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Publication number: DE281700C
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DEUTSCHES REICH

R El CH S PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

- JVi 281700 — KLASSE 21/. GRUPPE

Dr. EMIL PODSZUS in BERLIN-TREPTOW. Glühkörper für elektrische Lampen, Öfen u.dgl. Patentiert im Deutschen Reiche vom 22. August 1912 ab.

Gegenstand der Erfindung ist ein Glühkörper für' elektrische Lampen, öfen u. dgl., der aus Bor besteht.

Mehrfache frühere Versuche, Glühkörper aus Bor herzustellen, haben zii keinen genügenden Ergebnissen geführt und auch nicht einmal Klarheit über die Eigenschaften des Bors geschaffen. Amorphes Bor galt bisher als ein Nichtleiter für Elektrizität.

ίο Die Untersuchungen des Erfinders über die Leitfähigkeit des Bors haben ergeben, daß die bisherigen Ansichten über die Leitfähigkeit des Bors falsch waren.' Dieser Umstand erklärt, warum es bisher überhaupt nicht gelungen ist, Borlampen herzustellen, trotzdem die Erkenntnis der vorzüglichen Eigenschaften des Bors zur Herstellung von Glühkörpern bereits zum Teil vorhanden und sehr alt war.

Demgegenüber ist es nun dem Erfinder ge-

ao hingen, aus gewöhnlichem,, amphorem Bor einen Glühkörper von ganz vorzüglichen Eigenschaften herzustellen. Da dem Erfinder bekannt war, daß das Bor einen sehr hohen Widerstand besitzt, so ging er von vornherein von der Erkenntnis aus, daß es nur dann gelingen würde, daraus einen brauchbaren Glühkörper herzustellen, wenn der erzeugte Glühkörper gleichzeitig einen negativen Temperaturkoeffizienten besitzt, und zwar von einer solchen Größe, daß keine außerordentliche Abnahme des Widerstandes mit der Temperatur einsetzt, wohl aber, daß die Zunahme der Stromaufnahme durch die Stromheizung so anwächst, daß der Körper bei normaler Netzspannung und für Lampen gebräuchlicher Abmessungen von selbst in Glut gerät. .

Es kam also darauf an, aus dem pulverförmigen Bor einen kompakten Körper zu erzeugen, der die obigen Eigenschaften besitzt.

'Dabei war eine weitere Schwierigkeit noch zu überwinden. Es war bereits bekannt, daß bei Herstellung von Glühkörpern aus anderen Stoffen, z. B. aus Wolfram, der aus Pulver erzeugte Stab einen wesentlich kleineren Widerstand aufwies, wenn das Pulver, aus dem er geformt war, zusammengesintert worden^ war, als zuvor.

Versuche hatten dabei gezeigt, daß man bei dem gesinterten Stab auf einen etwa zehn- bis fünfzigmal kleineren Widerstand rechnen konnte als bei, dem aus ungesintertem Pulver. Bei Annahme eines analogen Verhaltens: des Borpulvers, das an sich einen ganz ungeheuren Widerstand besitzt, der etwa zehnmiÜionenmal so groß ist wie der des Wolframpulvers, muß man zu dem Resultat gelangen, daß auch ein gesintertes Borpulver noch eine so geringe Leitfähigkeit besitzen würde, daß man unmöglich daraus Glühkörper für die gewöhnlichen Netzspannungen herstellen könnte. Es 6a galt daher, gleichzeitig einen Borkörper zu erzeugen, dessen elektrischer Widerstand auch bei gewöhnlicher Temperatur an sich klein genug war, damit er überhaupt als praktisch verwertbarer Glühkörper Verwendung finden 65; konnte.

Die Erfindung zeigt nun, daß es dennoch gelingt, aus amorphem Bor einen brauchbaren

leitenden Körper zu erhalten, wenn dieses genügend rein und weit genug zusammengesintert wird. Man erhält dadurch einen auch bei gewöhnlicher Temperatur leitenden Körper.
Es ist demnach nicht nötig, das Bor in eine besondere Modifikation überzuführen, sondern man kann jedes durch Reduktion feinst ver-

/ teilte amorphe Produkt verwenden, wenn es für den oben genannten Zweck rein genug dargestellt ist.

Wie die Erfahrung weiterhin bei anderen hoch schmelzbaren Glühkörpern, z. B. aus Wolfram, gezeigt hat, findet bei den aus Pulver gesinterten und sogar mechanisch bearbeiteten Glühkörpern (Drähten) unter dem Einfluß des elektrischen Stromes eine Rückbildung oder Umkristallisation statt, derart, daß der Glühkörper nach mehr oder minder langer Brenndauer wieder hart und brüchig wird.

Es war daher ein ähnliches Verhalten des ■ Borglühkörpers zu erwarten. Trotzdem ist es gelungen, den Borglühkörper in einer derartigen Form darzustellen, daß.er auch nach dem Glühen durch elektrischen Strom elastisch bleibt.

Die weiteren Versuche haben gezeigt, daß die zuerst gewonnenen Borglühkörper durch den elektrischen Strom auch nach ihrer Fertigstellung weitergesintert und verändert wurden, so daß sich mit der steigenden Brenndauer der elektrische Widerstand ständig veränderte und die Lampe schließlich unbrauchbar wurde. Durch die Erfindung ist es nun gleichzeitig gelungen, den Bor körper so darzustellen., daß er durch Strombeschickung in seiner Leitfähigkeit praktisch nicht beeinflußt wird.

Die nach dem neuen Verfahren hergestellten Glühkörper gestatten eine Lichtausbeute, welche , den bisherigen Metallfadenlampen gleichkommt und dieselben teilweise sogar übertrifft.

Ein erheblicher Vorzuf den Metallfäden gegenüber besteht jedoch darin, daß der Glühkörper für die normalen Netzspannungen von

relativ kurzer Länge ist und z. B. in Form eines U-förmigen Bügels verwandt wird. Man braucht also statt der jetzt bei Metallfaden erforderlichen acht bis zehn Schleifen nur eine einzige. Die Lampe ist daher klein und handlieh, und*man ist sogar in der Lage, auf einfachste Weise Lampen für höhere Betriebsspannungen, wie sie z. B. in Bahnbetrieben vorkommen, herzustellen.

Dabei besitzt die Lampe infolge der bereits erwähnten Eigenschaften des Borkörpers hohe Stoß- und Bruchfestigkeit.

Aus den nach dem neuen Verfahren hergestellten Borkörpern lassen sich außerdem Gerätschaften verschiedener Art, z. B. elektrische Öfen, herstellen, die sich unter Verwendung gewöhnlicher Netzspannungen zur Erzeugung außerordentlich hoher Temperaturen verwenden lassen. Diese Öfen sind besonders , deshalb Wertvoll, weil das Bor selbst beim Glühen in ,freier Luft keine oder nur sehr wenig dampfförmige Verbiennungsprodukte liefert.

• Die Erzeugung des Borkörpers kann beispielsweise nach folgendem Verfahren geschehen:

Pulverförmiger Borstickstoff wird durch Pressen oder unter Anwendung geeigneter Bindemittel, z. B. Zelloidin, Gelatine o. dgl, geformt. Alsdann wird das Bindemittel durch Verdampfen, Verbrennen auf chemischem Wege oder durch ein anderes Verfahren ausgetrieben..

Der so vorbereitete Körper wird in einem Strome von Ammoniakgas bei so hohen Temperaturen geglüht, daß der Borstickstoff hinreichend dissoziiert. Die Temperatur muß dabei über 2000° betragen. Das' Auftreten der Dissoziation bei dieser Temperatur ist insofern eine überraschende Erscheinung, als bekanntlich Borstickstoffbildung gerade durch Überleiten von Ammoniak über Bor bei weniger hohen Temperaturen erfolgt.

Es entsteht bei diesem einfachen Verfahren ein zusammenhängender fester Borkörper, welcher die in der Einleitung erwähnten vorzüglichen Eigenschaften-.aufweist.

Offenbar spielt bei der Bildung desselben· die angewandte hohe Temperatur und der Umstand, daß sich die Borteilchen in statu nascendi aneinanderreihen, eine große Rolle.

Die Bildung des Borkörpers wird ferner dadurch begünstigt, daß der Bofstickstoff vor seiner Formgebung auf einen Grad außerordentlicher Feinheit gebracht wird, indem er entweder außerordentlich lange Zeit, etwa 100 Stunden, gemahlen wird, oder indem er auf chemische Weise in großer Feinheit dargestellt wird.

Es ist ferner vorteilhaft, den Borstickstoff vorher noch nach Möglichkeit zu verdichten, indem er bei hoher Temperatur, am besten im Stickstoffstrom, geglüht wird.

Es wurde ferner durch Versuche festgestellt, daß sich bei der Dissoziation des Borstickstoffes auch mit Votteil Katalysatoren, wie z. B. Kohle, in nicht zu großen Mengen anwenden lassen.

Es hat sich ferner gezeigt, daß zur Regulierung der Leitfähigkeit des Borkörpers, der z. B. zur Herstellung von niedervoltigen Lampen Verwendung finden soll, mit Vorteil Kohlenstoff in einigen, Prozenten dem Bor zugesetzt 115/ werden kann, und zwar empfiehlt es sich, den Kohlenstoff in möglichst gleichmäßiger Verteilung dem pulverförmigen Borstickstoff beizumengen. "

Man kann auch, anstatt den Körper im Dissoziationsprozeß fertigzubilden, den letzteren z.B.. nur eine begrenzte Zeit auf ihn einwirken lassen

. und dann den Körper unter Anlegung der üblichen Formierspannüngen im Vakuum oder in einer anderen geeigneten Atmosphäre, z. B. in einer solchen, die Borwasserstoff enthält, fertig-. formieren.

Statt ausschließlich Borstickstoff als Ausgangsmäterial zu verwenden, kann rnan auch Börstickstoff vermengt mit ' pulverförmiger!! Bor zur Anwendung bringen.

Claims

Patent-An Sprüche:

1. Glühkörper für elektrische Lampen, Öfen u. dgl. aus reinem oder nahezu reinem Bor, dadurch gekennzeichnet, daß er aus amorphem Bor besteht, das rein oder nahezu rein zusammengesintert und dadurch bei gewöhnlicher Temperatur strömleitend gemacht wird.

2. Verfahren zur Herstellung eines Gluhkörpers'nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß Borstickstoff, vorzugsweise ,unter Zuhilfenahme geeigneter Bindemittel, in die gewünschte Form gebrächt und dann bei sehr hoher Temperatur im Ammoniakstrom geglüht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Börstickstoff vor seiner Verarbeitung außerordentlich fein, gemahlen oder in sehr feinem Zustande auf chemischem Wege hergestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 und 3, da-_; durch gekennzeichnet, daß der Borstickstoff vor der Überführung in den fein verteilten Zustand, z. B. durch Mahlen, bei sehr hoher Temperatur geglüht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Pissoziation des Borstickstoffes Kohlenstoff oder andere Katalysatoren verwandt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dissoziation im Ammoniäkstrom nur -zum Teil durchgeführt wird; und daß der Faden unter Anlegung von, gebräuchlicher Formierspannung in einer geeigneten Atmosphäre oder im Vakuum fertigformiert wird.