DE240804C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

-M 240804-KLASSE 21/. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 8. Mai 1910 ab.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren

und eine Vorrichtung zur Herstellung von Elektroden für Bogenlampen, und zwar haupt-

, sächlich von Elektroden für sogenannte EfEektbogenlampen.

Für gewöhnlich. befindet sich bei Effektkohlen das Flammaterial kernförmig in dem . Kohlenstoff der Elektrode. Nach der Erfindung dagegen hat das Flammaterial die Form einer

ίο Röhre, welche die Kohle oder den sonstigen leitenden Kern umgibt. Im vorliegenden Falle ist gewöhnlich die Kohle der unteren und positiven Elektrode gemeint. Es ist indessen außerordentlich schwierig, einen derartigen Überzug auf die gewöhnliche Weise herzustellen, indem ein fester Körper mit plastischem Material umgeben wird, d. h. indem das Flammmaterial über die Kohle in Form einer Paste gebracht wird (wobei die letztere aus einem einzelnen oder einer Anzahl von Stäben oder aus einer Röhre oder einem Bündel besteht), da das Material beim Trocknen zusammenschrumpft und springt.

Es hat sich nun herausgestellt, daß man die besten Erfolge erzielt, wenn das Flammaterial stark zusammengepreßt wird. Es ist jedoch sehr schwierig, ein derartiges Material auf der Kohle stark zusammenzupressen. Die Erfindung bezieht sich daher teilweise darauf, diese Schwierigkeiten zu beseitigen. .

Nach der Erfindung wird das Flammaterial in plastischem Zustande über die Kohle gespritzt und gleichzeitig am Abfließen gehindert, so daß es auf der Kohle stark zusammengepreßt wird.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Kohle selbst röhrenförmig ist, wird dieselbe über eine Stahlnadel oder ein anderes geeignetes Material, welche an einem Kolben angebracht ist, gesteckt. Dieser Kolben taucht in einen starken Zylinder ein, der das plastische Flammaterial enthält. Das andere Ende dieses Zylinders kann auf irgendeine passende Weise geschlossen werden. Zweckmäßig geschieht dies jedoch durch einen zweiten Kolben, welcher in der entgegengesetzten Richtung zu dem ersten wirkt. Das plastische Material wird dann in dem Zylinder stark zusammengedrückt und in eine röhrenförmige Form gepreßt, welche die Kohlenröhre umgibt.

Die hierzu verwendete Vorrichtung ist im Durchschnitt in Fig. 1 der Zeichnung dargestellt.

ι ist die Kohle, 2 der Stift, über welchen sie gesteckt ist, 3 der Kolben, an welchem der Stift befestigt ist, 4 der Zylinder, 5 das plastische Material und 6 der zweite Kolben.

Wenn die Kohle anstatt röhrenförmig massiv ist, wird in der Weise verfahren, wie es in Fig. 2 der Zeichnung im Durchschnitt dargestellt ist, in welcher die der Fig. 1 entsprechenden Teile durch die gleichen Nummern bezeichnet sind. Aus dieser Figur ist ersichtlich, daß beide Kolben mit Einschnitten versehen sind, welche die Enden der Kohle aufnehmen, und daß der, Zylinder eine weitere Bohrung am einen Ende als am anderen Ende hat, um «das plastische Flammaterial 5 aufzunehmen.

Wenn die Kohle die Form eines Stabbündels

hat, so haben die Kolben eine Anzahl von Einschnitten, um die Enden der einzelnen Kohlen aufzunehmen.

Auch eine röhrenförmige Kohle kann mit Flammaterial in dem in Fig. 2 angegebenen Apparat bedeckt werden, wenn die beiden Kolben mit Einschnitten von geeigneter Form versehen sind, und die Kohle mit einem Metalloder sonstigen Kern, welcher dem nötigen

ίο Preßdruck widerstehen kann, ausgestattet -ist. Hierbei kann entweder nur der eine oder es könnten auch beide Kolben beweglich sein. Im folgenden ist nun eine Form der Elektrode beschrieben, bei welcher eine röhren-¹ förmige Kohle von einem Überzug von Flammmaterial umgeben ist. Um dem Überzug von Flammaterial eine möglichst regelmäßige Form zu erteilen, erhält die Kohlenröhre an ihren beiden Enden eine Führung, um dem bedeckenden Flammaterial eine möglichst genaue röhrenförmige Form zu erteilen. Das ist von großer Wichtigkeit, da die gewöhnlichen Kohlenstoffkerne meist keine vollständig regelmäßige Form haben.

Die Fig. 3 und 4 zeigen eine Ausführung^-.

. form einer Vorrichtung, durch welche eine röhrenförmige Kohle in sorgfältigerer Weise als vorher beschrieben, mit einem Überzug versehen werden kann. In den Zeichnungen ist ι die röhrenförmige Kohle, welche von einer röhrenförmigen Schicht oder Haut. aus Flammaterial umgeben werden soll. Dieses Flammaterial wird nach genügender Mischung als plastische Masse in den Zylinder 7 gebracht, in welchem sich ein Kolben 8 langsam bewegt. 3 ist ein Kolben, welcher in den Zylinder 4 eindringt, in welchem die Elektrode geformt wird. Angenommen, die Kohle 1 befindet sich nicht auf dem Kolben 3, so wird zunächst eine (in der Zeichnung nicht dargestellte) Scheibe dann an die Spitze des Kolbens 3 gebracht und dieser nach aufwärts bewegt, bis er in enge Berührung mit dem Zylinder 4 kommt, so daß er die öffnung am Ende desselben verschließt. Nunmehr wird der Kolben 8 gezwungen, die Masse in den Zylinder 4 zu drücken. Ist dieser an seinem unteren Ende geschlossen,. so steigt die Mischung im Zylinder 4 empor, bis sie die Spitze erreicht, welche bis dahin offen war. Alsdann wird auf die Spitze des Zylinders 4 eine Scheibe 9 gesetzt, welche durch die bewegliche Schraube 10 gehalten wird, deren oberes Ende gegen die feststehende Stütze 11 stößt. Hierdurch ist das obere Ende des Zylinders nunmehr vollständig geschlossen. Nunmehr wird der Kolben 3 wieder nach unten geschoben und in sein eingeschnittenes oberes Ende die Kohlenröhre ι eingepaßt. Auf das obere Ende dieser Kohlenröhre wird eine Führungsscheibe oder Kappe 12 gesetzt, welche für sich besonders gezeichnet ist, und zwar im vergrößerten Maßstabe im Aufriß und im Schnitt in den Fig. 5, 6 und 7. Diese Kappe 12 dient dazu, das obere Ende der Kohle in der mittleren Stellung zu erhalten, während es in den Zylinder 4 eindringt. Das untere Ende der Kohle wird durch den Einschnitt in dem oberen Ende des Kolbens 3 in der richtigen Stellung gehalten. Nunmehr wird der Kolben 3 emporgehoben, und etwas von der Mischung geht an dem unteren Ende des Zylinders 4 vorbei oder dringt in den Zylinder 7 ein. Fährt man mit der nach aufwärts gerichteten Bewegung fort, so dringt die Kohle in den Zylinder 4 ein und wird von der Mischung unter schwachem Druck umgeben. Sobald das obere Ende des Kolbens 3 die Öffnung im Zylinder 4 passiert hat, welche in Verbindung mit dem Zylinder 7 steht (Kolben 3 ist derart beschaffen, daß er genau in den Zylinder 4 einpaßt), wird die Mischung stark zusammengepreßt. Sobald ein genügender Druck erzeugt ist, werden Schraube 10 und Scheibe 9 entfernt, und der Kolben 3 bewegt sich nach oben, so daß sich die fertige Elektrode nunmehr oberhalb des Zylinders 4 befindet, wie es Fig. 4 zeigt. Die Kappe 12 sowie alles überflüssige Material, das sich nunmehr an der Spitze der Elektrode befindet, wird entfernt. Alsdann wird die Elektrode sorgfältig von der Spitze des Kolbens 3 abgenommen und für die weitere Behandlung, wie sie weiter unten beschrieben ist, beiseite gelegt.

Durch das Anbringen eines Einschnittes an der Spitze des Kolbens 3 wird bewirkt, daß der Kolbenkern der fertigen Elektrode etwas aus dem Überzug von Flammaterial herausragt. Das ist für die fertige Elektrode ein besonderer Vorteil (sobald man annimmt, daß die Elektrode die positive und untere ist), weil dieses Ende nach oben gerichtet ist und in Berührung mit der negativen Elektrode steht. Hierdurch wird ein guter Kontakt zwischen den Elektroden erzielt.

Die Fig. 3 und 4 zeigen den Hilfszylinder 7, der an dem Hauptzylinder 4 angebracht ist. Indessen kann derselbe auch vollständig davon getrennt werden. Eine andere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß zuerst das plastische Material aus einem Hilfszylinder gespritzt wird (welcher in diesem Falle in aufrechter Stellung mit der Öffnung nach unten sich befindet). Alsdann wird ein Stab von weichem plastischen Material, der etwas länger als der Zylinder 4 ist, herausgepreßt. Dieser wird dann in den Zylinder 4 gebracht, und mit einem Fingerdruck am unteren Ende dieses Zylinders wird veranlaßt, daß der Stab an dem Zylinder anhaftet und daran festsitzt. Alsdann werden die Kappe 9 und Schraube 10 aufgesetzt, um das obere Ende des Zylinders zu

schließen, und dann wird der untere Kolben mit dem leitenden Kern und der Kappe darauf in den Zylinder 4 nach oben gebracht in der bereits beschriebenen Art.

Bisher ist gezeigt worden, wie man einen massiven leitenden Kern und einen röhrenförmigen leitenden Kern mit Flammaterial bedecken kann zur Herstellung der Elektroden. Unter Umständen ist es jedoch wünschenswert, das Flammaterial in anderer Weise anzubringen. Beispielsweise wenn es sich um einen mittleren Stab handelt, wird das Flammaterial an dem leitenden Kern in der gewöhnlichen Weise angebracht, d. h. man spritzt das Flammaterial in das Innere des röhrenförmigen Kernes durch eine der gewöhnlichen Vorrichtungen.

In dieser Beschreibung ist das Wort »Kern« in einem anderen Sinne gebraucht, als es für gewöhnlich verwendet wird. Unter dem Kerne einer Elektrode versteht man gewöhnlich den mittleren Teil. Bei der Erfindung wird jedoch der Ausdruck »Kern« in bezug auf den leitenden Körper gebraucht, einerlei, ob er aus Kohle oder anderem Material ist, welche als Gerippe oder Stütze für die vollständige Elektrode dient, sowie einerlei, ob er sich in der Mitte oder sonstwo befindet. Hieraus geht hervor, daß die Elektrode im allgemeinen aus zwei Teilen besteht, dem leitenden Teil (Kohlenstoff

o. dgl.) von fester oder röhrenförmiger Form, der als Gerippe oder Stütze dient, und dem den Effekt hervorrufenden Teil, der aus Flammmaterial besteht.

Wird ein röhrenförmiger leitender Kern gebraucht und soll derselbe mit einem Überzug von Flammaterial umgeben sein, sowie auch sein Inneres mit Flammaterial vollständig ausgefüllt werden, so wird die Kappe 12 mit einer mittleren öffnung versehen. Wird alsdann der röhrenförmige leitende Kern mit seiner oberen Kappe durch den Zylinder 4 getrieben, so dringt plastisches Flammaterial durch die Öffnung in der Kappe ein; die Innenseite des röhrenförmigen leitenden Kernes wird ausgefüllt und zugleich seine Außenseite mit Flammaterial bedeckt.

Soll jedoch der röhrenförmige leitende Kern mit einer inneren röhrenförmigen Schicht von Flammaterial sowie mit einer äußeren röhrenförmigen Schicht von Flammaterial versehen werden, so verfährt man, wie es die Fig. 10, 11 und 12 angeben. Von diesen Figuren ist Fig. 10 eine Draufsicht, die in der Mitte durchbrochen ist. - ■

Fig. 11 zeigt dieselben Teile im Schnitt, und Fig. 12 ist eine Ansicht der Kappe 12.

Aus diesen Figuren, die in vergrößertem

Maßstabe gezeichnet sind, ergibt sich, daß diese Kappe anstatt drei Füße, wie bei den früher beschriebenen Apparaten, deren vier hat, und daß außerdem ein Stab 20 angebracht j ist, der sich nach unten von seinem Mittelpunkt weiter als der Kohlenstoffkern erstreckt, so daß ein mittlerer Einschnitt in dem unteren Kolben 3 entsteht. Die Kappe 12 ist außerdem mit einem Absatz 22 versehen, welcher an der Spitze des leitenden Kernes bleibt, so daß ein Zwischenräum 23 entsteht, in welchen das Flammaterial eindringen kann, wenn die in den Fig. 10, 11 und 12 dargestellten Teile in den Zylinder 4 hineingebracht werden. Wird der Kolben herauf gedrückt und das Flammmaterial in dem Zylinder 4 zusammengepreßt, . so entsteht nicht nur ein äußerer Überzug von Flammaterial, wie oben beschrieben, sondern außerdem noch eine innere röhrenförmige Schicht, weil das plastische Flammaterial durch den Zwischenraum 23 in den Zwischenraum 24 eindringt, welcher zwischen dem mittleren Stab 20 und der inneren Oberfläche des leitenden Kernes 1 liegt, so daß der Zwischenraum 24 ausgefüllt wird. Sobald der nötige Druck erreicht ist, wird der Stab 20 durch die Kappe 12 herausgezogen, und die Elektrode ist für die nachfolgende Behandlung fertig. Die Elektrode besteht dann aus drei konzentrischen Röhren, einer inneren und einer äußeren aus Flammaterial und einer mittleren aus dem leitenden Kern. Bei der Herstellung dieser Art von Elektroden wird der leitende Kern in der mittleren Stellung an den beiden Enden noch unterstützt, während er mit Flammaterial versehen wird.

Als das beste Flammaterial hat sich eine Mischung gleicher Gewichtsteile Kalziumfluorid und Siliziumkarbid bewährt, welche mit Hilfe von Vergolderfirnis o. dgl. plastisch gemacht worden ist.

Um einen beständigen Lichtbogen zu erhalten, ist es auch von Wichtigkeit, auf die Abmessung der Elektrode zu achten; um die beste Wirkung zu erzielen, darf kein Teil des Kohlenstoff kernes weiter als etwa 3 mm von dem Überzug aus Flammaterial entfernt sein, d. h. wenn der Kohlenstoffkern röhrenförmig ist, dürfen seine Wände nicht stärker als 3 mm sein, und wenn der Kern massiv ist, darf sein Durchmesser nicht mehr als 6 mm betragen. Die besten Resultate erzielt man mit einer Kohle, deren äußerer Durchmesser 11 mm beträgt, bei welchem die Höhlung 6 mm im Durchmesser hat, so daß die Dicke der Kernwände 2^χ/₂ mm beträgt. Mit einer Kohle von diesen Abmessungen erhält man die besten Resultate, wenn man eine Schicht Flammmaterial von 1,4 mm Stärke verwendet.

Vorteilhafter, aber nicht notwendig ist es, wenn kein Flammaterial im Innern des röhrenförmigen Kohlenstoff kernes sich befindet. Wenn dies trotzdem der Fall ist, so soll kein Teil desselben weiter als 1 mm von der Kohle entfernt sein, d, h. wenn das Flammaterial innerhalb

der Kohlenröhre röhrenförmig ist, so sollte seine Wandstärke nicht mehr als ι mm betragen, und wenn es Stabform besitzt (d. h. massiv ist), so sollte sein Durchmesser nicht größer als 2 mm sein. Hieraus folgt, daß, wenn die Höhlung in der Kohle 2 mm im Durchmesser übersteigt, das Flammaterial in der Röhre röhrenförmige Form haben muß.

Es ist bereits oben erwähnt worden, daß man die besten Resultate erzielt, wenn man eine Mischung gleicher Gewichtsteile Kalziumfluorid und Siliziumkarbid verwendet. Andernfalls verflüchtigt sich die Mischung nicht bei geeigneter Temperatur. Verwendet man beispielsweise 8 Teile Kalziumfluorid auf 5 Teile Siliziumkarbid, so erhält man beim Brennen der Lampe ein Resultat, wie es Fig. 8 zeigt. Hier ist ersichtlich, daß das Flammaterial 13, anstatt im Verhältnis zum Kohlenstoffkern verflüchtigt zu sein, in flüssigem Zustande eingesunken ist und so einen ringförmigen Kragen 14 unter dem oberen Teile der Kohle gebildet hat. (Hierbei ist angenommen, daß diese Kohle die untere und positive Kohle bildet.) Wenn dieser Kragen gewisse Abmessungen erreicht hat, so erstreckt sich seine Peripherie unterhalb des Radius der Wirkung des Lichtbogens, so daß er sich nicht langer oder wenigstens nicht genügend verflüchtigt. Die Folge hiervon ist, daß die Kohle dann stärker als das Flammaterial verzehrt wird, bis die Brennseite der Elektrode eine Form bekommt, wie sie Fig. 9 zeigt, wo der Bogen erloschen ist, weil der Abstand der beiden Kerne dann ein zu großer geworden ist.

Bisher ist immer die Rede gewesen von den Abmessungen, welche die.besten Resultate ergeben. Bei diesen Versuchen ist ein Gleichstrom von 5 Ampere verwendet worden. Selbst-

Ao verständlich sind für andere Ströme auch andere Abmessungen der Elektroden erforderlich.

Nachdem eine Elektrode in der oben beschriebenen Weise hergestellt worden ist, wird sie in einer geeigneten Lage zum Trocknen an die Luft gebracht und hierauf bei einer Temperatur von etwa 400° C. gebrannt. Nach dem Brennen wird die Elektrode vorteilhaft mit einer Lösung von Wasserglas oder einer sonstigen passenden Glasur mit Hilfe einer Bürste o. dgl. versehen. Diese Glasur bildet nach dem Trocknen eine Schutzhülle.

Es ist noch nicht erwähnt worden, daß die Elektrode in elektrischen Kontakt mit dem Elektrodenhalter der Lampe gebracht werden muß, da das Flammaterial bekanntlich ein schlechter Leiter ist. Praktisch verfährt man so, daß man das isolierende Material durch Abkratzen o. dgl. einige Zentimeter lang.von dem Ende jeder Elektrode entfernt, an welchem der Kohlenkern heraustritt, d. h. von dem Ende, welches sich bei der Herstellung oben befand. Der derart freigelegte Kohlenkern wird dann von dem Elektrodenhalter der Lampe festgehalten. '

Es ist bereits oben erwähnt worden, daß man die besten Resultate erzielt, wenn man ein Flammaterial verwendet, welches aus gleichen Gewichtsteilen Kalziumfluorid und Siliziumkarbid besteht. Indessen beschränkt sich die Erfindung nicht auf die Verwendung der genannten Bestandteile in den genau angegebenen Mengenverhältnissen; gute Ergebnisse werden ebenfalls erzielt, wenn diese Bestandteile in annähernden Mengenverhältnissen verwendet werden. Die erzielten Resultate sind um so besser, je mehr die Mengenverhältnisse sich den oben angegebenen nähern, und sie werden uni so schlechter, je weiter sie sich von ihnen entfernen.

Der zum Pressen der plastischen Masse nötige Druck kann innerhalb sehr weiter Grenzen wechseln. Wenn die plastische Mischung an sich schon sehr steif ist, so daß nur eine kleine Menge Vergolderfirnis gebraucht wird, genügt schon ein verhältnismäßig kleiner Druck.

Die Erfindung beschränkt sich weiterhin nicht auf das Material, aus welchem der leitende Kern, der als Stütze für das Flammaterial dient, besteht. Der Erfinder bevorzugt im allgemeinen Kohlenstoff.

Die Verwendung eines hohlen leitenden Kernes, der vom Flammaterial umgeben ist, bietet große Vorteile im Vergleich zu einem massiven Kern, beispielsweise dann, wenn derartige Elektroden für gewöhnlich als untere und positive Elektroden verwendet werden. Sie haben dann besseren Kontakt mit der oberen Elektrode, als wenn ein massiver Kern verwendet wird, und zwar deshalb, weil das Flammaterial mehr oder minder als Isolator dient.

Claims (10)

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Elektroden für Bogenlampen, die aus einem mit Leuchtmasse umgebenen Leiter aus Kohle bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß eine röhrenförmige Kohle (1) auf einen passenden Dorn (2) o. dgl. gesteckt, an einem Kolben

(3) angebracht und in einen das Flammmaterial (5) enthaltenden Zylinder (4) gepreßt wird, dessen anderes Ende durch einen zweiten Kolben. (6) verschließbar ist.

2. Anordnung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben mit Einschnitten zur Aufnahme der Kohle versehen sind und der zum Pressen dienende Zylinder an einem Ende eine weitere Bohrung als am anderen Ende besitzt.

3. Anordnung nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der eine oder beide Kolben beweglich sind.

4. Anordnung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlenröhre an beiden Enden mit einer Führung (12, 3) versehen ist.

5. Anordnung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Preßzylinder (4) ein Hilfszyliiider (7) mit einem Kolben (8) zur Einführung des Flammaterials angebracht ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1 mit der Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst durch den Hilfszylinder (7) mit Hilfe seines Kolbens (8) der Hauptzylinder (4) mit Flammaterial angefüllt, die Spitze des Zylinders (beispielsweise durch eine Kappe 9 und eine bewegliche Schraube 10) verschlossen und sodann die mit der Kappe (12) versehene Kohle (ι) mit Hilfe des Kolbens (3) · in den Zylinder (4) gepreßt wird.

7. Anordnung zur Ausübung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 6, da-₍ durch gekennzeichnet, daß die Spitze des Kolbens (3) mit einem Einschnitt versehen ist.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst in einem besonderen Hilfszylinder ein Stab aus Flammaterial geformt, dieser in den Hauptzylinder (4), dessen oberes Ende passend verschlossen ist, gebracht und dann die Kohle in den Zylinder (4) eingepreßt wird.

9. Anordnung zur Ausübung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (12) mit einer mittleren Öffnung versehen ist.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (12) mit einem mittleren Stab (20) und einem Absatz (22) versehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.