DE143200C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

M 143200 KLASSE 21/.

Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Verfahren, elektrische Kohlenfadenglühlampen herzustellen, die infolge ihrer ganz besonderen Eigenschaften auf weit höhere Glüligrade beanspracht werden können, als dies bisher möglich war.

Bekanntlich erleidet der Kohlenfaden einer Glühlampe, besonders einer Lampe mit geringem Wattverbrauch, während des Brennens ο Schaden; der Widerstand steigt allmählich sowohl durch den durch Zerstäuben eintretenden Materialverlust, als auch durch Wachsen des spezifischen Widerstandes; die Oberfläche verliert ihren Glanz und strahlt mehr Wärme aus; zugleich schwärzt sich auch die Birne. Letzterer Übelstand wird durch die Wahl einer größeren Birne beschränkt, auch sind zur Verhinderung der Zerstäubung verschiedene Mittel vorgeschlagen worden, z. B. Füllung mit inerten Gasen oder möglichste elektrische Isolierung der Kohlenbügelschenkel.

Ein weiteres bekannt gewordenes Mittel besteht in der Einführung kohlenstoffhaltiger Gase oder Dämpfe in die Birne, durch deren allmähliche, durch den glühenden Kohlenfaden bewirkte Zersetzung allmählich Kohlenstoff auf den Faden niedergeschlagen werden soll, wobei jedoch, wie die Erfinder gefunden haben, nur die Wirkung erreicht wird, daß sich in der ersten Zeit der Faden äußerst schnell verstärkt, bald aber alles Gas zersetzt ist.

Es wurde ferner vorgeschlagen, anstatt der kohlenstoffhaltigen Gase leicht flüchtige Körper in die Lampenbirne zu bringen, wie z. B. Naphtalin, welche die kohlenstoffhaltigen Dämpfe, erst entwickeln.

Es hat sich nun herausgestellt, daß bei Anwendung' von Naphtalin und Körpern von ähnlicher Flüchtigkeit ein praktischer Erfolg nicht erzielt werden kann. Das Verhalten von Lampen, welche die genannten Körper enthalten, ist nämlich ungefähr dasselbe, wie wenn dieselben mit Gasen gefüllt wären, es erfolgt nämlich ein äußerst schnelles Anwachsen der Leuchtkraft, so daß der Faden in weniger als einer Stunde durchbrennt. Dennoch ist es möglich, die gewünschte Wirkung, nämlich eine sich auf sehr lange Zeitdauer erstreckende allmähliche Präparierung des Kohlenfadens herbeizuführen, und zwar dann, wenn nicht Naphtalin oder Substanzen von ähnlicher Flüchtigkeit verwendet werden, sondern Substanzen, die einen weit höheren Siedepunkt besitzen.

Bringt man nämlich in noch näher zu schildernder Weise Körper wie Anthracen, Pyren,

Chrysen in die Birne, so ändert sich das Bild des Präparierungsvorganges, die Widerstandsabnahme des Kohlenfadens wird außerordentlich gemäßigt, so daß es nunmehr möglich ist, durch geeignete Wahl der sonstigen Bedingungen dieselbe dem natürlichen Verschleiße des Kohlenfadens anzupassen.

Es ist erforderlich, daß der Siedepunkt aller jener Substanzen, die die für den Erfolg nötige

ίο Langsamkeit der Präparierung bewirken, wesentlich über 300⁰ (auf Normaldruck bezogen) liegt, während alle . Substanzen, die niedriger sieden als bei 300⁰ infolge der Heftigkeit ihrer präparierenden Wirkung unbrauchbar sind.

Die vorliegende Erfindung (so weit sie bisher auseinander gesetzt wurde) unterscheidet sich demnach von bekanntem durch die Benutzung . von Substanzen mit sehr geringer Dampftension, und indem die Grenze des Siedepunktes der verwendeten Substanzen auf über 300⁰ festgesetzt wird, soll damit nicht gesagt sein, daß alle Substanzen ohne Ausnahme, die über 300⁰ kochen, auch vollkommen geeignet sind, die gewünschte Wirkung tat- . sächlich zu erreichen, sondern nur daß diese mit allen Substanzen, die unterhalb 300⁰ kochen, nicht erreicht wird.

Es kommt eben bei den Substanzen, die zur allmählichen Präparierung dienen, nicht nur auf die Dampftension an, vielmehr spielen die mannigfaltigsten Umstände eine wichtige Nebenrolle, und es können verhältnismäßig sehr hochsiedende Körper dieselbe, ja eine größere Wirkung erzielen, wie wesentlich niedriger siedende, wenn erstere nur an entsprechend heißeren Stellen der Lampe untergebracht sind oder die betreffende Lampe selbst heißer wird. Alle unterhalb 300⁰ kochenden Substanzen aber gehen, selbst wenn sie absichtlich möglichst kalt gehalten werden, wesentlich mehr Dämpfe ab, als zur annähernden Erhaltung einer Lampe auf ihrer Leuchtkraft gebraucht werden' können, was sich z. B. bei einem Versuche gezeigt hat, wo Naphtalin verwendet wurde, das am Ende eines vor der von der Lampe entwickelten Wärme vollkommen geschützten, in kaltem Wasser gekühlten Ansatzrohres untergebracht war.

Es sind ferner auch solche Substanzen verwendbar, die an und für sich nicht flüchtig sind, aber bei höherer Temperatur unter Entwicklung kohlenstoffhaltiger Gase oder Dämpfe zersetzt werden.

Die fast zahllosen in Betracht kommenden Verbindungen zerfallen demnach in zwei Gruppen.

I. Über 300⁰ kochende, unzersetzt flüchtige Verbindungen, wie z. B. höhere Kohlenwasserstoffe, Phenantren, Anthracen, Pyren bis zum Chrysen und Picen hinauf oder Halogenverbindungen, z. B. Perchlorbenzol, Perchlornaphtalin, Perbromb.enzol, stickstoffhaltige Verbindungen, wie Akridin.

II. Durch Zersetzung· in der Hitze kohlenstoffhaltige Gase oder Dämpfe bildende Verbindungen, wie z. B. Paracyan.

Durch ein Ausführungsbeispiel soll das Verfahren näher erläutert werden.

Man bringt ein Körnchen der Substanz, z. B. Anthracen, oder für Lampen, deren Ballon heiß wird, Chrysen in die Birne und evakuiert dieselbe. Einige Milligramm Substanz, die in einem kleinen Röhrchen untergebracht sein kann, genügen.

Beim Gebrauch der Lampe verflüchtigt sich beständig etwas von der Substanz, entsprechend ihrer Dampftension außerordentlich langsam und kondensiert sich teilweise an den kältesten Stellen der Birne, wenn sie nicht von Beginn an einer solchen Stelle angebracht war.

Beobachtet man den Widerstand des Fadens während des Brennens, so bemerkt man, daß derselbe allmählich sinkt, und zwar ist die Geschwindigkeit in erster Linie eine Funktion „ der Temperatur, aber auch noch von anderen zu erörternden Umständen abhängig.

Bringt man die Lampe an einen wesentlich heißeren Ort, so fällt der Widerstand bedeutend rascher, an einem sehr kalten hingegen langsam oder gar nicht.bezw. nimmt sogar wie bei einer gewöhnlichen Glühlampe zu.

Kleine Temperaturdifferenzen, wie die Schwankungen in einem Wohnzimmer, haben natürlich einen sehr geringen Einfluß auf die Geschwindigkeit der Verdampfung" und damit auf die Schnelligkeit des Aufpräparierens.

Damit diese gerade oder doch, annähernd genüge, um sämtliche Schäden, die der Glühfaden beim Brennen erleidet, auszugleichen, müssen ganz bestimmte Bedingungen eingehalten werden, doch sind diese so verwickelt, daß an die rechnerische Ermittelung derzeit nicht gedacht werden kann. Um bestimmte Lampentypen zu erzeugen, müssen die Bedingungen durch empirische Versuche von Fall zu Fäll festgestellt werden, z. B. in der Art, daß man eine Lampe in Räumen von bekannter, veränderlicher Temperatur brennen läßt und jedesmal feststellt, in welchem Sinne und wie schnell sich der Widerstand ändert.

Findet man z. B., daß erst beim Brennen in einem 50⁰ warmen Raum genügend rasches Aufpräparieren stattfindet, so kann man entweder ein flüchtigeres Präparat wählen oder durch die Konstruktion der Lampe selbst dafür sorgen, daß eine höhere Temperatur erzeugt wird, z. B. durch Wahl einer kleineren Birne oder Mattieren derselben und bei solchen Lam- : pen, die nicht vollständig evakuiert sind, sondem irgend welche inerte Gase enthalten, durch Auswahl derselben und des Druckes,

unter dem sie stehen; auch die Form der Birne und die Stellung des Fadens in derselben, die Größe der von der Substanz gebotenen Oberfläche ist von Einfluß.

Da es durchaus nicht leicht ist, den richtigen Punkt absolut genau zu treffen, ziehen die Erfinder es unter Umständen vor, die Lampe so zu konstruieren, daß das selbsttätige Präparieren die Schäden des Fadens nur

ίο unvollkommen ausgleicht, so daß sie in der Leuchtkraft langsam abnimmt. Nach längeren Zwischenzeiten, z. B. je 50 Stunden, wird die Lampe kurze Zeit unter Beobachtung von Spannung und Stromstärke in einem heißen Raum gebrannt, wobei sich der Faden

, energisch präpariert, bis der gewünschte Widerstand erreicht ist. Besonders für Straßenlampen ist diese Art der Ausführung bezw. Benutzung der Erfindung angezeigt, da sich eine Lampe, die bei Winterkälte konstant bleibt, im Sommer zu rasch präparieren würde; übrigens kann man den Einfluß der Außentemperatur durch doppelte Gläser und gegebenenfalls einen evakuierten Glasmantel sehr einschränken.

Was die zweite Methode betrifft, die Entwickelung kohlenstoffhaltigen Gases durch Zersetzung mittels Erhitzung, so dürfte folgendes unser Verfahren verdeutlichen. In der Nähe des Glühfadens wird ein Röhrchen angebracht, das z. B. Paracyan enthält.
Diese Verbindung gibt durch die Hitze des glühenden Fadens Cyangas ab, das in Berührung mit der glühenden Kohle unter Stickstoffentwicklung Kohlenstoff abscheidet. Die richtige Lage des Röhrchens gegen den Kohlenfaden ist äußerst schwierig einzustellen, und es ist daher vorzuziehen, die Entfernung etwas zu groß zu wählen, so daß der Faden ungenügend oder gar nicht präpariert wird. Die Lampe wird von Zeit zu Zeit regeneriert durch Brennen unter einem Ofen unter Beobachtung der Stromverhältnisse, ganz wie früher angegeben. Indem sich aus den nach den geschilderten Methoden entwickelten Gasen und Dämpfen auf dem Faden Kohlenstoff abscheidet, werden selbstverständlich neue Gase gebildet, und zwar z. B. aus Kohlenwasserstoffen Wasserstoff, aus Cyan Stickstoff, aus Halogenverbindungen das betreffende Halogen.

Diese Gase leiten die Wärme und verändern daher durch ihr Entstehen die thermischen Verhältnisse der Lampe; ihr Entstehen ist auch aus anderen Gründen nicht gleichgültig.

Um ihren Einfluß nicht zu stark werden zu lassen, ist es gut, von Anfang an in die Birne inerte Gase (Argon) einzufüllen; dadurch wird die Temperatur der Lampe konstanter und die Verdampfung gleichmäßig.

Naturgemäß wäre es am besten, wenn sich bei der Einwirkung der Gase auf die glühende Kohle nichts weiter als Kohlenstoff bilden würde und keinerlei Gase als Nebenprodukte entstehen würden, die dem Faden schädlich sind.

Aus diesem Grunde ist die Anwendung von sauerstoffhaltige Gase entwickelnden Kohlenstoffverbindungen so gut wie ausgeschlossen. Aber auch bei reinen Kohlenwasserstoffen bewirkt die Entstehung von Wasserstoff, bei Chlorkohlenstoffverbindungen die von Chlor Störungen.

Zu deren Vermeidung wird in bereits bekannter Weise durch Absorptionsmittel für die Entfernung dieser Produkte Vorsorge getroffen, indem bei Lampen, die Kohlenwasserstoffe enthalten, Palladiumschwamm, bei solchen, die Halogenverbindungen enthalten, kleine Metallmengen mit relativ großer Oberfläche, z. B. Silberfolie, in die Birne gebracht werden.

Dadurch wird erreicht, daß die Bedingungen der Lampe sich im Laufe der Zeit nicht ändern.

Claims (2)

Pate nt-Ansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung regenerierbarer bezw. sich während ihrer Brennzeit selbst regenerierender elektrischer. Glühlampen dadurch, daß in die beliebig geformte Lampenbirne kleine Quantitäten g₀ fester oder flüssiger Kohlenstoffverbindungen eingeschlossen werden, die unzersetzt flüchtig sind bezw. solcher, die sich in der Hitze unter Entwickelung kohlenstoffhaltiger Gase oder Dämpfe zersetzen, dadurch gekennzeichnet, daß Verbindungen benutzt werden, die bei Normaldruck erst über 300⁰ C. kochen und eine dementsprechend geringe Dampfspannung haben, zu dem Zweck, durch Einwirkung des glühenden Kohlenfadens auf die beim Gebrauche der Lampe allmählich, bei Erwärmung von außen rascher entstehenden Gase und Dämpfe auf den Faden Kohlenstoff niederzuschlagen und dadurch die während des Brennens auftretenden Schäden zu reparieren.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lampen zeitweise in einem heißen Raum gebrannt werden.