CH255565A - Bogenlampe. - Google Patents

Description

  Bogenlampe.    Bei den bisher bekannt gewordenen     Bo-          genIampen    ist die Kathode im allgemeinen  eine Stiftelektrode.  



  Gegenstand der vorliegenden Erfindung  bildet eine     Bogenlampe,    die eine     kreisförmige     Scheibenkathode aufweist, die um die durch  das Scheibenzentrum gehende, zur     Scheibe          senkrechte    Achse drehbar ist. Als Anode  wird     zweckmässigerweise    eine Stiftelektrode       gewählt,    die in der Ebene der Kathoden  scheibe     liegt    und derart angeordnet ist, dass       Bogenstrom    von der Anode auf den Schei  benrand übergeht.  



  Wie aus den nachstehend beschriebenen       Beispielen,    hervorgeht, ermöglicht die Wahl  einer Scheibenkathode eine ganze Anzahl  Vorteile, beispielsweise in     bezub    auf Regulie  rung,     Zündung    und Betriebssicherheit der       Lampe.    Besonders vorteilhaft ist, dass bei  passender Grösse der     Scheibe    ein sehr     kleiner     radialer     Abbrand    entsteht, so dass der theore  tische Kathodenfleck (im folgenden kurz mit       lathodenfleck    bezeichnet), d. h.

   der Ort, wo  die Achse der positiven Elektrode die Scheibe  trifft, über längere Zeit ohne jegliche     Regu-          Iierung    relativ zu den unbeweglichen Teilen       der    Lampe ortsfest bleibt. Die Erfindung er  gibt auch die Möglichkeit einer     einfachen     und sehr     betriebssicheren    Zündung, falls die  Scheibe schwenkbar angeordnet und beim       7ündvorgang    mit der     positiven    Elektrode in.  Kontakt gebracht wird.  



  Anhand der     Fig.    1-4 der     beiliegenden          Zeiehnung    sollen     Ausführungsbeispiele    des         Erfindungsgegenstandes    und ihre Wirkungs  weise erläutert werden.  



       Fig.    1 veranschaulicht das Prinzip eine:  Anordnung, bei der die Kathodenscheibe       automatisch    -so verschoben wird, dass .der Ka  thodenfleck ortsfest bleibt. Zur Zeit     t1    hat  die Kathode den Radius     r,,    zur Zeit     t2    ist:  sie bis auf den Radius r2 abgebrannt. Damit  der Kathodenfleck     K    im Raume feststeht,  muss die Scheibe in der Zeit     t2-tl    um den  Betrag     rl-r.    entsprechend dem     Abbran.d    der  Kathode stetig vorgeschoben werden.

   Die       Sollstellung    der Scheibenachse ist durch den  jeweiligen Scheibenradius, der durch den       Abtaster    A laufend     festgestellt    wird, zwang  läufig definiert.  



       Fig.    2 veranschaulicht als Beispiel eine  einfache praktische Realisierung des Prin  zips des ortsfesten Kathodenflecks: der Ab  taster A wird mittels der Feder F     gegen     die Kathodenscheibe bedrückt. Er steht in       Verbindung    mit der Zahnstange Z, Wird  die Scheibe im Laufe des Betriebes kleiner,  so wird das Zwischenrädchen ZR durch die  Zahnstange     Z1    angetrieben und wälzt sieb  auf der ortsfesten     Zahnstange        ZZ    ab und  schiebt sich selbst sowie die Zahnstange     Z1     und den     Scheibentragarm   <I>TA</I> samt Schlit  ten S um den Betrag der Scheibenabnützung  nach links,

   so dass der Kathodenfleck     h     (negative     Bogenansatzstelle)        ständig    relativ  zu den unbeweglichen     Teilen,,    z. B. .dem Trä  ger     TB,        ortsfest    bleibt. Der     Abtaster   <I>A</I> kann  am obern Ende eine Reibrolle tragen, welche      den Drehantrieb der Kathodenscheibe be  sorgt. Durch die raumfeste Lage des     Katho-          denflecks    bietet die     Regulierung    der Positiv  kohle auf konstante Bogenlänge keine  Schwierigkeiten mehr.  



  Die     Reibrolle,    die die Scheibe während  des Betriebes dreht, wird über ein nicht  gezeichnetes Getriebe     beispielsweise    von  einem Elektromotor     angetrieben,    der selbst  tätig     eingeschaltet    wird,     solange    die Lampe  im Betrieb     ist.     



  Sofern die Kathodenscheibe nicht ganz  rund abbrennt, ist es vorteilhaft, den Schei  benvorschub     intermittierend    zu machen, wo  bei während der Stillstandszeit des Scheiben  vorschubes sich     Unrundheiten        wenigstens     teilweise von     ,selbst    ausgleichen und jeder  Vorschub derart erfolgt, dass an seinem Ende  .die theoretische negative     Booenan.satzstelle        K     (Fix. 1, 2) relativ zu den     unbeweglichen     Lampenteilen am gleichen Ort ist.

   Es ist da  bei auch .denkbar, den Scheibenvorschub  entsprechend dem mittleren Scheibendurch  messer zusteuern, indem man beispielsweise  mehrere     Abtaster    verwendet, deren einzelne  Steuerbewegungen über Differentiale addiert  und mittels einer passenden     Übersetzung    für  den Vorschub des     Scheibentragarmes    benutzt  werden.  



  Bei Bedarf ist es auch möglich, die     1,#-a-          thodenscheibe    mittels einer mechanischen  Schabe- oder Schleifeinrichtung dauernd  exakt rund zu erhalten, wobei der Vorschub  dieser Einrichtung automatisch oder von  Hand gemacht werden kann. Bei automati  schem Betrieb wird der Vorschub der Schleif  einrichtung gleich     jenem    des     Scheibentrag-          armes    gemacht, wobei die jeweilige Stellung  der Schleifeinrichtung gegenüber dem Schei  benrand um einen kleinen Betrag und derart  vorverlegt ist, dass die Scheibe dauernd in  richtiger Weise egalisiert wird.  



  In vielen Fällen wird es genügen, .die  mechanische Egalisierung der Scheibe     inter-          mittierend    zu     machen,.    Der entstehende Ab  fall kann durch ein Gebläse abgesaugt     wer-          oder    die     Anordnung    der Sehleifeinrieh-         tung    wird so getroffen,     dass,    der Abfall in  einen     Sammelkasten    fällt.  



  Soweit der     Abbrand    :der positiven Kohle       eine    konstante Funktion des Bogenstromes  ist, ergibt     sich    bei raumfestem Kathoden  fleck automatisch     eine    ebenfalls raumfeste  Stellung der Positivkohle. Die Stromstärke  ist eine bestimmte Funktion der Bogen  länge, der     Abbrand    der Positivkohle eine  solche :der Stromstärke, so     dass:    sich .ein ein  deutiger Zusammenhang ergibt zwischen der  Bogenlänge     l    und -dem     Abbrand   <I>A</I> der Posi  tivkohle.     Fig.    3; veranschaulicht diese Ver  hältnisse.

   Beträgt die     Sollbogenlänge        1s    mm,  so ergibt     sich        daraus    der     erforderliche    Vor  schub der Positivkohle zu     v    mm pro     1@linute.     Die Bogenlänge bleibt automatisch konstant,  soweit der     Abbrand    A und die Vorschub  geschwindigkeit v unveränderlich sind.  



  Bei konstantem     Abbrand    der Positivkohle  kann der Anodenvorschub in     einfachster          Weise    mit einem Synchronmotor gemacht  werden. Sofern     gewisse    Schwankungen des       Abbrandes    auftreten, ist der Antrieb der  Positivkohle mit einem durch     Zentrifuga,l-          schalter    geregelten     Motor    vorzuziehen. In  diesem Fall muss die     Regeldrehzahl    des     Zen-          trifugalechalters    während des Betriebes der  Lampe verstellt werden können.  



  Ein weiterer Vorteil des     raumfesten     Kathodenflecks besteht in     d-er    Möglichkeit  einer .sichern Schutzabschaltung der Lampe  bei zu starkem Zurückbrennen der Positiv  kohle nach einem     Minimalstromkriterium.     Beim Versagen des Positivvorschubes ver  grössert sich die Bogenlänge, da der     Katho-          .denfleck    im Raume     feststeht.    Der Strom ver  mindert sich mehr und mehr, je weiter die  Positivkohle gegen ihre Halterung zurück  brennt, so dass die Lampe mit einem     Mini-          mal-stromrelais    sicher abgeschaltet werden  kann, bevor :die positive Kohlenhalterung  Schaden leidet.

   Dies ist besonders wichtig bei       Ho:ehintensitätslampen    mit der bekannten       Luftstromkonzentration    des Bogens.     konzen-          triscli    zur Anodenachse und sehr hoher     Be-          lastung    der     Positivkohle,    da. in diesem Fall           das    Brennende der Positivkohle relativ     #wenig     aus dem Positivkopf hervorragt.  



  Im Hinblick auf eine möglichst hohe       Lichtausbeute    wird die Mittelebene der Ka  thodenscheibe vorteilhaft in eine     Aleridional-          ebene    des     Beleuchtungssystems    gelegt; fer  ner werden die Halter der positiven und ne  gativen Elektroden innerhalb des     Seheiben-          5chattens    angeordnet, so     dass    durch sie keine  zusätzlichen     Abschattungsverluste    entstehen.

    Durch die Seheibe entsteht ein Schattenraum,  der aus zwei klar trennbaren Raumgebieten       besteht:    einem     kegelatumpfartigen    Gebilde  zwischen Scheibe und Spiegel im direkten  Strahlengang, und sofern das reflektierte  Licht parallel gebündelt ist, einem zylinder  artigen Gebilde vor dem Spiegel im reflek  tierten Strahlengang. Der Halter der Positiv  kohle erzeugt dann keine     zusätzliche    Ab  schattung, wenn er innerhalb dieses Schat  tenzylinders angeordnet wird.  



  Für Projektionszwecke und Scheinwer  fer mit kreisförmigem Strahlenquerschnitt  wird eine kurze Bogenlänge angestrebt, wo  mit der gewünschte Zweck bei maximaler       Konzentration    mit einem Minimum an     elek-          lrischer    Energie erreicht werden kann.

   Diese       "Kurzbogenlampe"    bietet bei     Anwendunb          normaler    Negativbohlen ganz     besondere     Schwierigkeiten, indem durch     Kondensation     der Anodendämpfe an der Spitze der     Nega-          livkohle    eine     Karbidperle    oder gar     ein    An  lagerungspilz entstellt, der einen einwand  freien Betrieb der     Lampe    nach kurzer Zeit       vc#runmögli-cht:

  .        Diese    Erscheinungen können       nur        durch    ausreichende Luftzufuhr am Ort  der negativen     Spitze    bekämpft werden., was  wiederum nur bei grösserer Bogenlänge     mög-          lieh    ist. Durch Anwendung der drehenden  Scheibenkathode kommen die Ablagerungs  produkte des Kathodenflecks laufend aus       dein    Lichtbogen heraus, wo sie an der Frisch  luft verbrennen.

   Damit lässt sich     erfahrungs-          ,emä.ss    eine derartige     Anodenda.mpflamp-e    mit  extrem hoher Strombelastung der Positiv  kohle bei kleinster Bogenlänge dauernd sicher       1)i-ti eibrn,       Bei     Reinkohlenlampen    mit Scheiben  kathode bedient man sieh mit Vorteil einer  doppelten magnetischen Stabilisierung des  Bogens: einerseits kann durch Anwendung  eines axial zur Anode verlaufenden Magnet  feldes der Bogen durch Rotation infolge der  auftretenden     elektrodynamischen    Kräfte auf  die     Feldachse    zentriert werden;

   anderseits  wird zweckmässig der Kathodenfleck auf dem  Scheibenrand     tangential    fixiert durch An  wendung eines zur Anodenachse     transversa-          len,        inhomogenen    Magnetfeldes, das in der  Bogenachse seine Richtung umkehrt. Sofern  der Kathodenfleck in der Drehrichtung der  Scheibe auswandern möchte, kommt er in ein  Magnetfeld, das ihn wiederum auf die Soli  stellung zurücktreibt. Derselbe Effekt tritt  auf, wenn .der Kathodenfleck .die Tendenz  zeigen sollte, entgegen der Scheibendrehung  auszuwandern, sofern da.s     trNnsversal.e    Ma  gnetfeld zu beiden Seiten des     Kathodenflecks     eine um<B>180</B> Grad verschobene Richtung auf  weist.  



  In     Fig.    2 sind .die beiden Magnetfelder  schematisch eingezeichnet: einerseits das       Axialfeld    A, welches     darstellungsgemäss    mit  einer Spule erzeugt wird, deren     Windungen     vom Strom     J    durchflossen werden. Das Quer  feld ist     durch    zwei Kraftlinien Q angedeutet;  es verläuft oberhalb der Anodenachse von       vorn,    nach hinten, unterhalb derselben, von  hinten nach vorn. Die zur Erzeugung not  wendigen, seitlich vom Bogen angeordneten  Magneten sind der     Übersichtlichkeit    halber       nicht    eingezeichnet.  



  Ein weiterer     besondererVorteil    der     Schei-          benkathoJe    mit räumlich festem Kathoden  fleck liegt in der Möglichkeit einer einfachen  präzisen und absolut sicheren Zündung der  Lampe.     Fig.    4     veransehaulieht    als     Ausfüh-          rungsbei3piel    eine Anordnung zur Zündung  der Lampe.

   Zu diesem Zwecke wird der  oberste Teil des     Scheibeutragarmes    als Hebel  zwischen zwei     Begrenzunb        an.schlägen        ver-          schwenkbar        gemacht:    der eine Anschlag     A,     entspricht der     Fix-stellung    der Kathode im  Betrieb, der andere     Ä,    begrenzt die Sehei  benbewegung nach. vorn, wobei diese Begren-           zung    etwas hinter der Sollstellung des Posi  tivkraters     ,liegt.    Zwischen     diesen    beiden An  schlagen spielt sich der Zündvorgang ab.

    Die Zündung kann von Hand durch Betä  tigen des     Zündhebels    ZH bewerkstelligt wer  den, oder es kann der     Zündhebel    automatisch  gesteuert sein. Im letzteren Fall wird der       Zündhebel    durch eine Feder gegen den An  schlag A, gezogen, der die Kathodenscheibe  etwas hinter die Sollstellung der Positivkohle  bringen würde.     Steht    die Positivkohle rich  tig, so liegt die     Kathodenscheibe    unter Feder  druckgegen den Rand     desPositivkraters.Beim     Einschalten des Stromes zieht ein Elektro  magnet den Zündhebel auf den Anschlag A_,  wodurch sofort die richtige     raumfeste    Stel  lung der Kathode erreicht ist.

   In dieser Stel  lung wird der Zündhebel während des Be  triebes durch den vom Bogenstrom abhängi  gen Magneten gehalten. Wird der Strom ab  geschaltet, so zieht die Feder den Zündhebel  wiederum auf den     Positivkrater    zurück.  



  Der Begrenzungsanschlag A, verhindert,  dass der     Zündhebel    die     Positivkohle    in die  Positivhalterung H eindrückt und zum Kurz  schluss mit dieser kommt. Beim Einführen  einer neuen Positivkohle kann .diese einfach  bis zum Anschlag auf die Scheibenkathode  vorgeschoben werden, wodurch sie automa  tisch in .die richtige Ausgangsstellung kommt.  



  Bei kleinen Lampen ohne automatischen  Vorschub der Kathodenscheibe wird die  Zündung     zweckmässigerweise    von Hand durch  Betätigung der Positivkohle vorgenommen,  die dazu verschiebbar gehaltert ist.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Bogenlampe, gekennzeichnet durch eine kreisförmige Scheibenkathode, die um die durch .das Scheibenzentrum gehende, zur Scheibe senkrechte Achse drehbar ist. UNTERANSPRüCHE: 1. Bogenlampe nach Patentanspruch, ge kennzeichnet durch Mittel, die bei Betrieb der Lampe die Kathode in Abhängigkeit ihres Durchmessers automatisch so verschie ben, dass die theoretische negative Bogen- ansatzstelle relativ zu .den unbeweglichen Lampenteilen ortsfest bleibt. 2.

   Bogenlampe nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet. dass die Mittel einen Abtaster aufweisen, der laufend den Scheibendurchmesser feststellt und .den Vorschub der Kathodenscheibe ver anlasst. 3. Bogenlampe nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass -die Mittel mehrere Abtaster aufweisen, durch die ein Mittelwert des Scheibendurch messers festgestellt wird und dass der Vor schub der Scheibe entsprechend diesem Mit telwert erfolgt.

   4, Bogenlampe nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Vorschub der Scheibe intermittierend und derart erfolgt, dass am Ende jedes Vorschubes die theore tische negative Bogenansatzstelle relativ zu den unbeweglichen Lampenteilen am gleichen Ort ist. 5. Bogenlampe nach Patentanspruch und Unteranspruch 4, .dadurch gekennzeichnet, dass .der Vorschub entsprechend einem Mittel wert .des Scheibendurchmessers erfolgt. 6. Bogenlampe nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch eine mechanische Egalieierungseinrich- tung zur Erhaltung des Rundlaufes der Kathodenscheibe. 7.

   Bogenlampe nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1, 2 und 6, dadurch gekenn zeichnet, dass .der Vorschub der mechanischen Egalisierungseinrichtung gleich dem Vor schub eines Tragarmes der Kathode gemacht ist, wobei die Stellung .der Egalisierungs- vorrichtung gegenüber der Sollage des Schei benrandes dauernd derart vorgeschoben ist, dass die Vorrichtung wirksam bleibt. B. Bogenlampe nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, dass der Abtaster eine Reibrolle trägt, welche den Drehantrieb der Katho denscheibe besorgt. 9.

   Bogenlampe nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, gekennzeichnet durch einen konstanten Anodenvorschub. 10. Bogenlampe nach Patentanspruch und j"nteran:sprüchen 1 und 9, gekennzeichnet durch einen Synehronmotor zum Antrieb der Positivkohle, 11. Bogenlampe nach Patentanspruch und lititera.nspriichen 1 und 9, gekennzeichnet durch einen Vorschubmotor für die Anode, dessen Drehzahl mit Hilfe eines einstellbaren Ze:utrifugalscha.lters reguliert wird. 12.

   Bogenlampe nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, gekennzeichnet durch eine Schutzabschaltung durch Minimalstrom. 13. Bogenlampe nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, gekennzeichnet durch Mit tel, die bewirken, dass beim Unterbrechen des Bogenstromes die Scheibe automatisch in Kontakt mit dem Positivkrater kommt und dass beim Zünden der Lampe die ortsfeste Sollstellung des Kathodenfleclie;s automa- ti:scli hergestellt wird. 14.

   Bogenlampe nach Patentanspruch und Unteranspriichen 1 und 13, dadurch gekenn zeichnet, dass die Kathode auf einem Hebel ge lsigert ist, der an dem vom Abtaster ge steuerten Scheibeniragarm schwenkbar an- ;geordnet ist. 1. 5. Bogenlampe nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1., 13 und 14, dadurch ge kennzeichnet, dass der Hebel zwischen zwei :@xischlä;

   en am Scheibentragarm verschwenk- h < ir ist, wobei der eine Anschlag der Be- 1 riebsstellung entspricht, während der zweite Flic Bewegung der Scheibenkathode in Rich- i sing auf den positiven Krater zu begrenzt. 16.

   Bogenlampe nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1, 13, 1.4 und 15, dadurch gekennzeichnet, (U#iss der Hebel in strom:- lo.em Zustand der Lampe durch eine Feder hegen den Positivkrater gezogen wird und dass beim Einschalten der Lampe derselbe Hebel durch einen vom Bogenstrom abhän gigen Magneten am Betriebsanschlag zur An lage gebracht wird. 17.

   Bogenlampe nfth Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Positivkohle verschiebbar gehaltert ist zum Zwecke, di#" Zündung bei feststehender Kathodenscheibe von Hand durch Verschieben .der Positiv kohle zu bewerkstelligen. 18. Bogenlampe nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Ein richtung besitzt, um den Bogen durch einen konzentrisch zur Positivkohlenachse verlau fenden Luftstrom zu konzentrieren. 19.

   Bogenlampe nach Patentanspruch und Unteranspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Einrichtung aufweist, um ein Magnetfeld, das axial zur Anode verläuft, zur Stabilisierung des Bogens zu erzeugen. 20. Bogenlampe nach Patentanspruch, mit, Reinkohlen, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Einrichtung aufweist, um ein axial zur Anode verlaufendes lbla.gnetfeld zur Stabilisierung des Bogens und ein zur Ano denachse transversales Magnetfeld zur tan- gentialen Fixierung des Kathodenfleckes zu erzeugen. 21.

   Bogenlampe nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Kathoden scheibenmittelebene eine Meridionalebene de:; Beleuchtungssystems darstellt. 22. Bogenlampe nach Patentanspruch und Unteranspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufbau .der positiven und negativen Kohlenhalter so getroffen ist, dass ihre Ab- #cliatt:iing in den Scheibenschatten fällt.