DE1888272U - Elektrode fur eine Entladungslampe - Google Patents

Description

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Westinghouse Electric Corporation, Pittsburgh, Pa., V.s\.A.

Elektrode für eine Entladungslampe

Diese Neuerung bezieht sich auf elektrische Entladungsvorrichtungen und insbesondere auf eine verbesserte Glühelektrode für Quecksilberdampfentladungslampen.

Vergleichstests haben ergeben, daß durch die Verwendung sogenannter Oxydelektroden anstelle der üblichen, Thorium enthaltenden Elektroden bei Quecksilberhochdrucklampen die Lebensdauer .erhöht und der zeitliche Lichtabfall verringert werden können. Die mit solchen Oxydelektroden erzielte Verbesserung im Betrieb der Lampe beruht erstens auf der Tatsache, daß der Vorrat an Erdalkalimetalloxyden, der als Elektronenemissionsmaterial verwendet wird, vollständig von dem Bogenverlauf und dem Ionenbombardement abgeschirmt ist. Das wird dadurch bewirkt, daß sich das Emissionsmaterial in einem offenen mittleren Teil einer hitzebeständigen Drahtwendel befindet, die geschlossene Endteile aufweist und auf einer Abstützung montiert ist, z.B. auf einem Wolframstab. Eine dicht gewickelte äußere Wendel aus hitzebeständigem Metall wird über die innere Wendel gelegt und so angeordnet, daß das Emissionsmaterial vor def Entladung geschützt wird, wodurch die Zerstäubung und die daraus herrührende Schwärzung der Kolbenwände vermieden wird.

Die vorliegende Neuerung verbessert die Konstruktion solcher Oxydelektroden, so daß sie schnell zusammengebaut werden können und ein Minimum an Ausschuß erreicht wird.

Ein befriedigendes Verfahren, derartige Elektroden ohne Verformung zusammenzusetzen ohne das Emissionsaufnahmevermögen der inneren Wendel zu ändern, besteht darin, einen etwas überbemessenen Stützstab zu drehen und ihn gleichzeitig in ' die innere Wendel einzusetzen, während die letztere stationär gehalten wird. Die

zeitweilige Ausdehnung der inneren Wendel, die durch den rotierenden Stab bewirkt wird, erleichtert das Einsetzen des letzteren und legt die innere Wendel durch den daraus resultierenden Klemmsitz fest. Die Steigung und der Innendurchmesser der äußeren Wendel werden ebenfalls so hergestellt, daß die äußere Wendel gewaltsam übergestreift wird und in die innere Wendel eingreift.

Während die oben erwähnte gleichzeitige Drehung und Einsetzung beim Zusammenbau des Stabes und der inneren Wendel eine deutliche Verbesserung gegenüber dem bisher angewendeten Verfahren darstellt, bei dem die Teile einfach nur zusammengeklemmt wurden, erfordert es doch einen Draht von bestimmter Toleranz und besondere Sorgfalt beim Wickeln der Wendeln und der Herstellung der Stäbe, um die kritischen Abmessungen einzuhalten und den genauen Klemmsitz der einzelnen Teile zu erreichen. Dieses genaue Einhalten der Toleranzen in den Abmessungen der Wendeln und des Stabes komplizierten die Herstellung und den Zusammenbau. Die fertige Elektrode bestand also aus einer Anzahl von mit Präzision hergestellten und durch Klemmsitz ineinander gepaßten Teilen und war infolgedessen sehr teuer.

Im Hinblick auf das Vorhergesagte ist es das Ziel der Neuerung, eine verbesserte , Oxydelektrode vorzusehen, die ein geschütztes Emissionsmaterial-Reservoir enthält und die in den bisher angewendeten Herstellungsverfahren aufgetretenen Probleme vermeidet.

Ein weiteres Ziel der Neuerung ist die Schaffung einer zusammengesetzten Oxydelelctrode, die keine zusammenzupressenden Teile erfordert, und bei der die Einhaltung genauer Toleranzen und Dimensionen entfällt. - ,

Gemäß der Neuerung ist eine Elektrode für eine elektrische Entladungslampe mit einem Elektrodenstab, einer von diesem getragenen inneren Wendel aus hochschmelzendem Metalldraht und einer die innere Wendel umschließenden äußerenWendel aus hochschmelzendem Metalldraht dadurch gekennzeichnet, daß die innere Wendel lokker auf den Elektrodenstab paßt, an ihrem einen Ende einen schräg hervorspringenden Schenkel besitzt und mit wenigstens einer Windung am Elektrodenstab befestigt ist, wodurch die innere Wendel in einer bestimmten La'ge auf dem Elektro- ' denstab festliegt, daß die äußere Wendel locker auf die innere Wendel paßt, ihre letzte Windung den hervorspringenden Schenkel der inneren Wendel berührt und einen verformten Teil besitzt, der sich nach innen auf den Elektroden&ab

zu erstreckt und in das Ende der inneren Wendel eingreift und die äußere Wendel dadurch befestigt.

Die innere Wendel wird insbesondere in dem lose hineinpassenden Stützstab dadurch befestigt, daß eine oder mehrere Wendelwindungen an den Stab angeschweißt- oder heiß angeklemmt werden. So wird z.B. eine vorgeformte Kerbe an einem bestimmten Teil des Stabes vorgesehen und eine Windung der inneren Wendel in diese Kerbe hineingebogen, damit die Teile mechanisch ineinandergreifen. Die lokkere äußere Wendel wird dadurch in ihrer Lage auf der inneren Wendel gehalten, daß sie sieh gegen einen von der inneren Wendel herausragenden Schenkel stützt und dann ein Teil des anstoßenden Endes der äußeren Wendel durch Biegen dahin gebracht wird, daß sie die nächstliqgende Endfläche der inneren Wendel umgreift. Die einzelnen Teile sind infolgedessen sehr schnell und sicher miteinander verbunden und bilden die einheitliche Elektrode ohne genaue Abmessungstoleranzen oder teueres _tund langwieriges Ineinanderklemmen der erforderlichen Teile.

Die Neuerung wird durch die beigefügte Zeichnung näher erläutert, in der Figur eine Seitenansicht des Brenners für eine Quecksilberhoehdruoklampe ist, welche die verbesserten Elektroden gemäß der vorliegenden Neuerung enthält.

Figur 2 ist eine vergrößerte Seitenansicht, z.T. im Schnitt, von einer der Lsan-. pene lektroden.

Figur 5 ist eine Ansieht des Endteiles der Elektrode entlang der Linie HI-IU von Figur 2 in Pfeilrichtung.

Figur 4 ist eine ähnliche Ansicht des gegenüberliegenden Endes der Elektrode entlang der Linie IV-I? von Figur 2 in Pfeilrichtung.

Figur 5 ist die Seitenansicht des Stabes, der in den vorangehenden Figuren dargestellt ist.

Figur 6 ist eine ähnliche Ansicht des inneren Wendelteil'es.

Figur 7 bis 10 zeigen Ansichten von verschiedenen Phasen des Zusammenbaus gemäß der bevorzugten Ausf uhrtmgsforra der Erfindung. -

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Pigur 11 ist die !Seitenansicht einer halbfertigen Elektrode mit einem anderen Stab und der inneren Wendel.

Figur 12 ist eine Querschnittsansicht durch den ineinandergreifejaden Teil der . vorgenannten halbfertigen Elektrode entlang der Linie XII-XII von Figur 11 in Pfeilrichtung.

Die vorliegende Neuerung bietet Vorteile in der Herstellung von zusammengesetzten Elektroden für verschiedene Arten von elektrischen Entladungsvorrichtungen, sie ist jedoch insbesondere geeignet für den Gebrauch in Verbindung mit der Herstellung von Glühelektroden für Quecksilberhochdrucklampen und ist entsprechend dargestellt und beschrieben.

Unter besonderer Bezugnahme auf die in der Zeichnung dargestellte Form der Erfindung zeigt Figur 1 einen Brenner 14 für eine Quecksilberhoehdrucklampe, die ein längliches Gefäß 16 aus Quarz oder ähnlichem Material aufweist, das an jedem Ende durch Einschmelzungen 17 und l8 geschlossen ist. Ein Paar gegenüberliegende Glühelektroden 22 sind in· jeder der Verschmelzungen festgelegt und mit bandförmigen Stromzuführungen 20 elektrisch verbunden, die vollständig dicht eingebettet sind und sich durch die Einschmelzungen erstrecken. Eine Füllung von ionisierbarem Zündgas, wie z.B. Argon oder einem ähnliehen, ist ebenfalls in dem Gefäß 16 zusammen mit einem Quantum Quecksilber 19 und einer Hilfselektrode 25 eingeschlossen. Die letztere ist ia der NHhe einer der Hauptelektroden 22 angeordnet und ist elektrisch mit einer gesonderten bandförmigen Stromzuführung 24 verbunden, wie es auch gezeigt 1st. \

In den Figuren2 bis 4 ist dargestellt, daß jede der Hauptelektroden 22 aus einem Elektrodenstab/aus Wolfram oder ähnlichem Material besteht, der sich durch und ^N über eine Wendel 30 hinauserstreekt, die ihrerseits von einer äußeren Wendel J56 eingeschlossen ist» Wie in Figur 5 dargestellt ist, ist der Stab 26 wie üblich rund und hat einen abgeflachten Teil 28 an einem Ende, an das die bandförmige Stromzuführung angeschlossen ist. Die innere Wendel ^O hat dicht gewickelte Endteile und eine auseinandergezogene Zwischenwindung J51, was man als offenen oder erweiterten Zwischenteil bezeichnen kann. Dieses Merkmal ist deutlich in Figur β gezeigt. Dieser Raum zwischen den Windungen bildet die Vertiefung C, die eine bestimmte Menge Emissionsmaterial enthält, wie es später beschrieben wird.

In Figur 2 ist die äußere Wendel 36 dicht gewickelt und bildet eine praktisch geschlossene Spirale, die etwa die gleiche Länge hat wie die innere Wendel 30· Die äußere Wendel bedeckt dementsprechend die genannte Vertiefung C, die mit der auseinandergezogenen Windung Jl bezeichnet ist, und deckt also das in der Vertiefung befindliche Emissionsmaterial J4 vollständig ab. Das Emissionsmaterial J4 enthält eine Mischung geeigneter Materialien, wie z.B. Erdalkalimetalloxyde, Bindemittel etc., und bildet eine harteMasse, wenn sie trocknet.

Beide Wendeln, die innere und die äußere, werden aus hitzebeständigem Metalldraht gewickelt, wie z.B. Wolfram oder ähnlichem Material, und in einem solchen Durchmesser, daß die Wendeln stabil, jedoch verformbar sind.

Gemäß der vorliegenden Neuerung sind der Stab 26, die innere Wendel 30 und die äußere Wendel 36 so bemessen, daß sie bequem ineinander passen. Die innere Wendel JO ist an einem Ende mit einem schräg hervortretenden Schenkel 32 versehen und vorzugsweise durchSchweißen dadurch am Elektrodenstab 26 befestigt, daß mindestens eine der Wendelwindungen mit dem darunterliegenden Teil des Stabes verbünden ist. Die äu.sere Wendel 36 ist ebenfalls mit einem schräg hervortretenden Schenkel 38 (Figuren 2 und 4) versehen und ist so in bezug auf die innere Wendel 30 ausgerichtet, daß beide Wendelschenkel dem abgeflachten Endteil 28 des Stabes zugekehrt und benachbart sind. Dadurch ist das Bögenansatzende der Elektrode 22 frei von solchen Vorsprüngen, wie es in Figur 3 dargestellt ist.

Die äußere Wendel 36 ist dadurch in ihrer Lage gehalten, daß der Schenkel 38 einwärts zum Stab nach hinten gebogen ist und in die nächste Endfläche der inneren Wendel 30 eingreift, wie es in den Figuren 2 und 4 dargestellt ist. Da die innere Wendel 30 mit dem Stab 26 verbunden ist, wird durch den angrenzenden Schenkel 32 der inneren Wendel verhindert, daß die äußere Wendel ~^> zum abgeflachten Ende des Stabes hingleitet. Ihre Bewegung in entgegengesetzter Richtung ist andererseits durch den einwärts gebogenen Schenkel 38 verhindert, der an d&n Endfläche der inneren Wendel anliegt. Die Wendeln sind infolgedessen auf dem Stab miteinander festgelegt durch das Zusammenwirken der vorspringenden Schenkel und dadurch, daß ein bestimmter Teil der inneren Wendel am Stab befestigt ist.

Die zusammengesetzten Elektroden 22 werden nach der vorliegenden Erfindung sehr einfach zusammengebaut, indem zuerst der locker passende Stab 26 in Ale 'innere

Wendel 30 eingesetzt und die letztere so ausgerichtet wird, daß der vorspringende Schenkel 32 in einem bestimmten Abstand in der Nähe des abgeflachten Emäteiles 28 des Stabes liegt, wie es in Figur 7 dargestellt ist. Figuren 2, 4 und 6 bis 10 zeigen, daß die vorspringenden Schenkel 32 und 38 tangentiale Verlagerungen der Endwindung der betreffenden Wendeln bilden und ein beträchtliches Stück über " den Wendelkörper hinausragen.

Nachdem die innere Wendel 30 in ihre Lage auf dem Stab 26 gebracht worden ist, werden mindestens eine oder vorzugsweise einige der mittleren Wendelwindungen an den Stab geschweißt, wie es in Figur 7 gezeigt ist. Der Stab-Wendel-Teil wird dann in Emissionsmaterial getaucht, so daß der Zwischenraum C, der durch die offene Windung 3I oder dem auseinandergezogenen Teil der inneren Wendel dargestellt ist, mit dem Einissionsmaterial j$4 gefüllt ist, wie es Figur 8 zeigt.

Der vorgenannte Vorgang des Ansci*eLssens oder Heiß-Anklemmens kann leicht dadurch ' bewirkt werden, daß der Stab-Wendel-Teil zwischen die Backen einer geeigneten · Schweißvorrichtung genommen und genügend hoher Strom durch die Teile geschickt wird, um die Wendelwindungen bis zur Weißglut zu erhitzen. Die gleichzeitige Anwendung von Wärme und Druck auf die Wendelwindungen verformt sie ständig und schweißt sie fest um den Stab, wie es in Figur 7 dargestellt ist. Die Windungen greifen dadurch fest um den Stab und halten diejinnere Wendel fest in ihrer Lage.

.Die innere Wendel 30 kann am Stab 26 ebenfalls dadurch befestigt werden, daß eine oder mehrere Windungen an den Stab tatsächlich angeschweißt werden, insbesondere wenn diese Teile aus einem hochschmelzenden anderen Metall als Wolfram hergestellt sind.

Wenn die innere Wendel 30 mit Emissionsmaterial 3^ gefüllt ist, wird die locker . passende äußere Wendel 36 über die innere Wandel geschoben, bis das Ende der äußeren Wendel auf dem hervorspringenden Schenkel 32 der inneren Wendel aufsitzt, wie es Figur 9 zeigt. Die äußere Wendel 36 wird dann so ausgerichtet, daß ihr hervorspringender Schenkel 38 bis zu einem Punkt reicht, der etwa mit einem Viertel einer Windung über den hervorspringenden Schenkel 32 der inneren Wendel hinausragt, wie es in Figur 10 dargestellt ist. Der Schenkel 38 wird dann nach innen gebogen zum Stab 26 hin, bis er dahinter sitzt und an der Endfläche der inneren Wendel 30 festliegt, wie es die gestrichelte Linie am Schenkel 38 i& Figur 10

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zeigt» Die Schenkel 32 und 38 werden ebenfalls aneinander geschweißt, so daß die äußere Wendel 36 sich hinsichtlich deV inneren Wendel 30 in keiner Richtung drehen kann. Die äußere Wendel 36 wird vorzugsweise so gewiekelt und bemessen, daß sie locker Über die innece Wendel gezogen werden kann und die Befestigung ergänzt.

Um genügend Spielraum vorzusehen, damit der Schenkel 38 hints'die Endfläche der inneren Wendel gebogen werden kann, wird der vorspringende Schenkel 32 in axialer Richtung in einem Winkel dC von etwa 6 bis 8 (s. I grenzende Windung der inneren Wendel abgeschrägt.

Richtung in einem Winkel dC von etwa 6 bis 8 (s. Figur 6) mit Bezug auf die an-

.Im folgenden wird ein spezielles Beispiel einer Elektrode für eine 400 Watt-. Quecksilberhochdrucklampe gezeigt, das die Neuerung noch weiter beschreibt» Die innere Wendel wurde mit etwa 13 Windungen pro Zentimeter aus Wolframdraht gewikkelt, der einen Durchmesser von etwa 0,08 era hatte. Hr Innendurchmesser betrug etwa 0,122 cm und die Gesarotlänge etwa O>78 cm. Die auseinandergezogene Windung wurde mit etwa 6 Windungen pro Zentimeter gewickelt. Der Stab war etwa 1,4 era lang und 0,119 om im Durchmesser. Die äußere Wendel wurde aus Draht von derselben Größe wie die innere Wendel gewickelt, jedoch mit etwa 11 Windungen pro Zentimeter. Die Gesaratlänge der äußeren Wendel war etwa 8 ram, und. der Schenkel ragte um" etwa 0,076 cm über den Wendelkörper hinaus. Ihr Innendurchmesser betrug etwa 0,28 cm, damit die äußere Wendel leicht mit der Hand tiber die innere Wendel gezogen werden konnte. . .

-Schutzansprüche-

Claims (8)

.366326-5.6.63 Schutzansprüehe ■

1. Elektrode für eine elektrische Entladungslampe mit einem Elektrodenstab,., einer von diesem getragenen inneren Wendel aus hoohschmelzendem Metalldraht und einer die innere Wendel . umsehlieSenden äußeren Wendel aus hochsohmelzendem Metalldraht, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Wendel locker auf den Elektrodenstab paßt, an ihrem einen Ende einen schräg hervorspringenden Schenkel besitzt und mit wenigstens einer Windung am Elektrodenstab befestigt ist, wodurch die innere Wendel in einer bestimmten Lage auf dem Elektrodenstab festliegt, daß die äußere Wendel locker auf die innere Wendel paßt, ihre letzte Windung den hervorspringenden Schenkel der inneren Wendel berührt und einen verformten Teil besitzt, der sich nach innen auf den Elektrodenstab zu erstreckt und in das Ende der inneren Wendel eingreift und die äußere Wendel dadurch befestigt.

2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Windung der inneren Wendel mit dem Elektrodenstab verschweißt ist.

J), Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Endwindung der innerenWendel nach innen gebogen ist und in einer Wut oder Rille des Elektrodenstabes sitzt. ' ■

4. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Windung der inneren Wandel permanent deformiert ist und durch Reibung auf dem Elektrodenstab festsitzt.

5. Elektrode nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Wandel eine etwa in der Mitte liegende offene Windung besitzt, die dnen Hohlraum bildet, der von der äußeren Wendel bedeckt ist.

6. Elektrode nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Endwindungen der inneren Wendel geschlossen sind.

7. Elektrode nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrodenstab über die von ihm getragene: innere Wendel hinausragt und ein abgeflachtes Ende besitzt, daß der von der inneren Wendel gebildete Hohlraum elektro-

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neneraittierendes Material enthält und der hervorspringende Schenkel am Ende der inneren Wendel und die diesen Schenkel berührende Endwindung der äußeren Wendel nächst dem abgeflachten Endteil des Elektrcxienstabes liegen.

8. Elektrode nach Anspruch 1 bis J, dadurch gekennzeichnet, daß der Schenkel der äußeren Wendel, der mit dem hervorspringenden Schenkel der inneren Wendel in Berührung steht, an einem Punkt endet, der um etwa eine viertel Windung über den besagten Schenkel der inneren Wendel hinausgeht.

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