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Elektrische Entladungsröhre mit U-förmigem Lichtbogen.
Man beobachtet bei Entladungsröhren mit U-förmigem Entladungsweg, insbesondere Quecksilberhochdruckbrennern, die Erscheinung, dass die innere Krümmung des U-Bogens des Entladunggefässes durch die Entladung unzulänglich hoch erhitzt wird. Dies tritt bei hinreichend kleinem Krümmungsradius des Entladungsrohres und bei genügend hoher spezifischer Belastung-wie sie insbesondere durch einen hohen, 1 Atm. wesentlich übersteigenden Dampfdruck hervorgerufen wird-dadurch ein, dass der Lichtbogen sich der inneren Krümmung des Entladungsrohres anschmiegt. Liegen die beiden Schenkel des U-Bogens dicht nebeneinander oder sind sie gar nur durch eine Scheidewand voneinander getrennt, so kann die Erhitzung so gross werden, dass die Quarzwand entglast und verdampft. Infolgedessen war die Lebensdauer derartiger Brenner bisher sehr kurz.
Es ist bekannt, diese Röhren dadurch zu verbessern, dass man in der Nähe des Umkehrpunktes des Lichtbogens die Gefässwandung verdickt. Durch diese Massnahme kann man zwar die zerstörenden Wirkungen des Lichtbogens verlangsamen, aber nicht völlig unterbinden. Besonders bei Verwendung von hohen Dampfdrücke von 5 Atm. und mehr tritt die zerstörende Wirkung des Lichtbogens stark in Erscheinung. Es gelingt dem Lichtbogen, sich im Verlauf von wenigen Stunden mehrere Millimeter tief in den Quarzwulst am Umkehrpunkt einzusägen".
Gemäss der Erfindung wird die Gefässwandung in der Nähe des Umkehrpunktes des Lichtbogens dadurch vor dem Angriff durch die Entladung in weit höherem Masse als bisher möglich entlastet, dass sie durch eine Metalleinlage, z. B. durch ein Stäbchen oder Röhrchen aus schwer schmelzendem Metall, gekühlt wird. Infolge der Wärmeableitung bleibt das Quarz an der Verdickung kälter und erreicht nicht mehr die Sublimationstemperatur, so dass es nicht mehr verdampfen kann. Je dünner die Quarzschicht ist, die das wärmeleitende Metallteil umgibt, desto grösser wird die kühlende Wirkung sein. Zweckmässig wird man einen guten Wärmekontakt zwischen Metall und Quarz anstreben.
Die Erfindung kann sowohl bei Entladungsgefässen Verwendung finden, die aus einem U-förmigen gebogenen Entladungsrohr mit getrennten Schenkeln bestehen, als auch bei solchen, bei denen die beiden Schenkel in einem Gefäss sich befinden und durch eine Scheidewand voneinander getrennt sind, d. h. also stets dann, wenn ein Lichtbogen um eine Ecke oder Kante geführt werden soll.
Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäss ausgestaltete Entladungsröhre. Fig. 2 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform, bei der der Kantenschutz nach der Erfindung an zwei Stellen angebracht ist.
In Fig. 3 und 4 sind zwei Sonderformen der Ausbildung der Kante gezeichnet. Fig. 5 zeigt eine fertig gesockelte Entladungsröhre nach Fig. 1.
Das U-förmig gebogene Leuchtrohr 1 geht an den beiden Enden in je ein. Polgefäss 2 über. Beide Polgefässe sind dicht nebeneinander angeordnet. An der Stelle 3 hat der Lichtbogen die Leigung, sehr nahe an die Gefässwandung heranzukommen. Deshalb ist an dieser Stelle das Quarz zu einem Wulst 4 verdickt, der im Innern erfindungsgemäss eine Metalleinlage zur Wärmeableitung enthält. Zweckmässig verwendet man für die Verdickung ein Quarzröhrehen 4, in das man ein Stäbchen 5, z. B. aus Wolfram
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oder Molybdän einsehmilzt. Das Quarzröhrchen 4 wird an der vorderen Kante der Scheidewand angeschmolzen.
An Stelle der genannten hochschmelzenden Metalle können auch solche verwendet werden, deren Schmelzpunkt unterhalb der Erweichungstemperatur des Quarzes liegt, da beim Einschmelzen der Metalle bzw. beim Zuschmelzen des Quarzröhrchens 4 das Metall ohne Gefahr schmelzen kann. Auf jeden Fall ist es aber ratsam, das Metall 5 völlig vakuumdicht in das Quarzrohr 4 einzuschmelzen, so dass es kein Fremdgas in das Brennergefäss abgeben kann und auch keiner besonderen Vorbehandlung, z. B. Vorentgasung, unterworfen zu werden braucht.
Die aus Quarz hergestellte Entladungsröhre ist mit Edelgas gefüllt, enthält eine bestimmte kleine Menge Quecksilber, das beim Betrieb zweckmässig völlig verdampft. In den Polgefässen 2 sind aktivierte, vorzugsweise sich selbst aufheizende Elektroden 6 angebracht, die z. B. aus einem Wolframdraht bestehen, auf dem ein dünner Draht gleichfalls aus schwer schmelzendem Metall aufgewickelt ist. In den Fugen wird das Oxyd, z. B. Bariumoxyd, eingebracht. Die Zuführungen zu den Elektroden erfolgen über vakuumdicht eingesehmolzene Folien aus Molybdän oder einem ähnlichen Metall von weniger als 20, Dicke oder mittels Drähte aus den gleichen Metallen bei Verwendung von einem oder mehreren Übergangsgläsern.
Die Form des Aussenbogens der Entladungsröhre wird am besten so bestimmt, dass der Lichtbogen von allen Punkten des Aussenbogens gleichen Abstand hat.
Die beschriebene Entladungsröhre kann z. B. bei einer Lichtbogenlänge von etwa 40 mm mit einem Strom von 1'5 bis 2 Amp. und 120 Volt Klemmenspannung belastet werden. Unter diesen Bedingungen kann sie mindestens 1000 Stunden brennen, ohne dass in dieser Zeit ein merklicher Angriff der gefährdeten Kante zu bemerken ist. Das Metallstäbchen aus Wolfram hat bei dem gekannten Brenner bei einer Länge von 8 mm. einen Durchmesser von 1 bis 2 mm. Das Quarzröhrchen, das den
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Wird die Entladungsröhre nur in senkrechter Brennlage verwendet, genügt es, als Kantenschutz ein gerades Röhrchen oder Stäbchen zu verwenden. Kommt dagegen auch ein Brennen in waagrechter Lage, wobei beide Schenkel des U-Bogens nebeneinander angeordnet sind, in Frage, dann empfiehlt es sich, dem Lichtbogen eine besondere Führung in der Weise zu geben, dass man in dem Quarzröhrchen eine rillenartige Vertiefung quer zu diesem (Fig. 3) vorsieht oder das Röhrchen ein wenig konkav biegt (Fig. 4).
Dadurch wird erreicht, dass bei waagrechter Brennlage der Lichtbogen in der Mitte des Leuchtrohres bleibt, da einer Abweichung des Lichtbogens aus der Waagrechten eine Vergrösserung der Lichtbogenlänge entgegenwirkt.
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hat, ist es wichtig, möglichst an allen in Frage kommenden Stellen die Temperatur niedrig zu halten.
Besonders gefährdet ausser der Kante ist aber die mittlere Trennwand zwischen den Schenkeln, da der Lichtbogen sehr nahe an diese herankommt. Bei der in Fig. 2 gezeichneten Entladungsröhre wird deshalb gemäss der Erfindung der Lichtbogen durch Anbringung von zwei durch Metalleinlage geschützten Kanten 7 und 8 genau in der Mitte der Leuchtrohrachse gehalten, so dass die zwischen den beiden Schenkeln befindliche Trennwand 9 nicht zu heiss wird.
Den Raum zwischen den beiden Kanten 7 und 8 kann man muldenförmig vertiefen, um einen Temperaturstrahler ss, z. B. eine hoch belastete Wolframwendel, darin unterzubringen, der die dem Queeksilberbogen fehlenden Strahlen, z. B. den langwelligen Teil des sichtbaren Spektrums oder das nahe Ultrarot liefert. Wird der Temperaturstrahler in einem vom Lichtbogen getrennten Stromkreis und mit einer niedrigen Klemmenspannung von 5 bis 20 Volt betrieben, so ist das Nebeneinander- arbeiten der beiden Strahler äusserst zufriedenstellend.
In Fig. 5 ist gezeigt, in welch einfacher Weise die erfindungsgemäss ausgeführte Röhre gesockelt werden kann. An einem von der Glühlampentechnik her bekannten Sockel 11, z. B. einem Schraub- sockel, ist ein Rohrstutzen 12 angesetzt, in dem die Entladungsröhre eingekittet wird, u. zw. sollen die
Polgefässe gerade noch mit in dem Rohrstutzen sitzen, damit sie genügend heiss bleiben.
Am Rohrstutzen ist ein Flansch 13 vorgesehen, der das Aufsetzen einer Überglocke 14 aus verschiedenen Glassorten erlaubt, mit dem Ziel, bestimmte Strahlen herauszufiltern. Mit einer Glocke aus Uviolglas kann man beispielsweise die Strahlen unterhalb von 280 p. entfernen, falls für bestimmte medizinische Anwendungen dies erwünscht ist. Nach dem Auswechseln dieser Glocke mit einer aus
Schwarz-UV-Glas werden die sichtbaren Strahlen absorbiert, so dass nur unsichtbare ultraviolette
Strahlen von dem Brenner ausgesandt werden, wie es für die Untersuchung von Lumieszenzerseheinungen nötig ist.
Ist dagegen die Verwendung für Zwecke der Photographie oder Lichtpauserei oder ähnliche
Gebiete beabsichtigt, so wird man eine Übergloeke aus gewöhnlichem Fensterglas benutzen, damit man beim Arbeiten mit der Lampe keinen Augenschutz zu tragen braucht. Das gleiche gilt für den
Gebrauch als Lichtquelle.
Verwendet man für die Glasglocke ein phosphoreszierendes Glas, so kann man die in dem Glas absorbierten Strahlen in Fluoreszenzlicht solcher Wellenlängen transformieren, deren Emission erwünscht ist.
Den zum Anbringen der Überglocke dienenden Flansch 13 ordnet man vorteilhaft ganz in der
Nähe des Gewindeteils des Sockels an, damit er wenig Schatten gibt und beim Einbau der Lampe in einen Reflektor ein möglichst grosser Lichtkegel erfasst wird.