DE272780C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVi 272780 KLASSE 21/. GRUPPE

Dr. JEAN BILLITER in WIEN.

Bekanntlich bietet die Zündung elektrischer Bogenlichtkerzen solche Schwierigkeiten, daß diese trotz der bedeutenden Vorteile, die sie bieten und trotz ihrer Einfachheit keinen Eingang in die Technik gefunden haben. Anordnungen, welche darauf hinzielen, die Zündung auf mechanischem Wege, etwa durch Annäherung und Wiederentfernung der Elektroden, durch Zwischenschiebung eines Mittelstückes

ίο usw. zu ermöglichen, sind zwar in großer Zahl ersonnen worden, aber auf solchem Wege geht man des wesentlichen Vorteiles der Kerzen, ohne jeden wie immer gearteten Mechanismus ausgerüstet zu sein, der die Lampen kompliziert, den Lichtbogen beeinflußt, Energie verzehrt usw., verlustig.

Versuche, eine Wiederentzündung erloschener Lichtbogen durch chemische Veränderungen der Kerze hervorzurufen, sind mehrfach gemacht worden. So wurde es vorgeschlagen, die Mittelschicht zwischen den Elektroden mit Halbleitern, wie Antracit, auszufüllen, oder durch ein Gemisch von Metallpulvern, z. B. von 0 bis 10 Prozent Zink, mit nichtleitenden Substanzen, wie Magnesia, Magnesiazement, oder auch durch ein Gemisch von Metalloxyden, welche im Lichtbogen zu Metall reduziert werden, mit Magnesiazement usw. zu ersetzen. Es entsteht dann unter Einwirkung des Lichtbogens tatsächlich eine leitende Schicht, welche den Abstand zwischen den Elektroden überbrückt (im folgenden wird diese Schicht kurz »Brücke« genannt) und eine Zündung des Lichtbogens beim Einschalten des Stromes hervorrufen kann, aber es treten dann folgende Nebenerscheinungen auf, welche den gewonnenen Vorteil völlig zunichte machen.

Der Bogen brennt nicht mehr ruhig zwischen den Spitzen der Kerzen, sondern er zieht sich nach kürzerer oder längerer Zeit in die Mitte zwischen den parallelen Elektroden und schmilzt hier die Masse, welche den Zwischenraum ausfüllt und welche die Brücke bilden soll, rasch herunter. Oft nimmt dann auch der Strom seinen Weg durch diese Mittelschicht allein, sobald eine genügende Menge derselben ins Glühen gerät; dann erlischt der Bogen vollständig und die Kerze leitet den Strom metallisch oder elektrolytisch von Elektrode zu Elektrode. Stellenweise gerät die Mittelschicht in Weißglut; es werden leicht sogar größere oder geringere Teile verspritzt, dabei bilden sich meist Hohlräume, in denen ein Lichtbogen auftritt, welcher das Werk der Zerstörung beschleunigt.

Aber auch die Zündung versagt, wenn die Kerze nur einige, oft nur ganz kurze Zeit gebrannt hat, indem sie entweder an Stellen auftritt, die von den Elektrodenspitzen ziemlich weit entfernt sind, manchmal geradezu wieder in der Mitte der Masse und dabei nicht zur Bildung gutleuchtender Bögen führt oder indem sie überhaupt ausbleibt.

Zahlreiche Versuche und systematische Untersuchungen führten nun zur Erkenntnis, daß die beschriebenen Störungen erst dann aufzutreten beginnen, wenn die isolierende Mittelschicht zwischen den Elektroden eine zu hohe Temperatur erlangt; dies tritt allerdings ein, kurz nachdem sich die Brücke gebildet hat. Infolge der Nähe des Lichtbogens, also der hohen Temperatur, welcher die Mittelschicht an ihrem oberen Ende ausgesetzt ist, besonders aber infolge der Temperaturerhöhung, welche

sie noch erfährt, sobald sich eine Brücke gebildet hat, die ja gleichfalls vom Strome durchflossen und durch Joulesche Wärme erhitzt wird, bewirkt sie, daß sich Brücken auch noch in tiefer liegenden Schichten der Mittelsubstanz bilden, die abermals Joulesche Wärme aufnehmen und eine abermalige Temperaturerhöhung der Mittelschicht herbeiführen, bis diese solchen Umfang - gewinnt, daß sich der

ίο Lichtbogen mit Vorliebe an der Mittelschicht festsetzt. Seine größere Nähe steigert abermals die Temperatur usf., bis die elektrolytische oder auch die metallische Leitfähigkeit (durch Vermehrung der Brücken) so hoch steigt, daß sie zum Auftritt der beschriebenen Störungen Anlaß gibt. In der schmelzenden Mittelschicht trennen sich auch die von Haus aus zugesetzten oder durch reduzierende Wirkung des Lichtbogens abgeschiedenen Metallteile infolge ihres höheren spezifischen Gewichtes von der Schmelze, und dies bedingt es, daß die Zündung an tieferen Stellen auftritt oder auch völlig versagt.

Diese vermehrte Erhitzung durch Joulesche Wärme und das dadurch verursachte Nachziehen des Lichtbogens bringen es auch mit sich, daß alle Stoffe, die sonst zur Bildung von Mittelschichten geeignet sind, ja selbst die schwer schmelzbarsten Stoffe, wie MgO, rasch heruntergebrannt werden, während sonst noch relativ leicht schmelzbare Substanzen, Silikate usw. als Isolierschicht in Kerzen dienen können.

Die Entdeckung der Ursachen dieser Ubel-

stände führte zu der Erkenntnis, daß sie behoben werden können, wenn man Mittel findet, eine zu hohe Erhitzung der brückenbildenden Mittelschicht auszuschließen. Erfinderin hat nun ein Mittel, dieses Ziel zu erreichen, darin gefunden, daß sie die Kerzen derart konstruiert, daß nur leitende Brücken von kleinem Querschnitt entstehen können, die ihren Querschnitt nicht, wie früher beschrieben, vergrößern. Dieses Ziel wird nach der Erfindung durch Wahl der Zusammensetzung der brückenbildenden Schicht erreicht, insbesondere dadurch, daß man zur Zusammensetzung der Zündschicht Stoffe bzw. Stoffgemische verwendet, die erst bei höheren Temperaturen aus dem nichtleitenden oder schlechtleitenden in den gutleitenden Zustand dadurch übergehen, daß . die Mittelschicht durch die Erhitzung chemisch derart verändert wird, daß elektrisch leitende Karbide oder entsprechende Verbindungen, z.B. : Nitride oder Oxykarbide, entstehen.

Alle organischen Substanzen beginnen bereits bei Temperaturen, die 100° wenig übersteigen, zu verkohlen, und die Verkohlung wird bereits bei 200 °. vollständig. Es hat sich gezeigt, daß solche Stoffe, die bereits bei so geringen Erhitzungen leitend werden, als Zündmasse unverwendbar sind, weil sich der Querschnitt der leitenden Brücke dann zu leicht vergrößert, weil die Fortleitung der Lichtbogenhitze durch die Kohlenelektroden schon ein Leitendwerden der Zwischenschicht verursacht usf. Verwendet man nach vorliegender Erfindung hingegen Stoffe, die bei höheren Temperaturen in leitende Karbide übergehen, so wird nur eine dünne Zone der Zwischenschicht leitend. Schaltet man den Strom ein, so bildet sich ein Lichtbogen, der sich sehr bald von der Zwischenschicht ablöst und auf die Elektrodenspitzen wandert. Die Strombahn ist dann unterteilt. Die überwiegende Hauptmenge des Stromes fließt durch den Lichtbogen, und nur ein kleiner Anteil des Stromes, fließt durch die Brücke und erwärmt letztere durch die Joulesche Wärme. Zur Zusammensetzung der Zwischenschicht verwendet man demgemäß vorteilhafterweise ein Gemisch einer Trägersubstanz, wie Magnesia und Kieselsäure oder Wasserglas, Chamotte und Kieselsäure oder auch Oxylate oder Karbonate in Verbindung mit einem Flußmittel und setzt der Masse zur Brückenbildung reduzierbare Stoffe, wie Eisenoxydul, Bleioxyd, Titansalz oder auch Titanoxyd, Titansäure o. dgl. (auch Vanadinsäure, Wolframsäure sind brauchbar) mit Kohlenoder Graphitpulver zu.

Die Bildung einer leitenden Brücke aus leitenden Karbiden, welche durch chemische Reaktion bei höheren Temperaturen aus dem Reaktionsgemisch, welches die Zwischensubstanz vorstellt, entstehen, ist ganz prinzipiell verschieden von der Bildung leitender Brücken bei der Verwendung von einem Gemisch aus Isolatoren mit Metallpulver oder Metalloxyden ; denn im ersten Falle wird eine bestimmte leitende Verbindungsstufe gebildet, im zweiten Falle bildet sich auf mehr mechanischem Wege durch Verdampfung und Kondensation aus dem von Haus aus leitenden Material eine zusammenhängende leitende Schicht (die übrigens meist der Oxydation ausgesetzt ist und daher ihre Leitfähigkeit leicht auch verliert) oder eine besser leitende Modifikation ohne Veränderung des chemischen Charakters der Zwischensubstanz (solche leitende Modifikationen gehen beim längeren Liegen leicht in nichtleitende Modifikationen über).

Um die erste Zündung zu bewirken, bedeckt man die brückenbildende Masse oder auch die Elektrodenspitze mit einer dünnen Schicht, die fein verteiltes, metallisch leitendes Pulver enthält; der beim Einschalten auftretende Lichtbogen bildet sofort eine neue Brücke.

Die Bildung der leitenden Brücke aus leitenden Karbiden weist außer dem bereits oben angedeuteten Vorteil, daß solche Karbide erst bei höheren Temperaturen leitende Brücken von geringem Querschnitt bilden, noch den entscheidenden Vorteil auf, daß die hier in

Frage kommenden leitenden Karbide bei ihrer
Abkühlung an der Luft nicht wie die meisten
anderen Substanzen in nichtleitende Verbindungen übergehen, sondern ihre Leitfähigkeit
bewahren.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch :

   Bogenlampe mit parallelen Elektroden
   nach Art der Jablochkoffkerze mit den Licht

   bogen zündender Zwischenschicht, dadurch gekennzeichnet, daß diese Zwischenschicht aus Substanzen zusammengesetzt ist, welche bei Erhitzung infolge eines chemischen Umsatzes zum Teil oder ganz in leitende Karbide übergehen, die bei ihrer Abkühlung von höheren Temperaturen nicht wieder in den nichtleitenden Zustand übergehen.

   BERLIN. GEDKUCKT IN DER REICHSDRUCKEREI.