch die doppelte Wandung bedingten Konstanthaltung der Temperatur des Innengefässes nicht auf, weshalb bei derartigen Lampen vom Anbau der bei einwandigen Quecksilberdampflampen bekannten Überlastungsschutzsicherung als überflüssig abgesehen wurde. Das bei doppelwandigen Quecksilberdampflampen manchmal eintretende Undichtwerden des Aussengefässes führt gleichfalls zu keiner Verwendung von Sicherungssehaltorganen, da die Lampen beim Undichtwerden des Aussengefässes, ohne selbst im geringsten Schaden zu nehmen, als Niederdrucklampen weiterbrennen.
Die Erfindung beruht demgegenüber in der Erkenntnis, dass bei doppelwandigen Quecksilberdampflampen oder-röhren dennoch ein Stromabschaltorgan dann von Vorteil ist, wenn der Lampe ein unterdimensionierter Vorschaltwiderstand zugeordnet wird und wenn dieses Stromabschaltorgan in neuartiger Weise auf ein etwaiges Undichtwerden des Aussengefässes oder Innengefässes anspricht. Es wird dabei durch Wirkung des Stromabschaltorgans nicht die Lampe, sondern der unterdimensionierte Vorschaltwiderstand vor Brandgefahr geschützt.
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer gemäss der Erfindung ausgebildeten Lampe im Aufriss, teilweise im Schnitt, dargestellt.
Im Innern eines entlüfteten, röhrenförmigen Gefässes 1 ist ein die Entladung führendes, ebenfalls rohrförmiges Gefäss 2 angeordnet, das eine Edelgasgrundfüllung und eine verdampfbare Metallmenge 3, etwa aus Quecksilber, Kadmium, Zink, Cäsium, Rubidium u. ähnl. verdampfbaren Metallen oder Gemischen dieser Metalle in zweckmässig dosierter Menge enthält. Dieses Innengefäss besitzt zwei von Stromzuführungsdrähten 4 getragene Hauptelektroden 5, die durch die Entladung bis auf Glühtemperatur geheizt werden. Diese Glühelektroden 5 können beliebige Ausbildung erhalten und beispielsweise aus Wolframwendeln mit eingeschobenen Stäben aus elektronenemittierenden Stoffen, etwa Erdalkalimetalloxyden, bestehen.
Das Aussengefäss ist am unteren Ende mit einem Fussrohr 6 verschmolzen, in dessen
Quetschstelle 7 ein das Innenrohr 2, also die eigentliche Entladungsröhre, umschliessendes Drahtgestell 8 befestigt ist. An letzterem sind zwei zur Abstützung der Innenröhre von der Aussenröhre dienende Schraubendrahtringe 9 angebracht, die auf Lagerringen 10 ruhen, die auf die Röhre 2 aufgeschoben sind.
In Nähe der unteren Glühelektrode 5 ist eine beliebig ausgebildete, etwa stiftförmige Hilfselektrode 11 vorgesehen, die ganz oder auch zum Teil aus gasabsorbierenden Stoffen, beispielsweise aus einer NickelThorium-Legierung bestehen kann. Die Strom zuführung 12 dieser Hilfselektrode steht über einen hochohmigen Widerstand 13 mit der an die Sockelhülse 14 angeschlossenen Stromzuführung 15 in Verbindung, die ihrerseits über das Drahtgestell S mit der Stromzuführung 4 für die obere Hauptelektrode 5 verbunden ist. Die Stromzuführung 4 der unteren Hauptelektrode 5 steht durch Zwischenschaltung einer Federschlaufe 16 mit der zur Sockelbodenplatte 17 führenden Leitung 18 in Verbindung. Auch in der Strom-
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Im oberen Teil des Aussengefässes 1 ist in der zur oberen Hauptelektrode führenden Stromzuführung 4 erfindungsgemäss ein Abschaltorgan eingebaut, das im dargestellten Beispiel aus einer kurzen Wendel 24 aus Molybdändraht besteht. Diese bei Undichtwerden des äusseren Lampengefässes durchschmelzende Wendel wirkt z. B. bei einer für 250 W Dauerbelastung eingerichteten Quecksilberhochdrucklampe, die mit einer dosierten Menge Quecksilber und einigen mm Hg Säule Argon zur Erleichterung der Zündung gefüllt ist, in folgender Weise ;
Im Anlaufstadium beträgt die Stromstärke 4 Amp., die nach etwa fünf Minuten infolge Erreichung des Hochdruckstadiums auf 2 Amp. heruntergeht und unter gleichbleibenden Betriebsbedingungen solange auf diesem Wert bleibt, bis die Röhre abgeschaltet ist.
Wird das Aussenrohr jedoch vorher undicht, so brennt der Molybdändraht infolge von Oxydation durch, zu welchem Zwecke er also so bemessen sein muss, dass er sich bei 2 Amp. mindestens auf schwacher Rotglut befindet. Er wird dann auch durch-
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brennen, wenn die Röhre schon beim Einschalten undicht war und der hindurchgehende Strom 4 Amp. beträgt. Er kann aber auch so dimensioniert sein, dass er erst bei einer dazwischenliegenden Strom-
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ist. Es ist nämlich möglich, dass die Temperatur und damit der Dampfdruck der inneren Röhre trotz Undichtwerdens der äusseren Gefässwand nicht auf das Niederdruckstadium und damit die hohe Stromstärke absinkt, wenn z. B. die Röhre in einen die Wärme zusammenhaltenden Reflektor eingebaut ist.
Dann besteht aber auch kein Anlass, die Röhre bei Undiehtwerden sofort abzuschalten, weil das Vorschaltgerät noch nicht überlastet wird. Die Stromunterbrechung erfolgt dann vielmehr erst, wenn die Röhre beim nächsten Mal eingeschaltet wird und nun längere Zeit mit hoher Stromstärke von 4 Amp. brennt.
Der als Abschaltorgan dienende Durehsehmelzdraht kann ferner erfindungsgemäss aus einem bei
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Aufrechterhaltung des Vakuums im Gefässwandzwischenraum der Hochdruckröhre erreicht, was wichtig ist, da im Betriebe die Glaswandungen leicht Gase abgeben, welche die Wärmeisolierung herabsetzen und unter Umständen sogar, z. B. infolge von Nichterreichen des vorgesehenen Hochdruck-Betriebszustandes, zu einem Durchbrennen des Drahtes ohne Undichtwerden der äusseren oder inneren Gefässwandung führen. Der Durehsehmelzdraht kann auch aus einem an sich nicht gasabsorbierenden Metall bestehen und dann mit einem Überzug aus einem gasabsorbierenden Metall, etwa Zirkonium, Tantal, Magnesium oder Barium, versehen werden.
Gegebenenfalls kann ein derartiger Überzug auch unter Zwischenschaltung einer Isolierschicht oder einer Isolierröhre auf dem Durehsehmelzdraht angebracht werden.
Da von dem das Abschaltorgan bildenden Durehsehmelzdraht im Anlaufstadium der Lampe eine merkliche Wärmemenge abgestrahlt wird, kann der Draht erfindungsgemäss mit Vorteil in Nähe eines zu beheizenden Teiles der inneren Gefässwandung, u. zw. vorzugsweise in dichter Nähe des oberen Rohrendes und etwa eines am oberen Rohrende angebrachten Entlüftungsstutzens 25 angebracht werden, weil sich dort am leichtesten eine für die Röhre ungünstige Abkühlungszone ausbildet.
Das innere Lampengefäss und auch das Umschliessungsgefäss können beliebige Ausbildung erhalten und beispielsweise auch kugelförmig oder birnenförmig gestaltet werden. Die Glühelektroden können gegebenenfalls auch fremd geheizt und die Lampe kann ferner auch zweisockelig ausgebildet werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektrische Hochdruck-Metalldampflampe oder-Röhre mit doppelwandigem Lampengefäss und einem ausserhalb der Lampe befindlichen, nur dem Betriebsstrom der Lampe angepassten Vorschaltwiderstand, gekennzeichnet durch ein im oder am Aussengefäss angebrachtes, bei Undichtwerden des Aussengefässes oder Innengefässes selbsttätig ansprechendes Stromabschaltorgan, etwa einen bei Druckveränderung ansprechenden Queeksilbersch alter oder bei Temperaturveränderung ansprechenden Bimetallschalter oder einen mit Luft, Gasen oder Dämpfen reagierenden Durehsehmelzdraht.