AT16620B - Verfahren zur Herstellung von Glühkörpern für elektrisches Licht oder Wärme. - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Glühkörpern für elektrisches Licht oder Wärme.

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  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

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  Österreichische PATENTSCHRIFT   Now 16620.   



   EBERHARD SANDER IN BERLIN. 



  Verfahren zur Herstellung von   Glühkörpern   für elektrisches Licht oder Wärme. 
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   zeugung elektrischen Lichtes   bezw. von Wärme verwendet werden können. Das Verfahren besteht im wesentlichen darin, dass in bekannter Weise Verbindungen der Metalle der seltenen Erden, z. B. des   Thoriums   und Zirkoniums, bezw. der Erdalkalimetalle oder des   Urans im Vakuum   oder in einer indifferenten   Gasatmosphäre   oder in Gegenwart von Stickstoff-oder Wasserstoftgas bei entsprechend hoher Temperatur mittels eines geeigneten Reduktionsmittels, wie   beispielsweise Kalium,   Natrium,   Magnesium   reduziert werden, wodurch   man   in mehr oder minder feiner Verteilung Metallelemente bezw.

   Metallverbindungen der Gruppe der seltenen Erden, der   Erdalkaligruppe   oder des Urans erhält, die in fester bezw. amorpher Form in   der Reduktionsmasso   enthalten sind oder sich an und in den Wandungen 
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 von den in denselben befindlichen, die Festigkeit des   herzustellenden G ! ühkörpers   beein-   trächtigenden   Oxydverbindungen gereinigt, dann mittels eines klebrigen Bindemittels, beispielsweise Celluloselösung, in eine plastische Masse verwandelt, woraus die Glühkörper geformt   werden. Dies kann in verschiedener Weise geschehen.   



     Die Reduktionsmassen werden, nachdem   sie gegebenenfalls dem erwähnten Reinigung- 
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 ohne Zusatz von Kohlenstoff oder sonstige, schwer schmelzbare Substanzen - vermischt worden sind, mit einem Bindemittel versetzt und zu einer plastischen Masse verrieben, aus welcher die Glühkörper geformt werden. Um diese Glühkörper hart und widerstands- fähig zu   machen,   werden dieselben vorsichtig, und zwar am besten unter   möglichstem     Abschluss   der atmosphärischen Luft. getrocknet und dann durch entsprechende Erwärmung zusammengesintert oder selbst zusammengeschmolzen, was unter Anwendung sehr grosser
Sorgfalt geschehen muss, damit dieselben keine Formveränderungen erfahren. 



   Ein anderer   Wog, die Glühkörper   in brauchbarer Form zu erhalten, besteht darin, die   Reduktionsmassen,   um dieselben mehr zu verdichten, bei einer Temperatur von 300 bis   20 () () U C im Vakuum   oder doch wenigstens unter   möglichstem   Abschluss der Luft zu   t glühen,   dann denselben gegebenenfalls die erwähnten Zuschläge   be. ixumischen und   nach
Umwandlung der Mischung in eine plastische Masse aus dieser die Glühkörper zu formen und dann zu sintern, was ebenfalls unter Beobachtung der erwähnten Sorgfalt zu geschehen hat.

   In vielen   Fällen genÜgt es,   den erwähnten   Verdichtungsprozess   derartig durchzuführen, dass die Masse bei etwa   1000 () C ungefähr während   einer Stunde gegliiht wird. 



  Wurde die eingangs erwähnte Reduktion in Gegenwart von Stickstoff   durchgeführt,   dann entstehen Stiekstoffverbindungen der seltenen Erden bezw. der Erdalkalimetalle oder   des Urans, denen bei   der Verarbeitung zu Glühkörpern zweckmässig Natriumcarbid oder ein ähnliches Carbid   zugesetzt wird.   Die Mischung wird mit einem Bindemittel versetzt, das   Ganze   in der üblichen Weise zu einer plastischen Masse geknetet und aus dieser werden die   Glühkörper   geformt. Diese Glühkörper, also beispielsweise Glühlampenfäden, werden im   Vakuum   einem   Glühprozess   unterworfen, wobei dieselben durch die dabei ein- tretende Reduktion gefestigt werden.

   Wird zur Formgebung der Glühkörper ein Bindemittel 

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   organischer Natur benutzt, z. B. eine CeHutoaetösung, owerden,um dieseszu verkol!en und leitend zu machen, die Fäden bei 100-800 C geglüht, was zweckmässig unter Ab. schluss der Luft oder in einer Wasserstoff- bezw. Stickstoffatmosphäre oder doch wenigstens unter möglichstem Abschluss der atmosphärischen Luft durchgeführt wird. Darauf werden die Fäden zweckmässig nochmals geglüht, wobei die Kohle des Bindemittels mit dem etwa noch vorhandenen Stickstoff sich chemisch zu flüchtigen Verbindungen, wie Cyan oder dgl, vereinigt. 



  Die praktische Herstellung eines Glühlampenfadens nach vorliegender Erfindung gestaltet sich wie folgt : Die erwähnten Reduktionsmassen werden fein zerrieben und mit     Cetluloselösung   und dgl. zu einer durchaus gleichförmigen plastischen Masse verarbeitet. 



  Dieselbe wird dann in irgendeiner geeigneten Weise zu Fäden geformt, also beispielsweise wie üblich zu Fäden gespritzt, welche hierauf getrocknet, an Hilfselektroden befestigt und in einen Rezipienten gebracht werden, der mit Zuleitungsdrähten versehen ist, durch welche Strom durch den Faden hindurchgeleitet werden kann. Dann wird der Rezipient luftleer gepumpt, gegebenenfalls Wasserstoff- oder ein sonst geeignetes Gas oder eine Gas-   mischung   in denselben geleitet und nun der Faden mittels eines elektrischen Stromes von 
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 Anregung der Fäden genügen. Diese besondere Art der Anwärmung ist jedoch nur   äusserst   selten nötig, denn in fast allen Fällen genügt das Leitungsvermögen der Fäden zur Anregung.

   Ist das Anregen auf die eine oder die andere Weise durchgeführt, so ist die Leitungsfähigkeit der   Fäden derartig erhöht   worden, dass dieselben Ströme von den Spannungen, welche für Belcuchtungszwecke üblich sind, gut leiten, ohne dass eine Anwärmung oder dgl. erforderlich wäre. Je nach der beim Anregen angewandten Stromdichte verändert der Faden, natürlich infolge eintretender Reaktionen, seine Farbe. Bei Anwendung grösserer Stromdichten wird der Faden grau, bis er bei höchster Beanspruchung ein ausgesprochen metallisches Aussehen zeigt. Der fertige Faden wird hierauf von den Hilfselektroden abgenommen und mit der gleichen Masse, wio diejenige, aus welcher er hergestellt wurde, bezw. mit einem anderen geeigneten Kitt oder in sonst zulässiger Weise an den Zuleitungsdrähten einer elektrischen Glühlampenbirne befestigt.

   Nach möglichst vollständiger Beseitigung der Luft aus der letzteren kann der Faden noch einmal geglüht und dann die
Birne nochmals evakuiert werden, dann wird dieselbe geschlossen und die Lampe ist fertig. 



   Anstatt den Faden, wie soeben beschrieben, noch einmal in einem Vakuum zu glühen, kann auch in die Glülll) irne ein Wasserstoff Kohlenwasserstoffgemisch bezw. Stickstoff-Kohlen-   wasserstoffgelllisch   geleitet und der Faden nochmals elektrisch zum Glühen gebracht werden, damit auch gegebenenfalls das Klebmittel der Anheftungsmasse   verkohlt   wird, bezw. eine Carbidbildung oingeht. Schliesslich wird die Lampe evakuiert und verschlossen.

   Füllt man die Lampen vor dem endgiltigen Verschliessen mit Wasserstoffgas bezw. mit einem Wasser- stoff-Kohlenwasserstoffgemisch bezw. mit Stickstoff oder mit einem Stickstoff-Kohlenwasserstoffgemisch, was   cbRnfalls zulNssig ist, so   werden dadurch Lampen erhalten, die zwar auch ein vortreffliches   Lichtausstrahlungsvermögen besitzen,   jedoch mehr   heizend wirken als     Vakuum lampen,   also flir Heizzwecke nicht ungeeignet sein würden. 



   Die   Wassprstoffvcrbindungen   der seltenen Erden bezw. der Erdalkalimetalle oder des Urans, die nach der eingangs geschilderten Reaktion ebenfalls erhalten werden können und für die   Ausfnhmng   dieser Erfindung von grosser Bedeutung sind, können in verschiedener Weise gewonnen werden. Eine dem hier vorliegenden Bedürfnis schon genügende Her-   stf\l1nngsmothode bosteht   darin, dass die Oxyde der Metalle der seltenen Erden und Magne-   sium   in einer Wasserstoffatmosphäre entsprechend hoch erhitzt werden.

   Hiebei die Gegenwart atmosphärischer Luft vollständig auszuschliessen, ist nur mit Anwendung ganz besonderer   Vorsichtsmassregeln durchführbar   ; es werden daher, falls diese Vorsichtsmassregeln nicht angewendet werden, gleichzeitig mit Wasserstoffverbindungen auch Stickstoffverbindungen der Metalle der seltenen Erden bezw. der Erdalkalimetalle oder des Urans entstehen. Dies   ist jedoch nicht als Missstand anzusehen, denn auch diese Stickstoffverbindungen bilden, namentlich wenn sie in den Wasserstoffverbindungen enthalten sind, ein sehr wertvolles   Ausgangsmaterial für die Herstellung von   Glühkörpern.   Die erhaltenen Massen werden zweckmässig von der Magnesia mit Hilfe   reiner Salzsäure   befreit und dann sehr sorgfältig gewaschen.

   Bei Scheidung der Wasserstoffverbindungen der Alkalierdmetalle kann zweck- 
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 wasserstoff und Mg 0 ist schwieriger und erfordert eine   mehrmalige Scheidung,   um eine einigermassen reine Masse zu erhalten. 



   Die Beimischung von Metallen, Metalloxyden und beständigen   MetaUcarbiden,   vorzugsweise aus demselben Grundmaterial, zu der plastischen Masse, aus welcher der Glühkörper hergestellt wird, kann unter Umständen zweckmässig erscheinen, sei es, um die   Beständigkeit   desselben gegenüber der atmosphärischen Luft zu erhöhen oder den elektrischen Leitungwiderstand der Glühkörpermasse bezw. die Farbe des Lichtes zu verändern. 



   Nachstehend seien noch einige Rezepte über Mischungen angegeben, welche sich gut für die Herstellung von Glühlampenfäden eignen, wobei besonders auf Zirkonium und Thorium sowie deren Verbindungen Bezug genommen wird, da diese   vorzügliche   Eigenschaften für den Zweck besitzen :
L Zirkondioxyd wird durch Magnesium bei Gegenwart von   Wassorstoff mittels     Erwärmung   reduziert. Die reduzierte Masse wird gewaschen, damit Verunreinigungen beseitigt werden und dann mit 35 Gewichtsteilen Zirkoncarbid gemischt. Die Mischung wird in der bereits geschilderten Weise zu einer plastischen Masse verarbeitet, aus welcher dann die Glühlampenfäden hergestellt werden.

   Diese Fäden werden unter möglichstem Abschluss der Luft bis zu   10000   C erhitzt, bei welcher Temperatur der grösste Teil des Wasserstoffgases ausgetrieben wird, so dass das Metall im status nascendi eine kompakte Masse mit den übrigen Bestandteilen der Fäden bildet. Die so behandelten Glühfäden werden dann an   Drähten befestigt   und unter möglichstem Abschluss der Luft in einer   Kohlenwasserstoffatmospläre   durch Hindurchleiten eines elektrischen Stromes geglüht, wonach die Fäden in üblicher Weise verwendet werden können. 



   2.70 Gewichtsteile der nach Rezept 1 geglühten reduzierten Masse werden mit 20 Gewichtsteilen von Wasserstoffvcrbindungen der Metalle der seltenen Erden, 5 Gewichtsteilen eines Metalles in Pulverform (beispielsweise Thorium) und 5 Gewichtsteilen Metalloxyd (beispielsweise   Tboriumoxyd)   gemischt und die Mischung wird in der beschriebenen Weise zu Fäden verarbeitet. 



   3. 30 Gewichtsteile fester   Zirkonwasserstoffverbind1Jngen   werden unter möglichstem   Luftabschluss   mit 30 Gewichtsteilen. Magnesium bei etwa 20000 C geglüht. Von der er- 
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 und 50 Gewichtsteilen (Karbid (beispielsweise Zirkoncarbid) gemischt und die Mischung, um aus derselben Fäden zu erhalten, wie in den   übrigen Fällen   weiter behandelt. 



   4. 10 Gewichtsteile von   Stiel (stoff verbindungen   der Metalle der seltenen Erden bezw. des Urans worden mit 15 Gewichtsteilen Zirkonwasserstoff und 75 Gewichtsteilen Carbid (beispielsweise   Thoriumcarbid)   gemischt und die Mischung, um aus derselben Fäden zu erhalten, wie vorstehend beschrieben, weiter behandelt. 



   Neben den festen   Redl1ktionsmassen,   welche nach der eingangs erwähnten Reduktion gewonnen werden, entstehen auch gasförmige Produkte, die gleichfalls ein sehr wertvolles Material für die Herstellung von elektrischen   Glühkörpern   abgeben. Diese gasförmigen Produkte, welche sich bei der Reduktion der Verbindungen der Metalle der seltenen Erden, der Erdalkalimetalle oder des Urans bilden, werden in folgender Weise zur Herstellung von Leitkörpern nutzbar gemacht. Einmal, indem man sie in dem Reduktionsgefäss selbst oder ausserhalb   d'sselben mit stark erhitzten Körpern   in Berührung bringt. Als solche Körper können Stäbe, Fäden oder sonstwie gestaltete Stücke von Glas, Porzellan oder irgendeinem anderen schlechten oder Nichtleiter verwendet werden.

   Selbst gute Leiter, also beispielsweise Metalldrähte,   Kohlenfäden u.   s. w. sind für jenen Zweck geeignet. Die gasförmigen Pro-   dukte schlagen sich   unter teilweiser Zerlegung in ihre Elemente an denselben nieder oder dringen in dieselben ein und es entstehen Körper, die gute Leiter des elektrischen Stromes sind. Werden die gasförmigen Produkte, während ihnen keine Gelegenheit gegeben wird, sich derart mit anderen Körpern zu vereinigen, aufgefangen, dann können dieselben in folgender Weise zur Herstellung von Glühkörpern benutzt werden. Es'wird irgendein Körper in einem am besten luftleeren oder mit indifferenten Gasen angefüllten geschlossenen Raum aufgehängt und dann   zum Glühen   gebracht, worauf jene gasförmigen Produkte in den geschlossenen Raum geleitet werden.

   Dieselben schlagen unter oben erwähnter Zerlegung sich dann zuerst an jenen Stellen nieder, die am stärksten erwärmt sind und nach und nach wird dadurch der Körper überall gleichen Querschnitt erhalten. Dies ist praktisch 

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Ganz so wie die durch die erwähnten Reduktionen gewonnenen gasförmigen Produkte verhalten sich die flüchtigen Wasserstoffverbindungen der Metalle der seltenen Erden, der Erdalkalimetalle und des Urans, auch wenn sie auf eine andere Art und-Weise erzeugt worden.

   Ein derartiges Verfahren besteht beispielsweise darin, dass zwecks Herstellung von gasförmigen Wasserstoffverbindungen des Zirkons eine Mischung von Magnesium mit Zirkonoxyd, bei welcher das Magnesium im   Überschuss vorhanden   ist, unter Luftabschluss und   Einleiten von Wasserstoffgas stark   erhitzt wird, was zweckmässig im elektrischen Ofen geschieht. Es bildet sich hiebei Zirkon-Magnesium und dieses entwickelt, mit verdünnter Salzsäure behandelt, gasförmigen Zirkonwasserstoff. Ein weiteres derartiges Verfahren besteht, analog der Darstellung von Silicium bezw. Borwasserstoff, darin, dass beispielsweise Magne-   sinmzirkonid   oder Magnesiumthorid oder Mischungen beider mit   verdünnter   Salzsäure behandelt werden.

   Es entstehen dabei flüchtige Wasserstoffverbindungen jener Metalle der 
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   Bei der   Behandlung   mit Natrium ergibt die Verbindung Zr (C2 H5)4 Zirkonwasserstoff in Gasform. Die näch irgendeinem dieser Verfahren hergestellten gasförmigen Produkte worden aufgefangen und dann in evakuierte oder mit entsprechenden Gasen oder Gasmischungen gefüllte Räumo geleitet, in welchen sie zur   Einwirkung   anf hinreichend erwärmte feste Körper kommen, wie dies bereits vorstehend geschildert ist. 



   PATENT-ANSPRÜCHE : 
1. Verfahren zur Herstellung von Glühkörpern für elektrisches Licht oder Wärme, bei welchem Verbindungen der Metalle der seltenen Erden, der Erdalkalimetalle oder des Urans in Gegenwart eines Reduktionsmittels erhitzt werden, dadurch   gekonnzeichnet, dass   die Erhitzung in einer Stickstoff- oder Wasserstoffatmosphäre erfolgt.

Claims (1)

  1. 2. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass den nach 1 erzeugten Reduktionsmassen weitere Metalloxyde, Metallstickstoffverbindungen Metallwasserstoffverbindungen oder Metalle zugesetzt werden.
    S. Ausführungsform des Verfahrens nach 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die nach 1 erhalteuen Reduktionsmassen, oder die nach 2 erhaltenen Mischungen im Vakuum EMI4.3 werden.
    4. Ausführungsform des Verfahrens nach 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass EMI4.4 mittels des elektrischen Stromes angeregt bezw. durch Anwendung entsprechender Stromdichten gefestigt werden.
    5. Ausfuhrungsform des Verfahrens, dadurch gekennzeichnet, dass die nach 1, 2 und 3 erhaltenen Reduktionsmassen fein zerrieben, mit einem Bindemittel vermischt und zu Fäden geformt werden, die l) ei einer Temperatur zwischen 100-8000 erhitzt und hierauf durch den elektrischen Strom im Vakuum bezw. in einer Wasserstoff- oder einer kohlenwassorstoff- hältigen Wasserstoffatmosphäre geglüht werden.
    6. Ausuhrungsform des Verfahrens, dadurch gekennzeichnet, dass die bei Herstellung der Rcduktionsmasse sich bildenden gasförmigen Reduktionsprodukte zur Einwirkung auf glühende Stifte, Fäden oder dgl. gebracht werden.
AT16620D 1901-06-24 1901-06-24 Verfahren zur Herstellung von Glühkörpern für elektrisches Licht oder Wärme. AT16620B (de)

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