DE170873C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

¹ATENTAMT.,

Es ist bekannt, daß zur Erreichung von Leuchtkraft bei elektrischen Vakuumröhrenlampen in die Röhren kohlenstoffhaltige Gase eingeschlossen werden. Diese Gase, welche direkt als Leuchtmittel dienen, werden schnell aufgebraucht, so daß die Lampen nach kurzer Lebensdauer unbrauchbar werden.

Die vorliegende Erfindung hat zum Gegenstand eine elektrische Vakuumröhrenlampe

ίο jener Art, welche eine als Beleuchtungsmittel dienende und sich verbrauchende gasförmige Füllung haben, und die Erfindung besteht darin, daß an der einen Elektrode in der Lampe eine zur Regenerierung wirksame Masse, bestehend aus einer organischen Substanz in festem Zustande, zweckmäßigerweise in Form eines Überzuges angewendet wird, welche unter elektrolytischer Wirkung, oder Wärmebeeinflussung, oder durch beides ein gasförmiges Medium entwickelt, das als Ersatz für das aufgebrauchte Beleuchtungsmittel dient, wodurch die Gebrauchsdauer der Lampen unter gleichzeitiger Erhöhung ihrer Wirksamkeit wesentlich verlängert und eine beständig bleibende Spannung hinsichtlich des in der Röhre enthaltenen Beleuchtungsmittels erreicht wird.

Ein geeignetes Material für den Zweck der Erfindung ist eine in fester Form sich darbietende Verbindung von Kohlenstoff, Sauerstoff und einem anderen Element, wie Wasserstoff, mit oder ohne Gegenwart eines zusätzlichen Bildungselementes, wie Stickstoff.
Gute Resultate lassen sich mittels einer Verbindung von Kohlenstoff, Sauerstoff und Wasserstoff allein in der Zusammensetzung eines Körpers der Triphenylmethan - Gruppe erzielen; man findet hierunter Schellack geeignet und kann die als Rosolsäure bekannte Substanz anwenden. Schellack hat keine bestimmte chemische Formel, da er nur ein Gemisch ist, gehört aber zur Klasse der Gummi- oder Harzverbindungen, wie auch der weiterhin erwähnte Sandarak. Als allgemeine Formel für Schellack oder Gummilack gilt C⁶ H¹⁰ O⁵. Rosolsäure ist der Name des Triparaoxytolyldiphenylcarbinolanhydrids mit der gewöhnlich angenommenen Bezeichnung C²⁰ H^m O³ und gehört zur Klasse der Triphenylmethan-Gruppe, die in vier Unterklassen zerfällt, und von diesen ist es wiederum die Aurin-Gruppe, welche unter ihren Derivaten die Rosolsäure umfaßt. Während Schellack für den vorliegenden Zweck sehr geeignet ist, kann aber auch Aurin oder Corallin benutzt werden, ebenso das vorhergenannte Sandarakharz, welches ein Gemisch mehrerer Körper darstellt, die alle Kohlenstoff-, Wasserstoff-, Sauerstoffverbindung sind. Auch Zellulose (C⁵ H™ O⁵) kann benutzt werden.

Rohr- oder Rübenzucker, Verbindungen des Kohlenstoffs mit Wasserstoff und Sauerstoff, geben gleichfalls gute Resultate. Ebenso kann die als Graphitsäure bekannte Substanz benutzt werden, und ferner eignen sich zur Benutzung die bei der elektrolytischen Behandlung von Kohlenwasserstoffen gewonnenen Körper, die unter die Gruppe der Benzinderivate zählen.

Die zur Verwendung kommende Substanz wird nun in die Röhre entweder in losem Zustande oder als Flächenüberzug innerhalb derselben, gegebenenfalls gemischt mit anderen weiterhin beschriebenen Materialien, eingebracht. Wenn die Substanz .als Überzug verwendet wird, kann sie mit irgend einem leitenden Material, wie z. B. Graphit, gemischt sein. Gute Erfolge werden erzielt bei

ίο Anwendung eines Gemisches von Schellack mit zwei Teilen Graphit auf einen Teil Schellack, wobei zum Anrühren der Mischung zu einem Teige Alkohol dient. Somit läßt sich die Substanz nach Art eines Lackes verwenden und kann dieselbe in dieser Form zu einem rißfreien, harten Überzüge auf der Innenseite der Röhre oder auf einer in derselben angeordneten Elektrode trocknen. Solcher Überzug besitzt den Vorteil, nicht

flüchtig zu sein. Bei Anbringung des Überzuges auf der Elektrode in der Lampe ist es zweckmäßig, zuerst ein beschränkt ausgedehntes Uberzugsfeld, welches nur das Platinpol- oder sonstige Endstück umfaßt, mit

einem mehr teigigen Überzug zu versehen und darüber einen weiter ausgedehnten Überzug herzustellen, welcher ein langes Pol- oder Endstück von größerer Oberfläche erzeugt, wodurch die Lampe befähigt wird, mit größeren Stromstärken zu arbeiten, ohne sich zu stark zu erhitzen oder zerstört zu werden. Der auf das beschränkte Feld aufzutragende Überzug kann aus einer Mischung von fünf Teilen Graphit und einem Teile Schellack, mit Alkohol angerührt, in Leimkonsistenz bereitet werden. Die kittartige Masse wird um die Einführdrähte herum angehäuft, durch einen Luftstrom getrocknet und dann langsam erhitzt, bis weiße Dämpfe sich entwickeln. Die so als «Bodenschale« erzeugte Kittunterlage zergeht nicht bezw. wird nicht aufgelöst durch den über die größere Fläche erstreckten Überzug, wenn dieselbe innerhalb der Röhre daran aufgetragen wird. Das Gemisch von Schellackpulver und Graphit wird hierfür zweckmäßig in einem Mörser gemahlen und dem Gemisch Alkohol hinzugefügt, bis es die Konsistenz von dicker Sahne erreicht hat; darauf wird es in die Röhre eingegossen, während diese mit nach oben gerichteter Anschlußmündung in aufrechter Stellung gehalten wird. Die Röhre wird dann etwas gekippt und in gekippter Stellung um die Achse gedreht, damit die Mischung, ihren Weg nach der Mündung hin nehmend, das Innere ringsherum überzieht. Das überschüssige Überzugsmaterial wird schließlich zum Ausfließen aus der Mündung gebracht. Nunmehr wird durch äußere Beheizung und einen ins Innere eingeführten Luftstrom der Überzug getrocknet. Ehe er ganz trocken ist, reibt man auf einen Abstand von etwa 5 cm von der Mündung einwärts mittels eines mit Alkohol befeuchteten Tuches die Überzugsschicht fort, so daß das Mündungsende anschließend mit dem langen eigentlichen Leuchtkörperteil der Röhre ohne Gefahr des Verbrennens der Elektroden vereinigt werden kann.

In der beiliegenden Zeichnung zeigt

Fig. ι einen Längsschnitt des einen Endabschnitts einer Vakuumröhrenlampe, an welchem der Einführungsdraht mit 1, der innere Abzweig desselben mit 2, der »Bodenschale« benannte Teil mit 3 und der mit weiter öffnung fortgesetzte Polbestandteil mit 4 bezeichnet ist. Ein Stück des anschließenden eigentlichen Leuchtröhrenkörpers ist mit 5 bezeichnet.

Fig. 2 und 3 zeigen abgeänderte Ausführungsformen gemäß der Erfindung.

Die mit der Einführungsausrüstung z. B. nach Fig. I versehene und durch Einbringung der wirksamen Substanz,. wie beschrieben, hergerichtete Röhre, wird in der üblichen Weise während Stromdurchgangs ausgepumpt und, wenn sich der gewünschte Grad von Leuchtwirkung zeigt, zugeschmolzen.

Was das eigentümliche Wirkungsprinzip des gemäß der Erfindung angewendeten ehemischen Mittels anbelangt, so lassen sich ganz bestimmte Angaben darüber nicht machen; indessen kann angegeben werden, daß zufolge der Wirkung der Elektrizität und der Wärme sich ein besonderes Gas oder ein gasiger Zustand erzeugt und daß hierdurch das Leuchten der Röhre beim Durchgange des Stromes bedingt wird.

Der Wärmezustand mag einfach durch die Erhitzung mittels der elektrischen Ströme selbst herbeigeführt sein oder er kann durch äußere Beheizungsmittel bewirkt, gegebenenfalls kontrolliert werden.

Eine andere Anwendungsform der Erfindung zeigt Fig. 2, gemäß welcher die zur Erzeugung des gasförmigen Leiters in der Röhre bestimmte Substanz nicht einen Teil des Überzuges oder der Elektrode selbst wie in Fig. ι bildet, sondern dieselbe auf Wandungsflächen der Röhre isoliert und getrennt von der eigentlichen Elektrode angebracht ist. Letztere besteht hier aus einem Graphitstift, der von dem die Einführungsdrähte eingeschmolzen enthaltenden Glaskolben getragen wird. Die gemäß der Erfindung angewendete Substanz ist vorteilhaft gegenüber dem hinteren Teil der eingeschlossenen Elektrode, eine »Bodenschale« und Polfortsetzung 8 bildend, angeordnet, weil dadurch die wirksame Ionisierung des Röhreninhalts zum Leuchtzwecke besonders begünstigt wird; denn indem die aus dem Überzüge oder der Pulverschicht bei 8 entstehenden gasigen Dämpfe zuerst durch den ringförmigen Raum um die

Elektrode hindurchstreichen, erfahren sie ihre erste und hauptsächliche Ionisation.

Eine andersartige Ausführungsform bezüglich der Anwendung der Erfindung stellt Fig. 3 dar. Die wirksame Substanz ist in einem röhrenförmigen Anschlußgefäß 6 angeordnet, welches mit dem die Elektrode .aufnehmenden Hauptröhrenteil in Verbindung steht und mittels einer elektrischen Heizvorrichtung in der Form eines Hohlzylinders mit daran herumführenden Heizdrahtwindungen erwärmt wird. Die Elektrode 9 von hohlzylindrischer Gestalt ist am Boden durchbohrt, so daß an den¹ Löchern die von der Substanz in 6 entwickelten Dämpfe hindurchtreten und durch die Elektrode hindurchgehen, wobei sie ionisiert werden, ehe sie in die eigentliche Leuchtröhre übertreten. Ein weiterer Vorteil wird damit insofern erreicht, als der Teil der Hauptröhre, welcher die Elektroden umschließt, kühl gehalten werden kann, wenigstens insoweit, daß die Temperatur konstant zu erhalten ist. Bei den Vorrichtungen mit Innenelektrodenröhren bisheriger Konstruktion stellt sich die Tendenz heraus, daß das Vakuum allmählich ein höheres wird, d. h. daß ein geringerer Druck im Vakuumraum entsteht, wodurch bei Annahme konstanter Spannung der gesamte Wattverbrauch allmählich bis zu einem bestimmten Maximum steigt, für welches dann im allgemeinen auch das Maximum der Wirksamkeit hinsichtlich des gegebenen Gases gilt, indem wenig darüber hinaus die Röhre einen weiteren Wattverbrauch nicht mehr aufnimmt. Die Schwierigkeit ist gemäß der Ausführungsweise nach Fig. 3 überwunden, indem der Heizwindungswiderstand 7 mit dem Röhrenstromkreis hintereinander geschaltet ist, so daß der die Wärme erhöhende Wattzuwachs auch eine Mehrerzeugung von Gasen oder Dämpfen bedingt und verhindert wird, daß ein zu hohes Vakuum entsteht, wobei die einfache Beheizung der Substanz bis zur Erzielung des Zustandes ermöglicht ist, der eine Wiedervereinigung der bereits ionisierten Gase und Neutralisierung infolge gegenseitigen Anpralls gestattet.

Anstatt die Substanz als einen Überzug auf dem Glase der Röhre anzuwenden, kann sie auf den Elektroden angebracht werden, welche in diesem Falle vorzugsweise aus Graphit bestehen. Bei Verwendung eines in flüssigem Zustande aufzubringenden Überzuges, der den Schellack oder die betreffende Substanz enthält, wird die Elektrode mit solcher Substanz getränkt. Die Substanz kann mit dem Graphit oder anderem leitenden Stoff, welcher die Elektrode bildet,, gemischt angewendet werden, in welchem Falle mit dem pulverförmigen Material der Elektrode der Schellack oder die betreffende Substanz zusammengemengt wird, um ein plastisches Material für die Formung der Elektrode zu ergeben. Wenn Graphitsäure (auch Graphitoxyd genannt) anstatt 'Schellack benutzt werden soll, so kann diese Substanz dadurch erzeugt werden, daß Graphit der Einwirkung einer sehr starken Lösung von Salpetersäure unterworfen wird, welcher Kaliumchlorat hinzugesetzt wird. Das entstehende Graphitoxyd bezw. die Graphitsäure, deren chemisches Symbol Cⁿ H^ O⁵ ist, läßt sich in Pulverform anwenden; vorzugsweise wird dieser Stoff nahe am äußeren Ende der Röhre angeordnet, so daß es nicht zu sehr erhitzt wird, da es andernfalls abbrennt. Übrigens ist dieser Stoff auch andersartig anwendbar.

Eine in gleicher Weise wie Schellack oder Graphitoxyd zu benutzende Substanz kann man erhalten durch elektrolytische Behandlung von einem zur Klasse der Benzinderivate gehörigen Kohlenwasserstoff, wie Benzin selbst, Toluen oder eines Derivates desselben, z. B. Anis-, Benzoe-, (stickstofffreie) Hippursäure und Benzamid (stickstofffrei) C²⁸If¹⁸ O². Die Behandlung kann in Glasröhren mit passenden Leitungskappen ausgeführt werden, mittels deren die Elektrizität von hoher Spannung durch elektrostatische Übertragung von der Kappe der Röhre auf den Inhalt geleitet werden kann, oder die Behandlung kann in offener Luft erfolgen, indem man das Material auf einer geeigneten Platte ausbreitet und einen Strom hindurchschickt, wobei der eine Hochspannungspol sich unter der Platte und der andere darüber nahe der Materialschicht befindet. Wenn die Behandlung in einer Röhre erfolgen soll, so wird das Material (wenn in fester Form) gepulvert und beim Einführen in das Rohr durch Drehen desselben gleichförmig verteilt, wobei von außen Wärme.zugeführt wird, um das Material zum Haften an der Röhre zu bringen.

Wenn sich das Material ohne Zersetzung niederschlagen läßt, wie im Falle der Anisoder Benzoesäure, so kann es in der Röhre oder in einem röhrenförmigen Fortsatz derselben untergebracht werden und die durch die Erhitzung sich bildenden Dämpfe können sich an den kalten Wandflächen niederschlagen.

Ist das Material in flüssiger Form, so kann es als ein dünnes Häutchen in von selbst sich ergebender Art und Weise angewendet werden. Das Ergebnis der elektrolytischen Wirkung ist ein fester Rückstand, welcher eine mehr oder weniger schwammige, aber anhaftende zusammenhängende Schicht bildet, in der Benzamid und in vielen Fällen auch Acetamid in beträchtlicher Menge vorhanden ist, wobei der Bildungsbestandteil Stickstoff aus dem Stickstoff der in der

Claims (2)

Röhre befindlichen Luft herstammt. Das erhaltene Material ist indessen an Sauerstoff reicher als die Substanz, aus der es durch elektrolytische Behandlung gewonnen wurde. Dieselbe Behandlung kann bei einem schon Stickstoff einschließenden Material, wie z. B. Benzonitrii, Benzamid, Acetamid usw., oder im Aldehyd des Anis (als »Aubepine« bekannt) angewendet werden. Das Material kann selbst als Überzug innerhalb der Lampenröhre benutzt werden, oder es kann von der Unterlage abgekratzt, in loser Form in die Röhre eingeführt werden, eventl. auch in Form eines Lackes gebraucht werden oder selbst in einer Verbindung, aus der die Elektrode der Lampe hergestellt wird. Bei der Benutzung eines der Materialien (in loser Form eingefügt) genügen 3 bis 4 g auf eine Röhre von etwa 100 Fuß Länge. Über die Wirkungsart der Substanz ist noch folgendes hinzuzufügen: Es scheint, daß das feste Material durch den elektrischen Strom in Gase zersetzt wird und daß die Gase durch die katalytische Wirkung des schwammigen Rückstandes wieder vereinigt werden; da diese dauernd und schnell wiederkehrende Wirkung nahezu vollkommen stattfindet, so wird die Lebensdauer der Röhre eine sehr große. Sie begrenzt sich nur durch den langsamen Zerfall und die Verstopfung des porösen Rückstandes mit einem daraus folgenden Verlust an der Oberfläche, soweit sie nötig ist, um die Gase ebenso schnell, wie die Zersetzung erfolgt, wieder zu erzeugen. Die wirksame Substanz ist demgemäß ein Agens, welches einen Kreisprozeß von Vorgängen durchmacht, in Verfolg deren die die Leuchtwirkung hervorrufenden Gase durch den Leuchtstrom zersetzt bezw. beeinflußt und zu einem gasigen Körper derartiger Beschaffenheit umgesetzt werden, daß sich unter dem Einflüsse neuer Substanz wiederum eine Rückbildung zu die Leuchtwirkung hervorbringenden Gasen vollziehen kann. Der Nutzen der in der Röhre enthaltenen organischen Substanz hinsichtlich Erzielung hoher Wirksamkeit und Leuchtfähigkeit entspringt vermutlich der Ursache, daß der Kohlenstoff, wofern er in chemischer Vereinigung mit anderen Materialien ist, in einer Form auftritt, um durch elektrolytische Wirkung als ein Kohlenstoffgas frei gemacht werden zu können, dessen Atome ionisiert werden und tatsächlich den Sitz der Lichtausstrahlung bilden. In diesem Sinne ist der Wirkung nach das genannte Kohlenstoffgas das leuchtende Agens der Vakuumlampe, geradeso wie der feste Kohlenstoff das. leuchtende Agens der gewöhnlichen Glühlampe ist. Man zieht diesen Schluß aus der Tatsache, daß es nicht mit praktischem Resultat durchführbar ist, in einer Vakuumröhrenlampe feste, amorphe Kohle anzuwenden oder das Kohlenstoffelement in einer Form zu benutzen, in welcher es, soweit Versuche gezeigt haben, unfähig ist, vergast oder verdampft zu werden. Indem man aber den Kohlenstoff in einer chemischen Verbindung mit anderen Materialien und in Gestalt einer elektrolytisch zersetzbaren Substanz anwendet, ist es möglich, den Kohlenstoff in einer der Ionisation zugänglichen Form freizumachen. Soweit Versuche gezeigt haben, ist sozusagen jede organische Verbindung verwendbar, obgleich eine feste Substanz einer flüssigen vorzuziehen ist, welch letztere schnell zu verfallen oder zu verdampfen pflegt, wodurch die Erzielung oder Aufrechterhaltung des erwünschten Verdünnungsgrades ausgeschlossen würde, zumal beim Einführvorgange, da das Gas unter der Stromwirkung verschlechtert wird. Feste Substanzen vermeiden diesen Übelstand, weil sie nicht so schnell verdampfen oder bei hohem Vakuumgrade und bei der mittleren Temperatur gasförmig werden, bei der die Röhren gewöhnlich arbeiten. Bei Anwendung der Erfindung können Vakuumlampen direkt von den Stromkreisen für Straßenlampen gespeist werden, bei denen Wechselstrom von 60 Perioden benutzt wird, und gleichzeitig kann der leuchtende Teil der Lampe von beträchtlicher Länge sein. Pate NT-A ν Sprüche:

1. Elektrische Vakuumröhrenlampe mit einer als Beleuchtungsmittel dienenden und sich teilweise verbrauchenden gasförmigen Füllung, dadurch gekennzeichnet, daß an der einen Elektrode in der Lampe eine zur Regenerierung wirksame Masse, bestehend aus einer organischen Substanz in festem Zustande (z. B. Schel-

. lack oder Rosolsäure), welche unter elektrolytischer Wirkung oder Wärmebeeinflussung — oder durch beides — ein gasförmiges Medium entwickelt, zweckmäßig in der Form eines Überzuges angewendet wird.

2. Eine Ausführungsform der elektrischen Vakuumröhrenlampe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Masse aus einem Gemisch von Graphit und einer Kohleiiwasserstoffverbindung (ζ. Β. Schellack) besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.