DE41945C

DE41945C - Leuchtkörper für Incandescenzgasbrenner

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Publication number: DE41945C
Application number: DENDAT41945D
Authority: DE
Original assignee: Dr. C. A. VON WELSBACH in Wien IV., Gumpendorferstrafse 63E
Anticipated expiration: 1906-04-29

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE £ß\ Gasbereitünc* und - Beleuchtung.

Zusatz zum Patent ΛΪ 39162 vom 23. September 1885.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 29. April 1886 ab. Längste Dauer: 22. September igoo.

Es ist eine sehr wichtige und interessante Thatsache, dafs sich das Lichtemissionsvermögen meiner im Haupt-Patent angeführten Glühkörper durch Beimischung von Thoriumoxyd aufserordentlich erhöhen läfst. In einer Mischung von Thoroxyd, Zirkonoxyd und Lanthanoxyd erreicht die Intensität des emittirten Lichtes ihren Höhepunkt. 0,1 g dieses Glühkörpers giebt, in geeigneter Form in einem verbesserten Bun senschen Brenner erhitzt, bei 70 1 Gasconsum pro Stunde ein Licht von nahezu'40 Kerzenstärken, ohne sich durch mehrhundertstündiges Glühen nennenswerth zu verändern. Die Mischungen von Thoroxyd und Zirkonoxyd lassen eine so bedeutende Steigerung des Lichtes nicht mehr erkennen, wie sie etwa aus der Vereinigung der seltenen Erden mit Zirkonoxyd resultirt. '

Wie bereits im Haupt-Patent hervorgehoben, ergeben sich diese Eigenschaften aus einer Art chemischer Bindung der Bestandteile in der Weifsglut, weshalb sie im Zustande »molecularer Mischung« anzuwenden sind. Zum Belege hierfür mag ein Beispiel hier Platz finden :

Das weifse Thoroxyd vereinigt sich in der Glühhitze mit dem weifsen Lanthanoxyd zu einem in der Kälte dunkelbraunrothen Körper. In dieser Verbindung ist das Lanthanoxyd durch gewisse Eigenschaften, die es sonst charakterisiren, nicht mehr erkennbar.

Der gewonnene Glühkörper ist überaus beständig, während ein solcher aus Lanthanoxyd ohne genügenden Zusatz von Thoroxyd nach wenigen Stunden zu feinem weifsen Pulver zerfällt.

Es sei noch betont, dafs vielfach die heute der Forschung allgemein bekannten Darstellungsmethoden dieser Körper oft nicht _ genügend ausgearbeitet sind, um bei fabriksmäfsiger Herstellung vorzügliche Leuchtkörper gewinnen zu lassen.

Zu den im Folgenden unter »weifses Licht« angeführten Substanzen bemerke ich, dafs sich das von denselben beim Glühen emittirte Licht durch Nuancen, welche nicht näher bezeichnet werden können, vielfach unterscheidet.

Glühkörper für weifses Licht.

1. Reines Thoroxyd (Th O₂).

In der Glühhitze ist dieser Körper starr.

2. 30 pCt. Thoroxyd (Th O₂),
30 pCt. Zirkonoxyd (Zr O₂),
40 pCt. Yttriumoxyd (Y₂ O₃).

Dieser Körper giebt gelbweifses Licht.

3. 30 pCt. Thoroxyd (Th O₂),
30 pCt. Zirkonoxyd (Zr O₂),
40 pCt. Lanthanoxyd (La₂ O₃).

Dieser Körper strahlt das intensivste und schönste Licht von allen hier angeführten Glühsubstanzen aus, er ist in der Glühhitze biegsam.

4. 40 pCt. Thoroxyd (Th O₂),

40 pCt. Lanthanoxyd (La₂ O₃),
20 pCt. Magnesia (Mg O).
In der Glühhitze biegsam.

(3. Auflage, ausgegeben am g. Juli i8g8.)

Für gelbes Licht.

5. 50 pCt. Thoroxyd (Th 0.₂),

50 pCt. Lanthanoxyd (La₂ O₃J.
Lanthanoxyd kann in vorstehenden Körpern durch die Ytteriterden (Oxyde der Yttriummetalle) durch wenig zer- und didymhaltige Ceriterden ersetzt werden.

Für orangefarbenes Licht.

6. 50 pCt. Thoroxyd (Th O₂J,

50 pCt. Neodymoxyd (Nd₂ O₃J.
In ähnlicher Weise auch:

7. 50 pCt. Thoroxyd (Th O₂J,

50 pCt. Praseodymoxyd (Pr₂ O_BJ.

Für grünliches Licht.

8. 50 pCt. Thoroxyd (Th O₂J,

50 pCt. Erbin (Gesammtbezeichnung für die Erbinelemente).

In allen vom Punkte 4. ab angeführten Körpern kann Thoroxyd theilweise durch Zirkonoxyd vertreten werden. Das Licht solcher zirkonhaltigen Glühkörper ist mehr in Weifs abgetönt. Alle diese Glühkörper sind unter einander in vielen Verhältnissen mischbar.

Ich habe in meinem Haupt-Patent auf Glühkörper hingewiesen, in welchen Yttererde durch Ytteriterde vertreten war. Wenn auch die Anwendung einzelner dieser Substanzen in reinem Zustande wegen des bisherigen seltenen Vorkommens und wegen der überaus peniblen Trennungsmethoden für den Zweck der Glühkörperherstellung heute zu kostbar sind, um praktisch angewendet werden zu können, so war deren Anwendung als Gemenge, d. h. in unreinem Zustande, naturgemäfs nicht ausgeschlossen.

Dies ist um so wichtiger, weil sicher reiche Vorkommnisse jener Mineralien, welche diese Substanzen enthalten, aufgefunden werden und dann das nöthige Rohmaterial zu ihrer Grofsgewinnung vorliegen wird.

Dieser Umstände wegen halte ich es für nöthig, eine Erörterung in Bezug des Ersetzens der Yttererde durch die Ytteriterde zu geben. .

Streng genommen wird man reines Yttriumoxyd zu Glühkörpern nie verwenden, da demselben nur durch sorgfältigste Trennung ein kleiner, hartnäckig zurückbleibender Theil von Terbiumöxyd entzogen werden kann.

Da nun aber das Gebiet der Ytteriterden nur theilweise erforscht ist, und manche meiner Arbeiten, die ich unternommen habe, um dieses Gebiet aufzuklären, noch nicht publicirt werden konnten, so mufs, ich mich in der folgenden Darlegung auf jene Elemente be-. schränken, die von der Seite der Chemiker als feststehend angenommen werden.

Ich beginne mit jenem Element, 'welches in der Reihe der Yttermetalle in Bezug auf Basicität gewisser Verbindungen obenan steht, mit Scandiumoxyd.

Das Scandiumoxyd und Zirkonoxyd giebt prachtvoll weifses, intensives Licht, und der Glüheffect dieser Verbindung steigt in ähnlicher Weise wie bei Yttriumoxyd beträchtlich durch Beimischung von Thoroxyd. Die moleculare Mischung dieser und der folgenden Körper ist natürlich vorausgesetzt. Der tech^- nischen Anwendung näher liegend sind die Verbindungen des Ytterbiumoxyds. Auch diese zeichnen sich durch aufserordentlichen Glanz und durch grofse Feuerbeständigkeit aus.

Nun folgt in der Reihe der Yttererden eine Gruppe von Elementen, die noch nicht genügend erforscht ist und zusammengefafst wird unter der Bezeichnung »Erbinelementeα.

Diese geben, in ähnlicher Weise angewendet, farbiges Licht. Ich meine von diesen Körpern die Verbindungen des Thuliumoxyds und des Erbiumoxyds, diese Verbindungen mit schön grünem Licht und Holmiumoxyd. Am wichtigsten sind von diesen Substanzen, wegen des reichen Vorkommens, die Verbindungen des Terbiumoxyds. Terbiumoxyd und Zirkonoxyd geben höchst intensives, fast weifses Licht. Von den an dieser Stelle noch zu erwähnenden Körpern will ich das an der Grenze zwischen Ytterit und Ceriterden stehende Samariumoxyd hervorheben.

Die Zirkonoxydthoroxydverbindungen desselben geben intensives, gelbweifses Licht. Man kann aus diesen Ausführungen entnehmen, dafs ein Gemenge gewisser Ytteriterden das Yttriumoxyd in meinen Glühkörpern unter gleichbleibendem Effect zu ersetzen vermag.

Allen diesen Glühkörpern ist ein viel beträchtlicheres Lichtemissionsvermögen eigen als jenen, welche ich nun folgen lasse, zu deren Verwendung Flammen höherer Temperatur, als es die Bunsen- Flamme ist, vorausgesetzt werden.

Für weifses Licht.
9. 60 pCt. Thoroxyd (Th O₂),
40 pCt. Magnesia (Mg OJ.

In der Glühhitze ist dieser Körper biegsam.

10. 60 pCt. Thoroxyd (Th O₂J,
20 pCt. Magnesia (Mg OJ,
20 pCt. Aluminiumoxyd (Al₂ O₃).

Sintert stärker als die übrigen, jedoch in der Glühhitze leicht biegsam.

. Als allgemein geltend ist hervorzuheben, dafs Magnesia und thonerdehaltige Mischungen nicht jene lange Brenndauer besitzen, welche die übrigen Glühkörper in so hohem Grade auszeichnet.

Es ist selbstredend, dafs in diesen Mischungen ein Gehalt von den angeführten seltenen Erden je nach dem zu erreichenden Zweck vortheilhaft ist. Der einfache Hinweis auf die bisher aufgezählten Glühkörper wird für neue Combinationen genügen.

Es ist noch hervorzuheben, dafs auch stark ceroxydhaltige Mischungen aller oben genannten Körper bei Anwendung von heifseren Flammen als der Bun sen-Flamme (ζ. Β. - der Wassergasflamme) mit Vortheil verwendet werden können.

So leuchtet ein Gemisch von Zirkonoxyd und Ceroxyd in der Flamme des Gases intensiv, während, in der B uns en'sehen Flamme erhitzt, das Emissionsvermögen ziemlich unbeträchtlich bleibt.

Im wesentlichen sind die Verbindungen des Ceroxyds wenigstens zum Theil schon aus meinem Haupt-Patent ableitbar; der gröfseren Deutlichkeit wegen will ich dieselben aber an dieser Stelle speciell anführen, zu dem Zwecke einerseits, um eine Mifsdeutüng meiner früheren Angaben unmöglich zu machen, andererseits aber, um in Bezug auf die thatsächlichen Verhältnisse, welche die Anwendung dieser Glühkörper involvirt, vollständigere Angaben zu machen.

11. Ceroxyd und Magnesia,

Zirkonoxyd,
Lanthanoxyd,
Yttriumoxyd,
Thoriumoxyd.

Alle die Körper geben gelbes Licht, jedoch in verschieden hohem Grade.

Für die yttrium - und thoroxydhaltigen Mischungen gilt dies in höherem Mafse wie für die übrigen.

Es ist meist sehr vortheilhaft, was auch in der Natur der Sache liegt, diese Mischungen unter einander zu combiniren.

So ist z. B. ein Glühkörper zusammengesetzt aus:

12. 30 pCt. Ceroxyd,

20 pCt. Lanthanoxyd,

10 pCt. Yttriumoxyd und

40 pCt. Zirkonoxyd oder Magnesia, oder

aber auch beide unter einander.
Reines Lanthanaxyd und reines Yttriumoxyd können, wie schon gesagt, eventuell durch ein Gemenge der übrigen Ceriterden oder aber durch ein Gemenge von Ytteriterden (Oxyde oder seltenen Erdmetalle der Cer- und Yttriumgruppe), je nach dem zu erzielenden Effect ganz oder theilweise ersetzt werden.

Bei "Gegenwart von viel Praseodym oder Neodym oder von beiden (als Didymoxyd) ist das Licht intensiv orangegelb.

Es ist nicht thunlich, specielle Zusammensetzungsverhältnisse für alle Fälle anzugeben, da eine kleine Veränderung des Procentsatzes, in welchem eine bestimmte Substanz in dem Glühkörper enthalten ■ ist, eine völlige Veränderung des Mischungsverhältnisses der übrigen Substanzen nach sich zieht.

Stellt sich die Nothwendigkeit heraus, aus irgend welchen Gründen durch Veränderung desZusammensetzungsverhältnisses irgend welche Eigenschaften des Glühkörpers zu ändern, so ist der Vorgang derart, dafs durch ein successives Zugeben der einen oder der anderen Substanz das Emissionsvermögen einem Maximum zuzuführen gesucht wird.

Das Veraschen bezw. Verglimmen des Mantels läfst sich dadurch erleichtern, dafs man der ■ Imprägnirungsflüssigkeit einen Zusatz von Ammoniumnitrat hinzufügt.

Im Folgenden sei noch eine Reihe von Körpern hervorgehoben, die wenig Bedeutung als Glühkörper für sich besitzen, da sie weniger feuerbeständig sind als die bisher genannten, aber, da sie beim Glühen reichlich Licht emittiren und leicht sintern, mit Vortheil dazu verwendet werden können, den Erdenmantel am tragenden Platindraht festhaften zu machen. Sie bilden sich durch nochmaliges Imprägniren der betreffenden Theile des Mantels im unveraschten Zustande mit den jeweiligen entsprechenden Salzen.

Der Vollständigkeit halber seien an dieser Stelle auch die bereits im Haupt-Patent angeführten Berylloxyd- und Thonerdeverbindungen der seltenen Erden inclusive Thoroxyd, Zirkonoxyd, wie die Verbindungen dieser Körper mit Magnesia und Calciumoxyd genannt.

Ferner:

13. Niobate der seltenen Erden inclusive der Niobate von Thorium, ferner Niobate des Zirkons, Magnesia, Berylliumoxyd, Calciumoxyd, Ceroxyd, Thonerde.

14. In gleicher Weise wie die Niobate auch die Tantalate dieser unter 13. angeführten Basen.

Diese Körper sind sowohl in stöchiometrischem Verhältnifs, wie auch unter Vorwalten des einen oder des anderen Bestandtheiles unter einander mischbar.

15. Die Silicate der seltenen Erden (einschliefslich des Thoriums) und Zirkonsilicat. Diese Körper wieder in stöchiometrischem Verhältnifs und in Mischung unter einander.

16. Die Titanate der seltenen Erden (eirischliefslich Thonerde) und die Verbindungen mit Zirkonoxyd.

17. Die Phosphate der seltenen Erden (einschliefslich Thoroxyd) und Zirkonoxyd in Mischung unter einander. Die unter 13. bis 17. genannten Körper unter einander und in beliebigem Mischungsverhältnifs. Die Imprägnirung des Gewebes, die Fixirung am tragenden Platindraht, das Einsetzen in den Bügelträger und das Veraschen des »Mantels« wurde im

Haupt-Patent bereits ausführlich behandelt, und erübrigt mir nur, einige Verbesserungen des beschriebenen Verfahrens zu besprechen.

Durch Ineinanderlegen und Vernähen zweier meiner röhrenförmigen Gewebe wird ein aus zweifacher Gewebelage bestehender Mantel erhalten. Derselbe wird in gleicher Weise wie der einfache der Imprä'gnirung unterzogen. Der daraus gebildete Erdenmantel bietet der Flamme eine gröfsere Oberfläche und ist widerstandsfähiger als ein einfacher Mantel. Der obere, am Bügel zu befestigende Theil des Mantels kann mechanisch dadurch verstärkt werden, dafs man das Gewebe an jener Stelle doppelt nimmt und vernäht, so dafs dieser bei Erschütterungen am meisten beanspruchte Theil nunmehr eine vierfache Gewebelage aufweist. Da aber dadurch an jener Stelle, an welcher der Uebergang von der vierfachen auf die zweifache Lage stattfindet, leicht ein Abbrechen des abgebrannten Mantels erfolgt, ist es sehr empfehlenswerth, den umzulegenden Theil des Gewebes derart vorzubereiten, dafs die eine Lage des Gewebes über die zweite mehrere Centimeter vorstehe und in diesen vorstehenden Theil Zapfen eingeschnitten werden. Wird nun das Gewebe an seinem oberen Rande nach innen umgelegt, so reichen die Zacken des langer geschnittenen Gewebet.heiles tiefer in den Mantel hinein. In diesem Zustande werden nun die beiden Gewebe mit einander vernäht, so zwar, dafs die Spitzen der Zacken an den Mantel angenäht werden. Diese . Art von Verstärkung jener bei Erschütterungen am meisten beanspruchten Theile des Mantels ist namentlich von Vortheil bei Anwendung gestrickter Mäntel, nur werden zu diesem Behufe Zacken von gewebten Mänteln mit den gestrickten vernäht. Es wird in allen Fällen durch dieses Verfahren eine zonenmäfsige Abgrenzung der Festigkeit des Erdenmantels vermieden. ..

Die übrigen Operationen zur Imprägnirung, Fixirung etc. bleiben die gleichen, wie im Haupt-Patent beschrieben.

In Bezug des Veraschens des Mantels halte ich folgendes Verfahren für das zweckmäfsigste:

Der an seinem Bügel befestigte, völlig fertiggestellte Mantel wird in jener Lage, in welcher der Glühkörper in der Lampe befestigt wird, an seinem oberen Theile angezündet, der Mantel brennt allmälig ab, und ist hierbei nur zu beachten, dafs das gleichmäfsig von statten geht. Nach dem Veraschen wird der Mantel über der Flamme mit Hülfe eines Platindrahtes ausgerichtet, wodurch es ermöglicht wird, dem Mantel eine tadellose Form zu geben. Die oberen Theile des Mantels werden, um die Fixirung gut einzubrennen, kurz durch die Gebläseflamme zum Sintern gebracht.

Es ist nun vortheilhaft, den Mantel in der Flamme etwa ι Stunde einbrennen zu lassen, um ihn in jene Form zu bringen, welche er bei späterer Benutzung beibehält.

Da ein veraschter Mantel sehr zart und ziemlich leicht zerstörbar ist, wennschon gestrickte Mantel sogar angefafst und durch gelinden Druck deformirt werden können, ohne zerstört zu werden, sondern auch nach Aufhebung des Druckes wieder seine ursprüngliche Gestalt annimmt, so hielte dennoch ein solcher Glühkörper einen gröfseren Transport, besonders bei ungleichen und heftigen Stöfsen, nicht aus.

Wird ein solcher veraschter Mantel jedoch mit einer nicht spröden, vollkommen leicht verbrennbaren Substanz überzogen, welche die Verschiebung der einzelnen Theilchen nur innerhalb ihrer Elasticita'tsgrenze gestattet, so kann der Glühkörper auch im veraschten Zustande ohne Gefahr jeden Transport aushalten.

Zur Herstellung dieses Ueberzuges wird der fertig veraschte Mantel für einen Moment in eine sehr verdünnte Kautschuklösung oder in Collodium oder dergleichen getaucht und dann langsam getrocknet. Im ersten Momente des späteren Glühens des Mantels wird . dieser Ueberzug durch die Flamme vollkommen zerstört und der Glühkörper bleibt in seiner ursprünglichen Gestalt zurück.

Ich will zum Schlufs noch bemerken, dafs es von Vortheil ist, die Gasausströmung in dem für Gasglühlicht bestimmten Brenner . aus einer Oeffnung in papierdünner Düsenplatte anzuordnen, zum Unterschiede gegen die gewöhnlichen Buns en-Brenner, deren Düsenöffnung in 0,5 bis .1 mm dicker Platte ausgebohrt ist. Es gewährt dies den Vortheil, dafs der Gasdruck vollkräftig bleibt und eine vollkommene Mischung zwischen Gas und Luft erzielt wird.

Claims

Patent-Ansprüche:

i.. Ein Zusatz von Thoroxyd zu den in Patent-Anspruch i. des Haupt-Patentes genannten Glühkörpern.
2. Ein Zusatz von Thoroxyd zu den in Patent-Anspruch 2. des Haupt-Patentes genannten Glühkörpern.
3. Die Anwendung von aus Thoroxyd bestehenden Glühkörpern, welche nach dem in Patent-Anspruch 3. des Haupt-Patentes bezeichneten Verfahren hergestellt sind.
4. Die Herstellung und Anwendung von Glühkörpern, bestehend aus den unter 1. und.2. hier genannten Substanzen nach dem in Patent-Anspruch 3. des Haupt-Patentes geschützten Verfahren.
5. Für die Erzeugung constant gelben und intensiven Lichtes eine Beimischung von

Ceroxyd' zu den in Patent - Anspruch i'. und 2. des Haupt-Patentes und zu den unter i. bis 4. genannten Körpern.
6. Das Ersetzen des Zirkonoxyds und der Magnesia, der aus den Patent-Ansprüchen 1. und 2. des Haupt-Patentes resultierenden Glühkörper durch Thoroxyd, wodurch in ähnlicher Weise wie in Patent-Anspruch 1. des Haupt-Patentes sich folgende neue Glühkörper ergeben:

a) Lanthanoxyd, Yttriumoxyd und Thoroxyd ;

b) Lanthanoxyd und Thoroxyd;

c) Yttriumoxyd und Thoroxyd.
7. Bei den in Patent-Anspruch 5. des Haupt-

Patentes bezeichneten Verfahren die Benutzung:

a) der Niobate der seltenen Erden, die Niobate von Thorium,' Zirkon, Magnesium ;

b) der Tantalate derselben;

c) der Silicate derselben;

d) der Titanate derselben;

e) der Phosphate derselben.

Zur Erleichterung des ■ Veraschens von Glühkörpern in Form von Geweben nach den in den Patent-Ansprüchen 3. und 4. des Haupt-Patentes beschriebenen Verfahren die Anwendung eines Zusatzes von Ammoniumnitrat zur Imprägnirungsflüssigkeit.

Durch Entscheidung des Reichsgerichts vom 14. Juli 1896 sind die Patent-Ansprüche abgeändert.

Die Entscheidung lautet:

Der Patent - Anspruch 6 ist dahin

An Stelle der Ansprüche 1, 2 und 4 tritt

der neue Anspruch (1):
Bei dem in Anspruch 3 des Haupt-Patentes bezeichneten Verfahren den dort genannten Mischungen einen Zusatz von Thoroxyd zu geben, wie in dem vorliegenden Patent beschrieben.

Der Anspruch 5 ist dahin zu ändern:
Bei dem in Anspruch 3 des Haupt-Patentes und bei dem in Anspruch 1 und 3 dieses Patentes bezeichneten Verfahren für die Erzeugung constant gelben und intensiven Lichtes eine Beimischung von Ceroxyd zu den dort gedachten Stoffen, ,wie im vorliegenden Patent beschrieben.

p zu

ändern:

Bei dem in Anspruch 3 des Haupt-Patentes beschriebenen Verfahren in den dort angegebenen Mischungen

Zirkonoxyd und Magnesia durch Thoroxyd zu ersetzen, so dafs so, wie im vorliegenden Patent beschrieben, Mischungen von

a) Lanthanoxyd, Yttriumoxyd und Thoroxyd,

b) Lanthanoxyd und Thoroxyd,
¹ c) Yttriumoxyd und Thoroxyd

zu verwenden sind.