DE293586C - - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

R E IC H S PATE NTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21/. GRUPPE

leitender Gasfüllung.

Zusatz zum Patent 290932.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 25. August 1914 ab. Längste Dauer: 27. Juni 1928.

Im Hauptpatent 290932 ist eine Glühlampe mit einem Glühkörper aus Wolfram oder einem ähnlich schwer schmelzenden Metall angegeben, welcher in einer' indifferenten, die Wärme schlecht leitenden Atmosphäre von hohem Druck, z. B. in einer Atmosphäre von Stickstoff oder von Quecksilberdampf glüht, wobei gleichzeitig durch die Größe bzw. Form des Glühkörpers die Wärmeleitung und Konvektion stark herabgesetzt ist, so daß der Glühkörper bei höherer Temperatur und günstigerer Ökonomie als sonst benutzt werden kann. Die Erfindung betrifft eine Verbesserung dieser Lampe, und zwar im besonderen derjenigen mit Quecksilberdampf oder einem anderen geeigneten Dampf.

Die Anwendung von Quecksilberdampf als Gasfüllung bietet eine Reihe bemerkenswerter Vorteile. Quecksilberdampf schützt den Faso den vor der Einwirkung in der Lampe etwa vorhandenen Wasserdampfes. Quecksilberdampf ist einatomig und wird daher selbst bei der höchsten, von einem Wolframglühfaden erreichten Temperatur nicht dissoziiert. Es ist ein schlechter Wärmeleiter und bewirkt bei geeignetem Drucke, daß die Verdampfungsgeschwindigkeit des Wolframfadens viel niedriger ist als im Vakuum oder selbst in einem inerten Gas.

Gemäß der Erfindung wird in die Lampenglocke eine kleine Menge Quecksilbers bzw. eines anderen verdampfbaren Stoffes gebracht und durch die Hitze des Fadens verdampft. Außerdem wird in die Lampe ein geeignetes indifferentes Gas, ζ. B. Stickstoff oder AVasserstoff oder ein Gemenge beider gebracht, welches vom Faden genügend viel Wärme ableitet, um zu verhüten, daß er vor der Verdampfung des Quecksilbers eine gefährlich hohe Temperatur erreicht. Dabei ist" die Lampe so gebaut, daß der erzeugte Quecksilberdampf den Stickstoff oder das andere indifferente Gas verdrängt, so daß, abgesehen vom Augenblick der Einschaltung, der Faden in einer Atmosphäre von Quecksilberdampf oder einem ähnlichen Dampf glüht.

Es sind bereits Kohlefadenlampen mit einer Gasfüllung _;von Quecksilberdampf im Verein mit Stickstoff bekannt, wobei der Druck des letzteren, solange die Lampe kalt ist, einen kleinen Bruchteil eines Millimeters beträgt. Eine solche Lampe konnte hinsichtlich der

(2. Auflage, ausgegeben am 20. Mai

Ökonomie praktisch keine Vorteile bringen, da der Faden aus Kohle bestand und weil die Vorteile, die eine Quecksilberatmosphäre bieten kann, nicht gesichert waren, und zwar u. a.

deshalb, weil das hinzugefügte Gas während des normalen Betriebes ein Gemenge mit dem Quecksilberdampf bilden sollte.

Die Zeichnung zeigt in den einzelnen Figuren verschiedene Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes.

Bei dem in Fig. ι dargestellten Ausführungsbeispiel wird, der vorzugsweise aus Wolframdraht bestehende Faden ι von verhältnismäßig steifen und kräftigen Stromzuführungsdrähten 2 getragen, die vorzugsweise gleichfalls aus Wolfram oder einem anderen sehr schwer schmelzbaren Metall bestehen. Der Faden muß entweder verhältnismäßig großen Querschnitt besitzen, z.B. einen Durchmesser von V₄ oder V₂ mm, oder er muß so angeordnet sein, z. B- durch Aufwickeln in engen Schraubenwindungen oder durch Ausbildung als geschlitzte Röhre, daß er dieselbe Wirkung hinsichtlich der der Abkühlung ausgesetzten Oberfläche ergibt. Der Grund hierfür ist, wie bereits im Hauptpatent auseinandergesetzt wurde, der, daß innerhalb bestimmter Grenzen der Faden mit großem Querschnitt praktisch nicht mehr Wärme durch Konvektion und Leitung abgibt als ein Faden von kleinem. Querschnitt, während seine strahlende Oberfläche viel größer ist, so daß seine Ökonomie günstiger wird. Dieser Umstand sowie die hohe Temperatur, welche der Faden unter den hier vorhandenen Betriebsbedingungen ohne unzulässige Verdampfung vertragen kann, ermöglichen eine viel günstigere Ökonomie als bei der Vakuumglühlämpe.

Die Stromzuführungsdrähte 2 sind in der gewöhnlich aus Glas, Quarz ο. dgl. bestehenden Lampenglocke 3 eingeschmolzen, und zwar am oberen Ende. Die Lampenglocke 3 besteht aus zwei weiteren Teilen 4 und 6, die durch eine Einschnürung·5 verbunden sind. Der obere Teil 4 bildet eine Kondenskammer für das Quecksilber, der untere Teil 6 die eigentliche Lampenglocke, welche den Faden 1 umgibt und von den Lichtstrahlen durchsetzt wird. Eine bestimmte Menge 7 von Quecksilber oder einem ähnlichen Stoff ist im Glockenteil 6 nahe genug .zum Faden 1 vorgesehen, so daß sie durch die vom Faden entwickelte Hitze verdampft. Der Glockenteil 6 ist so groß gemacht, daß während des Betriebes der Lampe seine Wände durch die vom Faden entwickelte Hitze auf solche Temperatur kommen, daß das Quecksilber bzw. der andere benutzte Stoff nicht an diesen Wänden kondensiert. Infolgedessen geht der Quecksilberdampf durch den verengten Hals 5 nach der oberen Kondensationskammer 4, wo er kondensiert wird. Wenn die Lampe im Betrieb ist, mag der Quecksilberdampf normal bis zu der durch die gestrichelte Linie 8 angedeuteten Fläche reichen, indem die Kühl- und Kondensationswirkung der Wände der Kammer 4 ausreichen mögen, um praktisch genommen den gesamten Quecksilberdampf zu kondensieren, bevor er über die erwähnte Fläche hinausgelangt. Bisweilen ist es vorteilhaft, beim verengten Hals 5 eine Art Drossel 9 vorzusehen, um die Strömung des Quecksilberdarnpfes vom unteren zum oberen Glockenteil zu regeln. Dieser Dampfstrom führt jeglichen Wasserdampf oder fremdes Gas mit, welches im unteren Glockenteil frei wird. Die Drossel kann verschieden gestaltet sein, am einfachsten in Form einer Scheibe oder Platte aus Glas, welche auf den Stromzuführungsdrähten 2 sitzt, wie die Zeichnung zeigt.

Wenn die Lampe kalt ist, ist in der Umgebung des Fadens praktisch genommen kein Quecksilberdampf vorhanden. Eine Beschädigung der Lampe in der kurzen Zeit zwischen der Einschaltung des Stromes und der Entwicklung des Quecksilberdampfes durch die Fadenwärme ist nun dadurch verhüten, daß außer dem Quecksilber, wie bereits erwähnt wurde, noch ein anderes Gas in der Glocke vorhanden ist, und dieses umgibt den Faden, solange dies nicht der Quecksilberdampf tut, und schützt ihn, bis der Quecksilberdruck einen genügend hohen Druck erreicht hat. Für diese Gasfüllung wird vorzugsweise ein indifferentes Gas, wie Stickstoff, benützt, welches nicht in unzuläsigem Maße in den Quecksilberdampf hineindiffundiert und den Faden und die Stromzuführungsdrähte nicht angreift. Dem Stickstoff kann noch Wasserstoff wegen seiner guten Wärmeleitfähigkeit beigemengt werden. Es empfiehlt sich, die Lampe so zu bemessen, daß sich während des Betriebes der Gasinhalt ungefähr auf Atmosphärendruck befindet, da der Wirkungsgrad der Lampe um so größer ist, je höher der Druck der Quecksilberlampe ist. Der Druck des Stickstoffes ist unter allen Umständen so zu wählen, daß durch diesen beim Einschalten während des ersten Stromdurchganges die Wärme vom Faden so schnell abgeführt wird, daß er keine gefährliche Temperatur annimmt, während das Quecksilber erst verdampft und auf einen geeigneten Druck gebracht wird.

Dann wird der Stickstoff oder das andere Gas möglichst schnell und vollkommen aus der Fadennähe entfernt, und es glüht nun der Faden in Quecksilberdampf allein, wodurch ein viel besseres Ergebnis, insbesondere hinsichtlich der erreichbaren Ökonomie erzielt wird, _: als wenn der Stickstoff oder ein ähnliches Gas iao

mit dem Faden während der Benutzung der Lampe dauernd in Berührung ist. Quecksilberdampf ist ungefähr siebenmal schwerer als Stickstoff und verdrängt den Stickstoff, indem es ihn vom Faden fort und nach der oberen Kammer 4 treibt. ^; Solange die Lampe eingeschaltet ist, kann kein Quecksilberdampf an den heißen Wänden des unteren Glockenteiles 6 kondensieren, sondern es tritt die Konto densation nur in der oberen Kondensationskammer 4 ein, und zwar in solchem Maße, daß sich eine Grenzfläche wie die Linie 8 bildet. Der Faden brennt dann bei sehr hoher Temperatur in einer Quecksilberatmosphäre von ungefähr Atmosphärendruck oder einem anderen als am geeignetsten ausgewählten Druck, während der Stickstoff sich praktisch in Ruhe im oberen Teil der Kondensationskammer 4 und außer Berührung mit dem Faden befindet, bis die Lampe ausgeschaltet wird, worauf sich der Quecksilberdampf kondensiert und am Boden des Glockenteiles 6 sammelt, während der Stickstoff wieder diesen Glockenteil füllt und den Faden 1 umgibt. Das Stickstoffgas erfüllt außer der bereits beschriebenen wichtigen Wirkung während des Einschaltens der Lamp'e noch eine weitere wichtige Wirkung^ nämlich denDruck in derLampe auszugleichen gegenüber der abkühlenden Wirkung eines Luftzuges oder gegenüber den Temperaturwechseln der äußeren Luft, z. B. während der verschiedenen Jahreszeiten. Er übt, kurz gesagt, eine Art Pufferwirkung aus, indem bei steigendem Quecksilberdampf der Stickstoff zusammengedrückt und dadurch unter Steigen der Linie 8 die Köndensationsfläche in der Kammer 4 vergrößert wird, wodurch das Steigen des Quecksilberdruckes gedämpft wird. Die umgekehrte Wirkung tritt ein, wenn die äußeren Umstände auf eine größere Kühlung der Lampenglocke hinarbeiten. Eine weitere wichtige Wirkung der Gasfüllung besteht in der Verhütung von Gasentladungen zwischen den Fadenenden, da bei passender Wahl der Verhältnisse verhütet wird, daß der Druck in der Lampe so tief sinkt, daß Gasentladungen möglich werden. Es muß daher bereits, wenn die Lampe kalt und praktisch genommen kein Quecksilber vorhanden ist, der Gasdruck oberhalb der angegebenen Grenze liegen. Diese Druckgrenze ist etwas unbestimmt, aber jedenfalls ziemlich beträchtlich. Der Druck soll nicht geringer als mehrere Zentimeter sein und vorzugsweise so groß, daß sich, wie bereits erwähnt wurde, beim Betrieb der Lampe Atmosphärendruck ergibt.

Beim Brennen der Lampe wird der eigentliche Glockenteil 6 so heiß, ,daß beträchtliche Mengen von Wasserdampf und okkludierten Gasen aus seinen Glaswänden herausgetrieben werden können. Ohne die Gegenwart des Quecksilberdampfes würde infolge der Einwirkung dieses Wasserdampfes der Glockenteil 6 sich sehr schnell schwärzen. Wenn dagegen Quecksilber gegenwärtig ist, kann die Lampe hunderte von Stunden ohne Schwärzung brennen. Durch den Quecksilberdampf wird die- schädliche Wirkung des Wasserdampfes bzw. der okkludierten Gase beseitigt, und zwar wahrscheinlich dadurch, daß der Wasserdampf und die frei gewordenen Gase durch den Quecksilberdampf ebenso wie der Stickstoff nach der oberen Kammer 4 getrieben werden, bevor sie auf den Faden schädlich einwirken. '

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 besitzt die Lampenglocke 3 im allgemeinen zylindrische Gestalt und ist wieder in einen oberen Kondensationsraum 4 und den unteren eigentlichen Glockenraum 6 geschieden, und zwar durch die in diesem Fall breitere Drossel 9. Die Wirkungsweise dieser Lampe ist dieselbe wie diejenige derLampe nach Fig. 1. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 besitzt die Glocke 3 die Gestalt eines Stundenglases, und der Hals 5 ist hier so eng gemacht, daß eine weitere Drossel nicht erforderlich ist. Die Stromzuführungsdrähte 2 sind hier abweichend von den früheren Ausführungsformen nicht oben in der Kondensationskammer 4, go sondern seitlich im eigentlichen Glockenteil 6 eingeschmolzen. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 ist der Faden 1 girlandenartig auf einem Hakenkranz 10 aufgehängt. Dieser Halterkranz sitzt auf einem mittleren Lampenfuß 11, welcher das Quecksilber 7 durchsetzt, und durch welchen auch die Stromzuführungsdrähte 2 hindurchtreten. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 ist für den Rückfluß des Quecksilbers aus der Kondensationskammer 4 nach dem unteren Glockenteil ein heberartiges Rohr 12 vorgesehen. Das hineinfließende Quecksilber bildet in dem heberartigen Rohr einen Flüssigkeitsabschluß, derart, daß feste Verunreinigungen, die das kondensierte Quecksilber mitführt, in dem Flüssigkeitsabschluß zurückbleiben und nicht in den unteren Glockenteil gelangen.

Claims (2)

1. Patent-An Sprüche:

   i. Elektrische Glühlampe mit Metallglühkörper und indifferenter, die Wärme schlecht leitender Gasfüllung nach Patent 290932, dadurch gekennzeichnet, daß außer einer Füllung mit Stickstoff oder einem anderen Gas von geeignet hohem Druck in der Nähe des Fadens Quecksilber oder ein anderer verdampfbarer Stoff untergebracht ist, welcher beim Einschalten des Fadens

   durch die von diesem entwickelte Wärme verdampft wird und den Stickstoff bzw. das andere Gas aus der Fadenumgebung nach dem oberen Teil der Lampenglocke verdrängt.
2. 2. Glühlampe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Lampengiocke durch eine Einschnürung oder eine Drossel oder beides in zwei Teile geschieden ist, deren unterer den Faden enthält, während der obere als Kondenskammer für den Quecksilber- oder anderen Dampf dient.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.