DE1020122B

DE1020122B - Verfahren zur Fuellung eines Entladungsgefaesses mit Quecksilber und nach diesem Verfahren gefuelltes Entladungsgefaess

Info

Publication number: DE1020122B
Application number: DEP12207A
Authority: DE
Inventors: Carlo Cappeletti; Dr Phil Gysbert Jacob Ekkers; Dr-Phys Walter Meier
Original assignee: Patelhold Patenverwertungs and Elektro-Holding AG
Current assignee: Patelhold Patenverwertungs and Elektro-Holding AG
Priority date: 1954-05-28
Filing date: 1954-06-25
Publication date: 1957-11-28
Also published as: GB798751A; US2930921A; CH319397A; NL98429C; FR1125256A

Description

Es sind folgende Verfahren zur Füllung eines Entladungsgefäßes mit Quecksilber bekannt:

a) Das Einfüllen von Quecksilber in das Gefäß vor dem Auspumpen. Nachteile: Die Gefäßteile können nicht auf Temperaturen erhitzt werden, welche zur ausreichenden Entgasung genügen, da das Quecksilber dabei verdampfen und der Quecksilberdampf durch die Pumpe entfernt würde. Außerdem wird das Quecksilber leicht verunreinigt.

b) Das Einbringen von Quecksilber in das mit der Pumpe verbundene Gefäß nach der Entgasung der Gefäßteile. Nachteile: Die Quecksilbermenge ist nicht genau dosierbar, das Verfahren ist teuer und benötigt besondere Pumpeinrichtungen.

c) Die Erzeugung von Quecksilber im Gefäß selbst nach dem Entgasen der Gefäßteile durch Zersetzung einer Quecksilberverbindung. Es kann z. B. im Gefäß befindliches Quecksilberoxyd durch Erhitzen zersetzt und der frei werdende Sauerstoff durch ein Getter gebunden werden. Bekannt ist auch die Anordnung einer Quecksilberverbindung zusammen mit einem Reduktionsmittel als Preßkörper im Gefäß, wobei dann durch Erhitzen der Mischung metallisches Quecksilber gebildet wird. Nachteile: Es entstehen große Mengen von Sauerstoff bzw. von anderen Reaktionsprodukten, welche weder durch das Getter noch durch die üblichen Pumpeinrichtungen genügend rasch aus dem Gefäß entfernt werden können. Daher besteht Gefahr der Verunreinigung von Gefäßteilen, insbesondere Vergiftung der Kathode.

Das erfindungsgemäße Verfahren stellt eine Weiterentwicklung des unter c) angegebenen Verfahrens mit Anwendung einer Mischung von Quecksilberoxyd und einem Reduktionsmittel dar. Es vermeidet die dort genannten Nachteile, indem dafür gesorgt wird, daß gasförmiger Sauerstoff bei der Reduktion des Ouecksilberoxyds überhaupt nicht entsteht. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß ein Reduktionsmittel verwendet wird, welches zur Erzeugung einer Thermitreaktion geeignet ist, d. h. also eines Prozesses, der so viel Wärme entwickelt, daß er nach anfänglicher Zündung selbsttätig weiter abläuft. Ein geeignetes Reduktionsmittel ist z. B. Zirkon. Nun verläuft aber eine Thermitreaktion, beispielsweise also die Reduktion von Ouecksilberoxyd mittels Zirkon, explosionsartig. Dies ist für die Handhabung des Verfahrens unzulässig. Erfindungsgemäß wird daher der genannten Mischung ein Metall zugesetzt, das eine Verzögerung der Reaktion bewirkt. Ein geeignetes Metall ist z. B. Eisen. Die chemische Reaktion wird nach dem Entgasen des Gefäßes durch Erhitzen des Trägers, auf dem sich die Mischung befindet, ausgelöst.

Bei Verwendung der genannten Substanzen zur

Verfahren zur Füllung

eines Entladungsgefäßes mit Quecksilber und nach diesem Verfahren gefülltes

Entladungsgefäß

Anmelder:
»Patelhold«

Patentverwertungs- &Elekiro-Holding A.G., Glarus (Schweiz)

Vertreter: Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,
München 23, Dunantstr. 6

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 28. Mai 1954

Carlo Cappelexti, Baden,

Dr. phil. Gysbert Jacob Ekkers, Wettingen,

und Dr.-Phys. Walter Meier, Baden (Schweiz),

sind als Erfinder genannt worden

Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Menge von Zirkon im Verhältnis zur Menge von Ouecksilberoxyd so gewählt, daß ein großer stöchiometrischer Überschuß an Zirkon vorhanden ist, daß also die gesamte entstehende Sauer stoff menge durch das Zirkon gebunden werden kann. Anderseits ist das Mengenverhältnis von Zirkon und Eisen so zu wählen, daß die Reaktion mit vernünftiger Geschwindigkeit abläuft. Als Mischungsverhältnisse für die Bestandteile HgO : Zr : Fe haben sich die Gewichtsanteile 1:1:2 bewährt. Bei einer Erhitzung auf etwa 700° C wird die Thermitreaktion ausgelöst, wobei das Quecksilber hauptsächlich gemäß der folgenden Gleichung frei wird:

2 HgO + Zr->2Hg + ZrO₂.

Nach vollzogener Reaktion hat sich der weitaus größte Teil des Sauerstoffs mit dem Zirkon verbunden, während nur ein sehr kleiner Teil sich im Eisenoxyd befindet. Das Verfahren läßt also einen Sinterkörper entstehen, der, abgesehen von den reinen Metallen Zirkon und Eisen, hauptsächlich Zirkonoxyd enthält und nur wenig Eisenoxyd aufweist.

709 807/218

Zur Durchführung des Verfahrens wird im Gefäß ein Träger vorgesehen, an welchem eine aus den angegebenen pulverisierten Bestandteilen gepreßte Pille befestigt wird. Die Gefäßteile werden zunächst auf bekannte Art bei Temperaturen bis zu beispielsweise 400° C entgast. Nachdem das Gefäß wieder abgekühlt ist, wird anschließend der Träger allein zur Auslösung der Reaktion auf etwa 700° C erhitzt. Dies geschieht vorteilhafterweise durch die Erzeugung von Wirbelströmen im Träger mittels magnetischer Induktion, wobei der Träger aus einem Metall bestehen muß. Er wird mit Vorteil aus Nickel gefertigt, welches sich leicht entgasen läßt. Das bei der Reaktion entstehende Quecksilber kondensiert an den kalten Gefäßteilen; es wird also keine nennenswerte Menge von Quecksilber durch die Pumpe aus dem Gefäß entfernt. Es entstehen aber auch keine anderen gasförmigen oder sonstigen flüchtigen Stoffe, welche weggepumpt werden müßten oder welche die Gefäßteile verunreinigen könnten. Der Reaktionsrest bildet vielmehr einen zusammenhängenden harten Sinterkörper aus ZrO₂, Zr, Fe₂ und Fe. Das Gefäß kann daher kurz nach dem Abbrennen der Pille abgeschmolzen werden.

An Stelle des Zirkons kann auch ein anderes Reduktionsmittel verwendet werden, welches bei der auftretenden Reaktionstemperatur nicht verdampft. Zirkon erscheint jedoch wirtschaftlich als besonders geeignet; außerdem ist sein Oxyd sehr stabil, so daß eine nachträgliche Sauerstoffabgabe nicht zu befürchten ist. An Stelle des Eisens sind auch die allerdings teureren Metalle Nickel, Mangan, Chrom oder Kobalt brauchbar.

Claims

Patentansprüche: 35

1. Verfahren zur Füllung eines Entladungsgefäßes mit Quecksilber, wobei im Gefäß auf einem Träger eine Mischung von Ouecksilberoxyd und einem Reduktionsmittel verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein zur Erzeugung einer Thermitreaktion geeignetes Reduktionsmittel verwendet wird, daß zur Verzögerung der Reaktion der Mischung ein Metall zugesetzt wird und daß anschließend die chemische Reaktion nach dem Entgasen des Gefäßes durch Erhitzen des Trägers ausgelöst wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mischung von Quecksilberoxyd, Zirkon als Reduktionsmittel und Eisen als Mittel zur Verzögerung der Reaktion verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mischung die Bestandteile Quecksilberoxyd, Zirkon und Eisen in den Gewichtsverhältnissen 1:1:2 enthalten sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die in der Mischung in pulverisierter Form enthaltenen Bestandteile zu einer Pille gepreßt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Träger verwendet wird, auf welchem sich ein Sinterkörper befindet, der sich aus einem Gemisch von einem Oxyd des Reduktionsmittels, dem Reduktionsmittel, einem Oxyd des zur Verzögerung der Reaktion dienenden Metalls und dem zur Verzögerung der Reaktion dienenden Metall zusammensetzt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Bestandteile des Sinterkörpers Zirkonoxyd, Zirkon, Eisenoxyd und Eisen verwendet werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß aus Metall bestehende Träger verwendet werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß aus Nickel bestehende Träger verwendet werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 916 552, 519 079.