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Bogenlampenelektrode.
Bekanntlich wird durch Ilinzufügen gewisser mineralischer Beimengungen, namentlich von Kalk- und Magnesiasalzen u. agi. dite Leuchtkraft dar Kohlen einer elektrischen Bogenlampe beträchtlich erhöht. Diese Beimengungen sind entweder gleichmässig in der Kohle verteilt oder finden sich nur im Kern der Kohlenstäbe.
Die ersten Beobachtungen über diese Eigenschaften von l\1ineralzuslitzen wurden nach Du Moncel, #Traité des Applications de l'électricité", 1878, Seite 470, von Gauduin, Carre und Archereau gemacht. In den Vereinigten Staaten wurden später von Weston, Head und Llewellyn Saunderson und anderen verschiedene Patente genommen, die sich auf den Zusatz nahezu aller Mineralsubstanzen zur Kohle beziehen. In neuester Zeit sind von Bremer ähnlich zusammengesetzte Kohlen hergestellt worden, welche nach ihrer Fertigstellung einen aus Flussmitteln etc. bestehenden äusseren Überzug erhielten.
Der Zusatz von Kalk und anderen Mineralsalzen zur Koblo bringt aber ausser grossen Vorteilen auch grosse Nachteile mit sich.
1. Schlackcnbildung : Sobald der Zusatz der mineralischen Stoffe 10"/o übersteigt, so worden die auf der Aussenseite der Kohlen abfliessenden Schlacken äusserst störend : und wenn man, um sie leichter abfliessen zu lassen, ihre Dunnflüssigkeit vermehrt, so wird auch die Menge der abfliessenden Schlacke beträchtlich vermehrt und dadurch das Übel eher grosser als kleiner gemacht.
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3. Schneller Verbrauch :
Zweck der vorliegenden Erfindung ist, diese Übelstände zu beseitigen.
Wie nun eingehende Versuche gezeigt haben, ist die Schlackenbildung hauptsächlich darin begründet, dass die Flamme des elektrischen Lichtbogens die äusseren Flächen der Kohlenstäbe zum Teil bestreicht, dabei die Kohle verbrennt und das Schmelzen der mineralischen Beimengungen bewirkt.
Da letzere ohne Kohlenzusatz Nichtleiter sind, können
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fachste Mittel, die Schlackenbildung zu verhindern, darin besteht, diemineralisiortenKohion Illit einem dünnen Überzug oder Mantel aus gewöhnlicher, stark gopr. 3sster und gutleitender Kohle zu versehen, welcher die Zuleitung des Stromes rings um dn"mineralischen Kern bewirkt und den Zweck hat, die Verbrennung des den Mineralsubstanzen beigemengten Kohlenstoffes zu vorhindorn, wodurch sich die Schlacken leicht verflüchtigen. So z.
B. erhält ein mineralischer Kohlenstift für eine mit der Spitze nach oben angeordnete, positive Kohle mit einem mineralisierten Körper oder Kern von 7 mm Durchmesser und einem 1#5-2 mm starken Docht aus Mineralsalzen und Kohlenpulver einen Kohlenüberzug von-1.-1'25 mm Dicke. Der innere Durchmesser verhalt sich daun zum äusseren etwa wie 7 : 9.
Die passende Stärrke dieses dünnen Mantels muss überhaupt je nach der Zusammen-
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einander konzentrisch umschliessenden Zonen zu tun, die dadurch gekennzeichnet sind, dass die äusserste Zone aus reiner oder schwach mineralisierter Kohle besteht.
Bei den neuen Mantelkohlen wird der leuchtende Teil des Lichtbogens äusserst glänzend, besonders dann, wenn der innere Kohlenkörper der hier beschriebenen Kohlen einen oder mehrere Dochte von pulverförmiger Kohle aufweist, welche mit einem reichen Zusatz (mindestens 250/0) von Mineralsubstanzen, besonders von Kalium-, Natrium- oder Bariumsalzen oder von Kryolith gemischt wird. Um die besten Resultate bei diesen Kohlen zu erhalten, können hier vorzugsweise Kalisalze, wie Kalium-Silicat, -Fluorür, -Phosphat, - Borat,-Carbonat,-Tartrat etc. verwendet werden, und zwar entweder allein oder gemischt mit dem entsprechenden Salz des Bariums, des Natriums, des Kalks, der Magnesia, des Aluminiums etc. So z.
B. wird ein ausserordentlich ruhiges und starkes Licht mit einer gegen 50% Kalksalzo (Fluorür, Phosphat) enthaltenden Kohle erhalten, deren Docht 25% und mehr lialiumborat enthält. Ein geringer Zusatz von Kaliumsalzen (z. B. 2-100/o) zu dem Kohlenbrei des Kerns der zweizonigen Mantelkohlen bietet gleichfalls Vorteile für die Stetigkeit und vermehrt auch die Lichtausbeute, aber ein solcher Zusatz kann durch die leichte Verflüchtigung der alkalischen Salze während der Fabrikation der Kohlen verloren gehen und die Kohlen müssen deswegen bei niedrigerer Temperatur gekocht werden.
Die hier beschriebenen Mantelkohlen können Verwendung finden in Lampen mit vertikal stehenden Kohlen, indem man z. B. eine solche Mantelkohle unter einem weniger mineralisierten Kohlenstift anordnet. Sie lassen sich aber ebensogut auch mit der Spitze nach unten gekehrt anordnen, ohne dass eine störende Schlackenbildnng stattfindet ; in diesem Falle kann man die Umhüllung stärker oder mehrere Millimeter dick machen. Im Gegensatz zu den gewöhnlichen mineralisierten Kohlen findet hier selbst in'dieser Stellung keine störende Schlackenbitdung statt.
Die Verbrennung des Mantels kann nötigenfalls noch verringert werden dadurch, dass man dem Mantelteig Mineralsubstanzen von gleichen Eigenschaften, wie sie der zentrale hein enthält oder bekannte feuerbeständige Stoffe, z. B. Acetat, Borat, Wolframat, Phosphat von Natrium, Kalium, Magnesium usw. zusetzt oder die fertige Kohle damit in bekannter Weise imprägniert, wie z. B. in der deutschen Patentschrift Nr. 65734 : beschrieben ist.
Die Hauptvorteile der neuen Mantelkohlen bestehen in folgendem :
1. Der Kern kann stärker mineralisiert werden, als eine durch und durch mineralisierto Kohle ; hieraus ergibt sich eine regelmässigere und stärkere Lichtemission, die auch die reinen Kohlen mit mineralisiertem Docht übertrifft.
2. Fast vollkommene Beseitigung der Schlackenbildung (die bei den vollständig mineralisierten Kohlen unvermeidlich ist) ohne dass es notwendig wäre, durch Zusatz besonderer Flussmittel dieselben dünnflüssiger zu machen.
3. Besseres Leitungsvermögen, als das der vollständig mineralisierten Kohlen. Die
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Es ist dem Erfinder wohl bekannt, dass Elektroden, bestehend aus einem aus Kohle hergestellten und dann mit Calcium-Carbid gefüllten Rohr von Hachmann beschrieben worden sind (amerikanische Patentschrift Nr. 660852). Aber im vorliegenden Falle handelt es sich um andere leuchtende Mineralsalze ; der Zweck des Überzugs ist ein anderer und seihst die Fabrikation der Kohlen ist durchaus verschieden. Denn um einen dünnen Überzug aus stark gepresster und gutleitender Kohle in praktischer und wirtschaftlicher Weise zu bilden, nassen zur Herstellung der Kohlen Verfahren verwendet wprden, die auf dem Pressen Jn Stäbe zusammen mit ihrem Überzug durch ein Mundstück beruhen. Dieses sind folgende :
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Herstellung in zwei Operationen durch getrenntes Pressen : Man presst die innere Zone (den Kern) von Stabform, welche die Mineralsubstanzen enthält und eventuell mit Durchbohrungen für die Dochte versehen sein kann, sowie den Mantel getrennt für sich auf bekanate'Weisc, iudem man den Kohlentoig mittels Teer oder beliebiger
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bindemittels darin befestigt ; wenn nötig, folgt noch ein zweites Brennen. Man kann aber auch den Kernstab mit Hilfe einer Presse in den Mantel einbringen (ähnlich wie dies bei den Dochten geschieht), oder aber den Stab gebrannt oder ungebrannt in eine Presse einbringen, welche den Mantel um ihn herum presst (ähnlich wie bei der Bloiumprcssung für elektrische Kabel).
2. Direkte Herstellung durch gleichzeitiges Pressen : An Stelle oben beschriebenen Verfahrens kann man aber auch mit Hilfe speziell dafür konstruierter Pressen mit konzentrischen Presslöchern in einer einzigen Operation aus mehreren verschieden zusammengesetzten Kohlenteigsorten eine Elektrode mit zwei oder mehr Zonen herstellen, die dann nur einmal gebrannt wird. Nur mittels dieses zweiten Verfahrens ist ein fester, und unveränderlicher Zusammenhang zwischen dem Mantel und dem Kern zu erzielen. Ein solcher Zusammenhang ist aber nötig, um zu verhindern, dass sich während des Brennens der Kohlen nach dem Pressen eine isolierende Mineralschicht zwischen Kern und Mantel bildet, die den Lichtbogen veranlassen würde, sich auf dem Mantel, anstatt auf dem Kern zu bilden, was gerade vermieden worden soll.
Etwa vorgesehene Durchbohrungen (Dochtlöcher) des Kohlenstifts werden vor oder nach dem Brennen in der bei der Herstellung von Dochtkohlen üblichen Weise ausgeführt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Kohlenelektrode für Bogenlampe, gekennzeichnet durch zwei sich konzentrisch umschliessende, fest miteinander verbundene Teile, nämlich einen zylindrischen, homogenen oder mit Dochten irgendwelcher Art und Gestalt versehenen Stab aus mineralisierter Kohle, welcher 90-200/0 Kohle und 10-800/0 mineralischer Beimengungen enthält, und einen diesen Stab umhüllenden Mantel ans reiner oder nur schwach mineralisierter Kohle, dessen Stärke so bemessen ist, dass er ebenso schnell oder etwas schneller abbrennt, als der Stab, so dass der Lichtbogen aut dem Querschnitt des Stabes allein erzeugt wird.