DE559271C - Bogenlampe, insbesondere zur Erzeugung ultravioletter Strahlen - Google Patents

Description

Bei den bisher gebräuchlichen Bogenlampen muß man eine Reihe von Unzuträglichkeiten in Kauf nehmen, die die Verwendung solcher Lampen um so mehr erschweren,mit jehöherer Stromstärke sie betrieben werden. So entwickelt z. B. eine Bogenlampe gewöhnlicher Art eine große Hitze, Sprühfunken, die bei offenen Lampen eine ständige Verbrennungsgefahr bedeuten, sowie bei Verwendung gewisser Zusätze zum Elektrodenmaterial lästige, zum Teil giftige Oxydationsprodukte. Äian kann daher solche Lampen nur aus verhältnismäßig großer Entfernung verwenden, während sie für unmittelbare Bestrahlung gänzlich ungeeignet sind. Auch die Anwendung von Schutzhüllen erweist sich als untunlich, da sie sich mit zerstäubtem Elektrodenmaterial überziehen und für Lichtstrahlen bald undurchlässig werden.

Wenn es sich insbesondere um die Erzeugung ultravioletter Strahlen handelt, so war man hierfür bisher hauptsächlich auf die sogenannten Quarzlampen angewiesen, d. h. auf Bogenlampen, deren die Strahlung aus-

s5 sendenden Teile der Elektroden mit einem gewöhnlich rohrförmig ausgebildeten Mantel aus Quarz umgeben sind. Die Herstellung solcher Quarzlampen ist aus verschiedenen Gründen recht kostspielig. Zur Anfertigung des Quarzrohres und des in diesem befindlichen Brenners sind besonders ausgebildete Arbeiter erforderlich, und es ergeben sich bei der Herstellung große Ausfälle. Ferner ist die Durchlässigkeit von Ouarzrohren für ultraviolettes Licht auf die Dauer begrenzt. Im Laufe von einigen hundert Stunden tritt besonders an der Innenwand des Quarzrohres eine sehr merkliche Verminderung der Durchlaßfähigkeit für diese Strahlengattung ein. Auf der Außenwand können Fingerabdrücke und eingebrannter Schmutz ebenfalls die Durchlaßfähigkeit erheblich herabsetzen. Der Betrieb ist mit lästigen Begleiterscheinungen, z. B. starke Hitze, Bildung von Ozon und Quecksilberdämpfen, verbunden; überdies ist sowohl die Handhabung der Lampe als auch ihr Transport durch ihre Zerbrechlichkeit erschwert. Soll die Quarzlampe mit Wechselstrom betrieben werden, so ist dies nur mit verteuernden Hilfsapparaten möglich. Ein Nachteil der Quarzlampe ist auch, daß ihr Brenner nur eine bestimmte, für Quecksilber charakteristische Strahlengattung liefert.

Die Erfindung bezweckt, die vorstehend erwähnten Mängel zu beseitigen und eine Bogenlampe von einfachem Aufbau zu schaffen, die sich insbesondere zur Erzeugung ultravioletter Strahlen eignet, aber auch sonst mannigfaltigen Ansprüchen zu genügen vermag.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch

*) Von dem Patenlsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

Dr. Stephan von Bogdaudy in Berlin-Siemensstadt und Reinhold Reichmann in Berlin.

erreicht, daß die die Strahlung aussendenden Teile der Elektroden unmittelbar von einer Flüssigkeitsschicht umgeben sind, die sich ständig erneuert.

Lampen nach der Erfindung sind mit bekannten Metalldampflampen vergleichbar, die von einem Glas- oder Quarzgehäuse umgeben sind, dessen Außenseite von einer kühlenden Flüssigkeit umströmt ist. Die Anwendung ίο eines die strahlenden Organe unmittelbar, d. h. ohne Zwischenschaltung eines Gehäuses umgebenden Flüssigkeitsstroms gemäß der Erfindung hat demgegenüber den Vorteil, daß dadurch auch andere Bogenlampen, insbesondere Kohlenbogenlampen für Bestrahlungszwecke, geeignet werden und bei geringen Abständen von den zu bestrahlenden Flächen oder Körpern verwendet werden können, obwohl sie wesentlich größere Wärmemengen erzeugen als geschlossene Ouecksilberdampfbogenlampen und unter Umständen auch schädliche Verbrennungsprodukte erzeugen. Durch den unmittelbar den Lichtbogen umgebenden Flüssigkeitsmantel werden die Verbrennungsprodukte beseitigt, und außerdem wird ein wesentlich größerer Teil der Wärme abgeführt als bei den bekannten Anordnungen.

Lampen nach der Erfindung kann man ebenfalls mit einem festen Gehäuse umgeben, jedoch wird dann die Innenseite des Gehäuses von der Flüssigkeit berieselt. Als Kühlflüssigkeit kann z. B. Wasser verwendet werden. Die feste Wandung einer mit einem Gehäuse versehenen Lampe nach der Erfindung kann für Strahlenkathoden bestimmter Wellenlänge durchlässig sein und beispielsweise aus einem organischen- Stoff, wie Acetylcellulose, bestehen. Zweckmäßig umgibt man die feste Wandung mit einer als Strahlenfilter geeigneten ruhenden oder bewegten Flüssigkeits- oder Gasschicht. Weitere Ausführungsformen werden sich aus der nachstehenden Beschreibung ergeben, die nunmehr an Hand der Zeichnung erläutert werden soll. Abb. ι zeigt eine Bogenlampe gemäß der Erfindung. Zwischen einer oberen Metallkappe ι und einer ebensolchen unteren Kappe 2 ist eine aus Glas oder Acetylcellulose bestehende rohrförmige Wandung 3 angeordnet, welche die strahlenaussendenden Teile der Elektroden 8, 9 umgibt. Die Kappen ι und 2 sind mit je einem ringförmigen Hohlraum 4 bzw. 5 versehen. Die obere Kappe ist an ihrem dem Innenraum der Lampe zugekehrten Teile außen mit einem Kranz von Durchtrittsöffnungen 10 versehen, die untere Kappe 2 dagegen ist auf ihrer dem Innenraum der Lampe zugekehrten Seite offen. Durch ein Zuflußrohr 6 und ein Abflußrohr 7 kann die Lampe an eine Flüssigkeitsleitung angeschlossen werden. Die durch das Rohr 6 in die obere Kappe eintretende Flüssigkeit, z. B. Wasser, durchströmt den Ringraum 4 und tritt über die beispielsweise als ringförmiger Spalt ausgebildete Durchtrittsöffnung 10 auf die Innenfläche des Mantels 3 über, den sie in seiner ganzen Ausdehnung berieselt. Das in dem Ringraum 5 der unteren Kappe 2 sich sammelnde Wasser wird durch das Abflußrohr 7 abgeleitet. Im Betriebe ist daher der die Strahlung aussendende Teil der Elektroden von einer sich ständig erneuernden Flüssigkeitsschicht umgeben. Diese Flüssigkeitsschicht bedeutet wegen ihrer starken Kühlwirkung einen sehr wirksamen Schutz sowohl für die feste Wandung 3 als auch für die Umgebung der Lampe. Selbst bei Anwendung verhältnismäßig sehr starker Ströme bleibt die von der Flüssigkeit berieselte feste Wandung völlig kühl. Diese Wandung kann übrigens, ohne das Wesen der Erfindung zu ändern, auch fortgelassen werden, da es durchaus möglich ist, eine ständig sich erneuernde Flüssigkeitsschicht zu erzeugen, die als einzige Schutzhülle die strahlenaussendenden Teile der Elektroden umgibt. Wird jedoch eine feste Wandung verwendet, so kann diese noch verschiedenen anderen Zwekken dienstbar gemacht werden. Sie kann z. B. aus einem für bestimmte Strahlengattungen durchlässigen und für andere Strahlengattungen undurchlässigen Material bestehen. Das Material, aus welchem die feste Wandung hergestellt wird, kann lediglich mit Rücksicht auf ihre Wirkung als Strahlenfilter ausgewählt werden. Man kann infolgedessen durch einfaches Auswechseln der festen Wandung in dieser Hinsicht ganz verschiedene Wirkungen erzielen. Es ist auch nicht notwendig, die feste Wandung ganz aus strahlendurchlässigem Stoff herzustellen. Sie kann statt dessen auch zum Teil aus undurchlässigem Material bestehen und lediglieh mit strahlendurchlässigen Fenstern versehen sein.

Abb. 2 zeigt eine Ausbildung der strahlendurchlässigen Wandung 23 als Doppelmantel. Der zwischen den beiden Mänteln befindliche Raum 24 kann mit einer photochemisch zu behandelnden Flüssigkeit, z. B. Milch, angefüllt werden. In diesem Falle kann der äußere Mantel auch für Strahlen undurchlässig sein. Macht man jedoch beide Mäntel strahlendurchlässig, so kann man die eingefüllte Flüssigkeit als Strahlenfilter zur Aussonderung bestimmter Strahlengattungen verwenden und ihre Zusammensetzung diesem Zweck anpassen. Je nach Bedarf kann auch statt einer Flüssigkeit ein Gas in den Zwischenraum 24 eingefüllt oder durch ihn hindurch-

geleitet werden. Es lassen sich hierdurch ähnliche Filterwirkungen oder photochemische Reaktionen erzielen.

Abb. 3 zeigt eine Ausführungsform, die sich insbesondere für solche Lampen eignet, deren Elektroden stark haftende Zerstäubungsprodukte liefern, so daß die Innenteile der flüssigkeitsberieselten festen Wandung 33 nach und nach strahlenundurchlässig werden

ίο würden. Um dies zu verhindern, ist im unteren Teile der Lampe im Innern der festen Wandung ein ringförmiger Kolbenwischer 34 angeordnet, der mittels einer Handhabe 35 durch die untere Kappe 32 der Lampe hints durch bedient werden kann. Mittels dieses Kolbenwischers ist es möglich, die an der Wandung 33 anhaftenden Schmutzpartikel zu lösen, worauf sie durch die herniederrieselnde Flüssigkeit vollends enfernt werden.

Die Flüssigkeit, welche die ständig sich erneuernde Flüssigkeitsschicht bildet, kann bei solchen Lampen, die eine feste Wandung besitzen, auch dazu verwendet werden, im Innern der Lampe eine Gasströmung hervorzurufen, durch welche Dämpfe, die sich beim Elektrodenabbrand bilden und die von der Flüssigkeit nicht absorbiert sind, fortgeschafft werden. Eine für diesen Zweck geeignete Ausführungsform der Lampe zeigt Abb. 4.

Hier führt von einem außerhalb der Lampe befindlichen Sammelraum 41, in welche die zuzuführende Flüssigkeit durch ein Rohr 42 eintritt, ein Zuleitungsrohr 46 zum Ringraum 45 der oberen Kappe 44. Von dem Sammelraum 41 geht eine zweite Flüssigkeitsleitung 43 ab, die in das Abflußrohr 47 der unteren Kappe 48 einmündet. In den unteren Teil des Sammelraumes 41 mündet ferner ein Gasrohr 49, dessen freies Ende 50 in den gaserfüllten Innenraum der Lampe hineinragt. Infolge der Saugwirkung, welche die durch die Leitung 43 hindurchströmende Flüssigkeit ausübt, entsteht eine Gasströmung durch das Rohr 49, 50, durch welche die Dämpfe aus dem Innenraum der Lampe fortgeschafft werden.

Bei der durch Abb. 5 veranschaulichten Ausführungsform sind die Elektroden 58, 59 innerhalb eines unten offenen halbkugelförmigen Glasgefäßes 53 angeordnet, dessen Innenwand in ähnlicher Weise wie bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen durch eine Flüssigkeit berieselt wird, die oben durch das Rohr 56 eintritt und unten durch ein am Lampenfuß 60 angeordnetes Rohr 57 austritt.

Bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen waren die Elektroden der Bogenlampe mehr oder weniger stark gegen die Horizontalebene geneigt. Eine Ausführungsform, die sich auch für horizontal angeord nete Elektroden eignet, ist durch Abb. 6 und 7 veranschaulicht. Hier sind die die Strahlung aussendenden Teile der Elektroden von einem liegenden Zylindermantel 63 aus Glas α. dgl. umgeben, dessen Innenseite von einer durch die Lampe hindurchgeleiteten Flüssigkeit, die eine ständig sich erneuernde Schicht bildet, benetzt wird. Zu diesem Zweck ist im Scheitel des zylindrischen Gefäßes 63 an dessen Innenwand ein beiderseits mit einer Reihe von Löchern versehenes Rohr 70 angeordnet, das an einem Ende verschlossen, am anderen an das Flüssigkeitszuleitungsrohr 66 angeschlossen ist. Das Rohr 70 wirkt wie eine Brause und führt austretende Flüssigkeit, wie Abb. 7 zeigt, den oberen Teilen der Innenwandung des zylindrischen Gefäßes 63 zu, von wo aus sie sich nun über die ganze Innenseite der Gefäßwandung ausbreitet. Durch das Abflußrohr 67 wird die im unteren Teile des Gefäßes 63 sich ansammelnde Flüssigkeit abgeleitet.

Man kann zur Beruhigung des Lichtbogens den Elektroden einen Widerstand vorschalten und diesen im Zuge der von der Lampe abfließenden Flüssigkeit so anordnen, daß ein Teil der in dem Widerstand erzeugten Stromwärme durch die Flüssigkeit abgeführt wird. Diese Anordnung ermöglicht eine wesentlich stärkere Belastung bzw. eine entsprechende Verkleinerung des Widerstandes.

Es ist nicht notwendig, die beispielsweise zylinderförmig gestaltete feste Wandung, welche die die Strahlung aussendenden Teile der Elektroden umgibt, in ihrer ganzen Ausdehnung aus einem strahlendurchlässigen Stoff herzustellen. Es genügt vielmehr, die Verwendung eines derartigen Stoffes auf diejenige Zone zu beschränken, innerhalb weleher der Lichtbogen sich ausbilden kann, die übrigen Teile der Wandung dagegen aus einem nicht strahlendurchlässigen elektrischen Nichtleiter (z.B. Porzellan oder Preßspan) herzustellen. Man vermeidet dadurch unter Umständen völlig die Verwendung von Metall.

Um die beschriebene Bogenlampe selbsttätig außer Betrieb zu setzen, falls einmal die die Flüssigkeitsschicht erzeugende Flüssigkeit ausbleiben sollte, kann es zweckmäßig sein, in dem den Lichtbogen speisenden Stromkreise einen Schalter anzuordnen, der in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der zuströmenden Flüssigkeit den Stromkreis unterbricht, sobald diese Geschwindigkeit einen bestimmten Mindestwert erreicht hat.

Das Verwendungsgebiet der beschriebenen Bogenlampe ist außerordentlich groß. In erster Linie kommt sie für Bestrahlungszwecke, insbesondere zur Erzeugung von ultravioletten Strahlen in Betracht. Infolge

der starken Kühlwirkung der ständig sich erneuernden Flüssigkeitsschicht ist es ohne weiteres möglich, bei Belastungen der Elektroden bis zu einem Kilowatt mit einem Durchmesser der festen Wandung von etwa 40 mm auszukommen. Gegenüber den bisher bekannten, für Höhensonne und ähnliche Zwecke gebräuchlichen Bestrahlungslampen hat die beschriebene Lampe noch den besonderen Vorteil, daß sie gar keine Anlaufzeit braucht, sondern jederzeit sofort benutzbar ist. Auch zu Analysenzwecken ist die Lampe gut verwendbar. Ein Vorteil ist hier vor allem, daß sie ohne Verwendung von Quecksilberdämpfen arbeitet. Durch einfache Anwendung einer festen Wandung aus schwarzem oder sonstigem dunklen Glas können leicht fast alle sichtbaren Strahlen des Lichtbogens absorbiert werden. Soll die Bogenlampe für Effektbeleuchtung dienen, so kann man infolge der stark kühlenden Wirkung der Flüssigkeitsschicht eine weit intensivere Strahlung erzeugen, als es bei den bisher gebräuchlichen Lampen gleicher Größe möglich war. Auch als photographische Aufnahmelampe ist die beschriebene Bogenlampe gut zu gebrauchen, z. B. für Photomatonanlagen. Je nach der Verwendung verschiedener strahlendurchlässiger Medien für die feste Wandung lassen sich hierbei interessante Lichteffekte erzielen.

Die Betriebskosten sind wegen Ausfalls der Anlaufzeit bei der neuen Bogenlampe für kurz dauernde Bestrahlungen außerordentlich niedrig im Vergleich zu denen einer Quecksilberdampflampe.

Claims (10)

1. Patentansprüche:

   i. Bogenlampe, insbesondere zur Erzeugung ultravioletter Strahlen, dadurch gekennzeichnet, daß die die Strahlung aussendenden Teile der Elektroden unmittelbar von einer Flüssigkeitsschicht umgeben sind, die sich ständig erneuert.
2. 2. Bogenlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sich ständig erneuernde Flüssigkeitsschicht die Innenseite einer festen Wandung berieselt.
3. 3. Bogenlampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die strahlendurchlässige feste Wandung aus einem organischen Stoff (z. B. Acetylcellulose) besteht.
4. 4. Bogenlampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Wandung von einer weiteren Flüssigkeitsschicht umgeben ist.
5. 5. Bogenlampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die feste Wandung berieselnde Flüssigkeit Bestandteile enthält, welche die Absorption der beim Elektrodenabbrand sich bildenden Dämpfe begünstigen.
6. 6. Bogenlampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Flüssigkeitsschicht bildende Flüssigkeit der Innenseite der festen Wandung so zugeführt bzw. aus dem Innenraum der Lampe so abgesaugt wird, daß eine Gasströmung entsteht, durch welche Dämpfe, die sich beim Elektrodenabbrand bilden und von der Flüssigkeit nicht absorbiert sind, fortgeschafft werden.
7. 7. Bogenlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Zuge der abfließenden Flüssigkeit ein dem Lichtbogen vorgeschalteter Widerstand so angeordnet ist, daß ein Teil der in dem Widerstand erzeugten Stromwärme durch die Flüssigkeit abgeführt wird.
8. 8. Bogenlampe nach Anspruch 2 mit liegender Elektrodenanordnung, gekennzeichnet durch einen Flüssigkeitsverteiler, der so ausgebildet und angeordnet ist, daß die in das Innere der Lampe eintretende Flüssigkeit die als liegender Zylindermantel ausgebildete feste Wandung möglichst in ihrer ganzen Ausdehnung berieselt.
9. 9. Bogenlampe nach Anspruch 2, da- go durch gekennzeichnet, daß im Innern des Lampenkörpers ein längs der berieselten Innenwandung beweglicher Wischer (34) angeordnet ist.
10. 10. Bogenlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem den Lichtbogen speisenden Stromkreise ein Schalter angeordnet ist, der in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der strömenden Flüssigkeit den Stromkreis unterbricht, sobald diese Geschwindigkeit einen bestimmten Mindestwert erreicht hat.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen