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bletalldampflampe mit dem Quecksilberausgleich dienenden Hilfsröhren.
Die Erfindung betrifft Metalldampflampen, die Quecksilber oder ein flüssiges Amalgam
enthalten, und bezweckt, einen Lichtbogen zu erzielen, dessen Länge und Betriebsdruck
selbsttätig nach der Stärke des Erzeugungsstromes geregelt werden dieser Druck soll
einige Zentimeter Quecksilberhöhe betragen oder auch höher sein können als der atmosphärische
Luftdruck. Die neue Lampe unterscheidet sich von bekannten Lampen mit Hilfsröhren
durch senkrecht angeordnete Hilfsröhren, deren jede mit der zugehörigen Elektrode
verbunden ist, so daß sie mit ihr bei der normalen Arbeitsstellung der Lampe ein
System zweier kommunizierender Behälter bildet. Das obere Ende dieser Röhren ist
geschlossen, so daß eine luftleere Kammer vorhanden ist, die bei der normalen Arbeit
der Lampe niemals mit der Kammer in Verbindung steht, in der der Lichtbogen entsteht.
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An diesen Hilfsröhren kann man die Stromzuführung befestigen, was
den Vorteil gewährt, daß diese Stromzuführungen den Strahlungen der Leuchtröhre
entzogen sind und nur in Berührung mit dem nicht verdampften Quecksilber stehen.
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Die Erfindung bezieht sich auch auf die Kombination der luftleeren
Hilfsröhren mit einer Ausgleichröhre, die die Hilfsröhren miteinander verbindet
und so das Übertreten des Quecksilbers von der einen Röhre in die andere gestattet.
Auf diese Weise wird das Abwandern des Quecksilbers von der Anode zur Kathode in
der Leuchtröhre ausgeglichen.
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Die Ausgleichröhre kann zweckmäßig Knieform, erhalten. Diese Form
ist deswegen besonders vorteilhaft, weil sie das Übertreten des Quecksilbers in
Form von gesonderten Tröpfchen gewährleistet, wobei die Gefahr des Kurzschlusses
vermieden wird.
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Die Ausgleichvorrichtung kann auch von den beiden Hilfsröhren selbst
gebildet werden, indem diese beiden Röhren ineinandergeschachtelt werden, wobei
das obere Ende der äußeren Röhre geschlo3sen wird und da -3 entsprechende Ende der
inneren Röhre so gestaltet bzw. angeordnet ist, daß das Quecksilber frei übertreten
kann.
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Diese Ausgleichanordnung, gekennzeichnet durch eine gewisse Anzahl
von Röhren, von denen die einen mit der Kathode verbunden sind und teilweise innerhalb
der anderen Röhren liegen, die mit der Anode verbunden sind, kann noch vervollständigt
werden durch geneigte Prallflächen, die zwischen die oberen Enden der erstgenannten
Röhren und den höchsten Quecksilberstand in den zweitgenannten Röhren eingeschaltet
sind. Der aus den inneren Röhren entweichende Quecksilberfaden trifft auf die geneigten
Prallflächen, bevor das Quecksilber in die äußeren Röhren tritt, und wird dadurch
in voneinander unabhängige Tröpfchen aufgelöst, was jede Kurzschlußgefahr beseitigt.
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Die geneigten Flächen können von der Wandung der äußeren Röhren selbst
gebildet werden. Die inneren Röhren können an ihrem oberen Teile mit besonderen
Einrichtungen versehen sein, wie seitlichen Ausmündungen, scharfer Spitze, schräg
abgeschnittenem Kopfe, gekrümmter Spitze usw., um das Entweichen des Quecksilbers
in Form von voneinander unabhängigen Tröpchen zu erleichtern.
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Verschiedene Anordnungen gemäß der Erfindung sind auf der Zeichnung
beispielsweise dargestellt.
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Die Abb. i bis 4 zeigen verschiedene Formen, die die Leuchtröhre einer
Lampe nach der Erfindung erhalten kann. Die Abb. 5 bis 7 zeigen je eine Ausführungsart
der Lampe. ,Die Abb. 8 und 9 zeigen zwei Ausführungsformen der Lampe mit einer Anordnung
zum Ausgleich der Quecksilberwanderung Inder Leuchtröhre. DieAbb.io und =i zeigen
zwei Lampen, in denen die Hilfsröhren selbst als Ausgleichvorrichtung dienen. Abb.
i2 zeigt ein Schema für das Ausfließen des Quecksilbers bei einer der Lampen nach
den Abb. =o und i=. Abb. 13 zeigt einen Längsschnitt einer abgeänderten Lampe der
in Abb. =o und z= dargestellten Art. Abb. 14 verdeutlicht schematisch das Ausfließen
des Quecksilbers bei einer Lampe nach Abb. 13. Abb. 15 zeigt einen Längsschnitt
durch einen Teil einer abgeänderten Lampe. Die Abb. 16 und 17 zeigen einen Längsschnitt
durch Teile von Lampen, bei denen eine Anzahl Mlfs- und Ausgleichröhren miteinander
kombiniert sind.
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Die Leuchtröhre 5 der Lampe kann beispielsweise, wie Abb. i zeigt,
die Form eines umgekehrten, stark verbreiterten U, oder, wie Abb.2 zeigt,
eines umgekehrten V, oder, wie Abb. 3 zeigt, einer Öse erhalten, oder auch,
wie Abb. 4
zeigt, aus zwei konzentrischen Röhren zusammengesetzt
sein, wobei der Lichtbogen von dem zentralen Teil des inneren Rohres, zu dem, zwischen
den beiden Röhren liegenden ringförmigen Teil übergeht. Die Leuchtröhre kann also
jede Gestaltung erhalten, die das Zurückdrängen des Quecksilbers in die Elektroden
durch den Lichtbogen erlaubt.
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Jedes Ende der Leuchtröhre 5, entsprechend j e einem Ende des Lichtbogens,
ist mit einer Elektrode = oder 2 verbunden, die je aus einer Röhre gleichen Durchmessers
wie die Leuchtröhre (Abb. 5) bestehen können oder auch abweichende Dimensionen und
Formen besitzen können (Abb. 6 und 7).
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Wie in Fig. 6 dargestellt ist, ist jede der Elektroden i und 2 mit
einer Hilfsröhre 3 oder 4 versehen, wobei diese Hilfsröhre eine Verlängerung der
Elektrode bilden oder auch von abweichendem gleichmäßigen oder nicht gleichmäßigen
Durchmesser sein kann. Die Hilfsröhren erheben sich über den Scheitel der Leuchtröhre
5 bis zu einer passend gewählten Höhe, je nach dem vorgesehenen Erzeugungsstrom.
In jedem Falle werden alle Hilfsröhren am oberen Ende 8 verschlossen.
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Zum Durchtritt des Stromes ist an jeder Hilfsröhre ein Anguß 7 an
einem Punkte vorgesehen, der möglichst den vom Lichtbogen ausgesandten Strahlen
entzogen ist und sich nur in Berührung mit dem nichtverdampften Quecksilber befindet.
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An entsprechenden Stellen der Lampe sind zur Evakuierung der Lampe
dienende Anschlußröhren vorgesehen, die nachher geschlossen werden.
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Je nach der Menge des Quecksilbers oder Amalgams, das in die Lampe
eingelassen wird, wird die Leuchtröhre nach Abb. 5, gänzlich oder nach den Abb.6
und 7 teilweise ausgefüllt, wobei sich das Quecksilber auf ein bestimmtes Niveau
erhebt, das in beiden Elektrodenzweigen in derselben Horizontallinie liegt.
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Nach in beliebiger Weise erfolgendem Zünden der Lampe, z. B. durch
Kippen der Lampe; bemerkt man, daß der Lichtbogen bei seinem Entstehen nur einen
Druck zu überwinden hat, der sehr schwach sein kann und der genau demjenigen entspricht,
welcher durch die in die Lampe eingeführte Quecksilbermenge bestimmt ist. Dieser
Druck vergrößert sich nach Maßgabe der Leistungsverstärkung des Bogens, der, sich
verlängernd, allmählich das Quecksilber in die Hilfsröhren zurückdrängt.
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Die Schwankungen des Erzeugungsstromes beeinflussen unmittelbar den
Bogen; dessen Länge sich entsprechend verkürzt oder verlängert.
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Man erhält also auf die beschriebene Weise eine Quecksilberdampflampe
mit einem Lichtbogen; der sich während des Leuchtens alhnählich verlängert und dessen
Länge und Druck sich während des Betriebes selbsttätig regeln.
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Bei Beobachtung einer solchen Lampe, wenn sie in der Luft arbeitet,
zeigt sich ein Wandern des Quecksilbers vom positiven zum negativen Pole, und entsprechend
eine Senkung des Niveaus des Quecksilbers in der positiven Hilfsröhre gegenüber
einer Erhöhung in dem negativen Zweige.
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Nach der Erfindung wird diese Niveaudifferenz in den Hilfsröhren dazu
benutzt, um die Wirkung der Quecksilberwanderung in der Leuchtröhre auszugleichen.
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Bei der Anordnung nach den Abb. 8 und g wird dieser Ausgleich durch
eine Ausgleichröhre g hervorgerufen, die die beiden Hilfsröhren miteinander verbindet,
wobei die Lage dieser Röhre so gewählt ist, daß sie das Quecksilberniveau nach oben
begrenzt und den Übergang in die andere Röhre hervorruft. Zweckmäßig erhält diese
Ausgleichröhre Knieform, derart, daß das Knie nach oben gerichtet ist. Durch digse
Knieform wird erreicht, daß das Übertreten des Quecksilbers in Form einzelner Tröpfchen
erfolgt und wird das Entstehen eines Quecksilberfadens vermieden, wie er bei geradliniger
Ausbildung der Ausgleichröhre auftreten würde. -Das Quecksilber durchwandert bei
einer solchen Lampe also einen Kreislauf, indem es in der Leuchtröbre von einer
Elektrode zur an-' dern übergeht und dann durch die Hilfsröhren und die Ausgleichröhren
zur Ausgangselektrode zurückkehrt.
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Eine solche Lampe ist umkehrbar, indem jede Elektrode ebenso als Anode
wie als Kathode dienen kann.
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Bei der Anordnung nach den Abb. io und ii ist die Hilfsröhre 4 innerhalb
der Hilfsröhre 3 angeordnet. Die Mittelröhre 4. ist am oberen Ende io offen und
steht an ihrem anderen Ende ii' mit der Elektrode 2 in Verbindung. Die zweite Hilfsröhre
3, die die Röhre 4 umgibt, ist am oberen Ende i2 geschlossen und am unteren Ende
13 mit der zweiten Elektrode i verbunden.
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Beim Arbeiten der Lampe steigt das vom Lichtbogen verdrängte Quecksilber
in der Mittelröhre 4 einerseits auf ein anderes Niveau als im Ringraume -zwischen
den Röhren 3 und 4 anderseits.
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Ist der Strom gut geregelt, so steigt das Quecksilber in der Röhre
4 an, bis es das Ende io erreicht und, wie durch den Pfeil 25 in Abb. 12 angedeutet
ist, in den Ringraum zwischen den Röhren übertritt, entsprechend der Wanderung des
Quecksilbers in der =Leuchtröhre.
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Abb. ii zeigt eine Anordnung gleicher Art für eine Lampe mit voneinander
gesonderten Elektroden.
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Bei der verbesserten Ausführungsart nach
den Abb.
13 und =q. steckt die Hilfsröhre 4. nur längs eines kleinen Teils ihrer Länge innerhalb
der Röhre 3. Die Röhre 3 ist geneigt, so daß sie von der Röhre i entfernt ist, und
ihre ZVandung ist oben zu einer geneigten Fläche 26 ausgebildet, durch welche die
Röhre q. hindurchtritt und die so hoch liegt, daß sie niemals von der Quecksilbersäule
der Röhre 3 erreicht wird.
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Entweicht das Quecksilber aus dem Ende zo der Röhre q, unter den oben
geschilderten. Bedingungen, so fällt der entweichende Quecksilberfaden auf die schräge
Fläche 26 auf, wie der Pfeil 27 in Abb. _4. andeutet, und zerteilt sich in einzelne
Tröpfchen, die auf dieser Fläche herabrollen und sich dann mit dem Quecksilber der
Röhre 3 wieder vereinigen. Jede Kurzschlußgefahr ist dadurch beseitigt.
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Um zu gewährleisten, daß der Quecksilberfaden auf die Schrägfläche
26 auffällt, kann man zweckmäßig das Ende der Röhre q. schräg abschneiden, wie Abb.
14 zeigt, und zwar derart, daß die Schräglage der Schnittfläche mit Bezug auf die
Horizontalebene umgeehrt gerichtet ist, als die Schräglage der Fläche 26.
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Das Ende =o kann auch, wie Abb. 15 zeigt, eine gekrümmte und zugespitzte
Form erhalten. Ein und dieselbe Hilfsröhre ¢; die mit der Kathode verbunden ist,
kann auch zwei oder mehr mit der Anode verbundene Hilfsröhren versorgen, wobei,
wie Abb. 16 zeigt, geneigte Prallflächen 28 das Abbrechen des Quecksilberfadens
und seine Verwandlung in Tröpfchen sichern.
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Umgekehrt kann auch, wie Abb. 17 zeigt, eine einzelne Röhre 3 mit
mehreren Röhren q. unter Zwischenschaltung geneigter Flächen 28 kombiniert werden.
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Mit der beschriebenen Anordnung kann man Lichtbögen größerer Länge
erzeugen, bei leichtem Anlassen und fortschreitender Verlängerung, großer Stabilität
und Betriebssicherheit unter allen Spannungsverhältnissen. Die Leuchtröhre kann
je nach der beabsichtigten Anwendung, für die Zwecke der Sterilisation, Photolyse,
Beleuchtung oder Erzeugung intensiver ultravioletter Strahlungen u. dgl., verschiedene
Form erhalten.