DE436359C - Elektrische Bogenlampe mit leuchtenden Daempfen - Google Patents

Description

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Dur. Ind. Eigr^

AUSGEGEBEN AM
30. OKTOBER 1926

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektrische Dampflampen, d. h. auf solche Lichtquellen, bei denen das Licht durch Hiridurchleiten eines Stromes durch einen leuchtfähigen Dampf erzeugt wird, dessen Lichtemission bei der in Betracht kommenden Belastung in ausreichendem Maße im sichtbaren Gebiet liegt, wie z. B. Metalldampf (Quecksilberdampf) oder Dampf von Verbindungen

ίο von Metallen, wie z. B. Verbindungen der Erdalkalien oder der seltenen Erden.

Die sogenannten Effektlampen beruhen hauptsächlich auf der Wirkung solcher durch den elektrischen Strom zum Strahlen gebrachter Dämpfe. Die Wirkungen, die man mit ihnen nach den bisherigen Erfahrungen erzielen kann, bleiben jedoch weit zurück hinter dem theoretisch erreichbaren Maximum. Eine Steigerung der Belastung über das bisher erreichte Maß hinaus schien auch nach den bisherigen Erfahrungen praktisch nicht erreichbar zu sein, weil mit Steigerung der Belastung die Absorption des Lichtes an den äußeren kühleren Schichten des Dampfes erheblich zunahm, so daß nicht nur die erzeugte ! Lichtmenge an sich, sondern auch die Lichtintensität für die Flächeneinheit der Lichtquelle wesentlich hinter dem Erwarteten zurückblieb. Die Untersuchungen, die zu vorliegender Erfindung führten, haben nun gezeigt, daß es möglich ist, sowohl hinsichtlich der Lichtmenge wie auch in bezug auf die Lichtintensität der Flächeneinheit wesentlich weiterzukommen, wenn' man gewisse Bedingungen innehält. Vor allem kommt es darauf an, die Stromstärke und die Stromdichte in dem Teil des glühenden Dampfes, der als Strombahn in Betracht kommt, auf oder über einen gewissen Mindestwert zu bringen. Es hat sich gezeigt, daß schon allein durch Steigerung der Stromstärke über eine gewisse Grenze hinaus die bisher nur bei festen Körpern erreichten Lichtwirkungen erheblich übertroffen werden, besonders wenn man durch geeignete Vorsichtsmaßregeln die Ansammlung größerer störender Dampfmengen in der Nähe der die eigentliche Strombahn bildenden Dampfsäule vermeidet. Aber auch mit geringeren Stromstärken ist eine erhöhte Wirkung erreichbar, \ wenn :man , die

'! Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr. Emil Pods\its in Friedrichshagen.

wahre Stromdichte, d. i. die Stromstärke pro ' Quadratmillimeter Querschnitt im Zustande völliger Ruhe der Entladung, zwangsweise erhöht, wie dies bereits mit Hilfe eines dem Lichtbogen parallel laufenden, ihn allseitig umhüllenden Luftstrom* vorgeschlagen ist, der den Lichtbogen zusammendrückt und verdichtet. Um eine hohe Stromdichte zu erzielen und gleichzeitig die Absorption in den kälteren Schichten des Dampfes möglichst zu beschränken, wird nach der Erfindung eine starre, isolierte oder aus Isoliermaterial bestehende Kühlvorrichtung angewandt, welche die Strombahn in der Dampfsäule an der ¹S hauptsächlich lichtgebenden Stelle so eng umschließt bzw. an diese so nahe heranreicht, daß die wahre Stromdichte größer wird, als sie sonst bei gleichem Druck sein würde. Es hat ; sich gezeigt, daß es zweckmäßig ist, wenn die Kühlflächen bis mindestens 1,5 mm an die Strombahn heranreichen. Die Einengung des : Lichtbogens geschieht zweckmäßig durch eine rohrartige Hülle,. durch die der Lichtbogen ■ • gezwängt wird und die im praktischen Falle , mit der Kühlvorrichtung vereinigt wird. ■ Zweckmäßig ist es, die Kühlvorrichtung bzw. ^; die rohrartige Fassung isoliert oder aus einem isolierenden Stoffe anzuwenden, weil dadurch leichter die Ausbreitung der Entladung verhindert wird. 'Ihr Querschnitt wird so gering bemessen, daß beim Durchzwängen der Ent- j ladung eine Steigerung der wahren Strom- ; dichte gegenüber dem freien Zustande eintreten muß. Es ist vorteilhaft, wenn die Fassung eine genügende Tiefe in achsialer Richtung besitzt und die Anordnung so ge- . troffen ist, daß der Querschnitt der durch die i Fassung umschlossenen Dampfsäule möglichst vollständig zur Stromleitung herangezogen ; wird. Gesteigert und erleichtert wird die _; Führung durch die Hülle durch magnetische. Mittel, indem man Eisenmassen nach an sich | bekannten Grundsätzen so anordnet, daß ein j Zusammendrängen der Stromlinien auf einen j engeren Raum bewirkt wird. ■

Die Kühlvorrichtung kann selbst das Füh- [ rungsrohr sein, sie muß dann völlig isoliert sein bzw. aus isolierendem Stoff bestehen; es kann sich jedoch auch in ihr noch ein besonderes Führungsrohr befinden. Aus ökonomiegründen ist dieser Fall meist vorzuziehen, weil dann auch besonders feuerfeste j Rohre verwandt werden können, durch die ! eine höhere Temperatur der Dampfsäule er- j reicht werden kann, während die Kühlung j auch in diesem Falle vorzeitige Zerstörungen ! der Hülle vermeidet. Die Kühlvorrichtung | und Führung kann aus leitendem Material b"e- j stehen; ihre Isolierung ist dann besonders von j Wichtigkeit. Sie kann durch Gas oder Dampf- . schichten, noch besser durch feste Isolierstoffe '.

geschehen. Ist das Führungsrohr selbst lei-1end, .so kann es gleichzeitig als Elektrode dienen. Die andere Seite des Führungsrohres wird zweckmäßig ganz oder nahezu geschlossen und beispielsweise für die Einführung der Elektrode oder des Dampfes verwendet. Als feuerfestes Material für die Passung hat sich ein Kohlerchr als geeignet i-nviesen. Das Kohlerohr kann dabei entweder selbst als Elektrode ausgebildet sein, wobei dann die zweite Elektrode entweder im Innern des Rohres oder außerhalb vor dem offenen Rohrende liegt, oder das Rohr kann auch an der Stromleitung ganz unbeteiligt sein, wobei dann am besten die eine Elektrode im Innern des Rohres und die zweite vor der öffnung des Rohres außerhalb liegt. Wird das Rohr selbst als Elektrode verwendet, so wird es zweckmäßig als Anode ausgebildet.

Um möglichst hohe Flächcnhelle der Lichtquelle zu erzielen, wird man die Konzentration des leuchtenden Dampfes möglichst hoch wählen und vor allem alle verdünnenden Gase und Dämpfe, die eine schlechte Emission besitzen, z. B. Kohlenstoffdampf, aus der Leuchtzone möglichst fernhalten: man wird also vermeiden, Kohleelektroden unter Bedingungen zu verwenden, unter denen nennenswerte Mengen von Kohlenstoffdampf in go die Leuchtzone eingeführt werden können.

Die Anordnung einer Kühlung ist besonders am Platze, wo die Fassung gegen die zerstörenden Wirkungen der hohen Temperatur geschützt und Isolation erhalten worden soll. Sie kann beispiels\veise in einem Wasserkühler bestehen.

Im folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele gegeben. In Abb. r bedeutet a die Kathode, b die Anode, f die Fassung und k die Wasserkühlung. Diese besteht aus einem wasserdurchströmten Kanal, am besten aus Kupfer oder einem anderen die Wärme besonders gut leitenden Metall. Die- Wasser- " kühlung umschließt die Fassung eng, ist aber von der Strombahn isoliert. Sie führt das Wasser bis dicht an die Mündung der Fassung heran. Der Wasserzufluß muß so geregelt werden, daß die sehr bedeutenden. Wärmemengen schnell genug abgeleitet wer- no den, ohne daß Dampfbildung eintritt.

Wird die Fassung selbst als Elektrode (Anode) verwendet, in Verbindung mit einer außerhalb liegenden Elektrode (Kathode), so muß die Anordnung so getroffen werden, daß die Entladung möglichst weit in das Tnnere der Anode hineindringt und daß nicht etwa der Lichtbogen sich auf dem äußeren Rande der Fassung festsetzt. Um dies zu erreichen, wird die Fassung aus möglichst schlecht leitendem Material hergestellt oder sie erhält eine möglichst dünne Wandstärke. Eine Aus-

führungsform dieser Art zeigt Abb. 2. Da- ' dünne Kohlerohr /" bildet die Anode, flit· Kathode α liegt ihr gegenüber, k ist der Kühler, Ii ist eine Stromzuführung aus be-' sonders gut leitendem Material, z. B. aus gut leitender Kohle oder aus Wolframmetall. Das !'ohr kann auf beiden Seiten offen sein.

Auf dem Rohrende bilden · sich leicht Kohlenstoff niederschlage, die unter Umstän- _t

den eine Brücke zwischen dem Rohr und dem Kühler bilden können. Cm diese zu beseitigen, kanu man eine mechanische Vorrichtung anwenden, die von Zeit zu Zeit etwa gebildete Niederschläge beseitigt. Man kann , statt dessen aber auch einen Gasstrom zwischen Kühler und Kohlerohr hindurchleiten. : Am einfachsten kann dies geschehen, wenn ' man die umgebende Luft langsam durch einen ■ Spalt zwischen Kühler und Rohr hindurchsaugt.

Der Dampf kann auf beliebige Weise in das Tnnere der Fassung eingeführt oder darin selbst erzeugt werden. Man kann beispielsweise Quecksilberdampf von der Rückseite der Fassung her in diese einführen. Im allgemeinen wird beim Betriebe der Lampe der in : der Fassung enthaltene Dampf allmählich dar- ι aus entweichen. Es ist deshalb notwendig, I die verlorengehende Dampfmenge wieder zu · ersetzen. Dies kanu entweder durch Zuführung eines gleichmäßigen Dampfstrahles oder durch eine in regelmäßigen Zwischenpausen erfolgende Zuführung geschehen. Handelt es sich um Dämpfe aus sehr schwer verdampfbaren Stoffen, so wird man diese erst in der Fassung selbst erzeugen, indem man die zu verdampfenden Stoffe in die Fassung einführt, sei es in Form von flüssigen Massen oder in Form von festen zusammenhängenden oder pulverförmigen Massen. Man kann beispielsweise einen Stab aus verdampfbarer Masse in die Entladungszone dem fortschreitenden Dampfverbrauch entsprechend einschieben. Handelt es sich um eine Fassung, die allmählich selbst verbrennt oder verdampft, so wird man die ganze Fassung nach Maßgabe ihres Verbrauches allmählich vorschieben müssen. Man kann dann mit dem Vorschub der Fassung zugleich die verdampfbaren Stoffe vorschieben. Zu diesem Zweck kanu beispielsweise auch die innere Wand der Fassung ganz oder teilweise mit verdampfbaren Stoffen ausgekleidet sein. Abb. 2 zeigt beispielsweise im Innern des , Rohres eine Spirale aus dünnem Draht g, die allmählich ₍ mit fortschreitender Abnützung des Rohres verdampft.

TJm eine schädliche Ausbreitung des Dampfes außerhalb der Fassung und Flackern und Unruhe zu vermeiden, ist es zweckmäßig, einen magnetischen Bläser anzuwenden, der die Strombahn zusammendrängt. Dies kanu beispielsweise geschehen durch ein koachsial zu der Strombahn angeordnetes Solenoid, dessen Kraftlinien einen Mantel um die Strombahn bilden. Es ist dadurch möglich, selbst bei sehr liehen Stromstärken ein sehr ruhiges Brennen zu erzielen.

Mit Anordnungen der hier beschriebeneu Art erzielt man sehr hohe Lichtausbeuten. Man kann bis sehr nahe an das theoretische Maximum herankommen. Gleichzeitig aber wird eine außerordentliche Steigerung der Lichtintensität für die Flächeneinheit der Lichtquelle erzielt. Hierdurch ergeben sich insbesondere bei der Verbindung von Einrichtungen der vorbeschriebenen Art mit Scheinwerfern besondere Vorteile. Man kann dadurch unter anderem der Forderung einer möglichst angenähert punktförmigeii Lichtquelle auch bei sehr hohen Stromstärken genügen.

Claims (5)

Patent-Ansprüche:

1. Elektrische Bogenlampe mit leuchtenden Dämpfen, gekennzeichnet durch eine starre isolierte oder aus Isoliermaterial bestehende Kühlvorrichtung, welche die Strombahn - an der hauptsächlich lichtgebenden Stelle so eng umschließt bzw. an diese so nahe heranreicht, daß die wahre Stromdichte größer wird, als sie sonst bei gleichem Drucke sein würde.

2. Elektrische Bogenlampe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die als Strombahn dienende Dampfsäule an oder in der Nähe der hauptsächlich lichtgebenden Stelle durch eine rohrartige Hülle aus feuerfestem Stoff gefaßt und zusammengedrängt wird, wobei die rohrartige Hülle gekühlt wird.

3. Elektrische Bogenlampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Iiülle leitend ist und als Elektrode dient.

4. Elektrische Bogenlampe nach Anspruch ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammendrängung und Führung des Lichtbogens durch magnetische Mittel gefördert wird.

5. Elektrische Bogenlampe nach Anspruch ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Rohr verlorengehender Dampf durch Einführung einer verdampfbaren Masse ergänzt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.