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Metalldampflampe mit bei Raumtemperatur fester, bei Betriebstemperatur
flüssiger Metallfüllung Seit 25 Jahren hat man wiederholt versucht, Metalldampflampen
mit hoher Ökonotnie zu bauen mit anderen Metallen als Quecksilber, den einzigen
bei Raumtemperatur flüssigen -Metall, das in Quarzgefäßen v erwendbar ist. Die Vorteile,
die man von der günstigen Zusammensetzung sowohl des sichtbaren wie des zu Heilzwecken
brauchbaren ultravioletten Anteiles des Bogenlichtes erwarten konnte, waren außerordentlich
groß. Allerdings standen der Konstruktion große Schwierigkeiten im Wege, die bei
der Quecksilberlampe unbekannt sind. Diese haben auch bis heute die Entwicklung
einer haltbaren Bogenlichtlampe verhindert, die man, ähnlich wie die Quecksilberlampen,
in die Hand von Ärzten und Laien geben könnte. Die Schwierigkeit bestand einerseits
in der Zerstörung (ler Lampenkörper durch das erstarrende Metall, andererseits in
der schwierigen Zündung.
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Gegenstand der Erfindung bildet eine Lampe mit fester Metallfüllung,
die beide genannten Schwierigkeiten überwindet. Erfindungsgemäß werden daher Metalldampflampen
mit bei Raumtemperatur fester, bei Betriebstemperatur ganz oder teilweise flüssiger
Metallfüllung derart ausgebildet, daß der Raum zur Aufnahme des Poltnetalles aus
einem engen Rohransatz besteht, der mit den hlektrodenausführungen und dem Leuchtrohr
eine gemeinsame Achse hat. Der Erfindungsgedanke beruht auf der Erkenntnis, daß
Lampen mit bei Raumtemperatur fester Füllung in einer von den bekannten Quecksilberlampen
wesentlich abweichenden, dabei ideal einfachen und billigen Form gebaut werden können.
Für den Betrieb mit Gleichstrom beispielshalber besteht die Lampe aus einem geraden
Leuchtrohr, in dessen geradliniger Verlängerung die gleicbachsigen Kapillaransätze
und Polgefäße liegen, welche für die Aufnahme des Metalles bestimmt sind. Die Betriebsstellung
der Lampe ist vorzugsweise waagerecht, sie kann aber auch in jede andere Stellung
gebracht werden. Die Verwendung dieser Lampenform für Quecksilber wäre unmöglich,
da das Quecksilber aus den Polgefäßen ausfließen würde. Auch für feste Metalle,
wie beispielsweise Cadmium oder Zink, läßt sich, da die Metalle sich während des
Betriebes durch die Bogenwärme mindestens teilweise verflüssigen, eine solche gerade
Röhre nicht ohne weiteres verwenden, sondern es muß durch besondere, später zu erläuternde
Konstruktionsmaßnahmen, die an der Grundform
nichts ändern und
die Einfachheit nicht stören, Sorge getragen werden, das Ausfließen zu verhindern.
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Durch die geradlinige Form der Lampe in Verbindung mit einfachen zylindrischen
oder konischen Polgefäßen wird die Gefahr des Sprengens der Lampe schon sehr weitgehend
vermindert, da das sich zusammenziehende Metall sich frei von den O_uarz- oder Glaswänden
ablösen kann. Durch passende Wahl der Legierung, die zur Füllung der Lampe dient,
erreicht man, daß das Metall nicht fest an der Wand anhaftet, wodurch die Gefahr
des Sprengens gänzlich vermieden wird.
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Ein besonderer Vorteil der Lampe gemäß der Erfindung liegt in ihrer
äußerst leichten Herstellbarkeit. Da nur geradlinige Teile benutzt werden, ist die
Verwendung von automatischen Maschinen möglich, während bei den bisher bekannten
Quarzlampen komplizierte Formen benötigt wurden, deren Herstellung von Hand geschehen
mußte und äußerst kostspielig war.
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Es hat sich aber auch gezeigt, daß auch das Zündungsproblem durch
die angegebene Form der Lampe praktisch gelöst wird. Bei der Lampe stehen sich die
Oberflächen der Polfüllung einander gegenüber. Dies erleichtert eine Induktionszündung
ungemein, da die der Bogenentladung vorausgehende Gasentladung nicht umbiegen muß
wie bei allen bekannten Lampen. Bei einer Edelgasfüllung von passendem Druck kann
die Lampe durch einen geringen Induktionsstoß vom kalten Zustand aus gezündet werden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt. In der Mitte liegt das
gerade Leuchtrohr i, beiderseits folgen Rohre mit enger, schwach konischer Bohnung,
nämlich das kathodische Polgefäß 2 und das anodische Polgefäß 3. Daran schließen
sich die entsprechenden Durchführungen q, und 5 mit den aufgesetzten Metallkappen
io zum Anklemmen der Zuleitungen an. Die beiden Polgefäße 2 und 3 verengen sich
ein wenig nach dem Leuchtrohr zu und enthalten die Metallfüllungen 6 und 7. Diese
sind bei Raumtemperatur fest, im Betriebe aber mindestens zum Teil geschmolzen:
Die Mengen sind so gering, - sie betragen zusammen nur etwa 2 ccm - daß der Dampfdruck
beim Betrieb der Lampe ausreicht, die flüssigen Füllungen bei jeder Lage der Lampe
in den Polgefäßen festzuhalten. Die Lampe kann daher auch in lotrechte Stellung
gebracht werden. Die Wandungen der Polgefäße 2 und 3 sind an ihren Enden schwächer
gehalten und werden dort von Metallrohren mit Kühlrippen ä und 9 umfaßt. Gute Wärmeübertragung
von den Polgefäßen zu den Metallteilen wird durch dazwischen gegossenes Blei o.
dgl. gesichert. Die Kühloberflächen sind in bekannter Weise verschieden groß gewählt.
Die selbsttätige Niveauregelung erfolgt während des Brennens der Lampe durch die
Wirkung der an sich bekannten Polkapillaren. Das Leuchtrohr i ist, wie ebenfalls
bekannt ist, mit Edelgas, vorzugsweise Argon oder Neon, von 1/2 bis 5 mm Druck gefüllt,
und zwar zum Zwecke der Zündung, die durch Induktion erfolgen kann. Man könnte zu
diesem Zwecke eine ringförmige Hilfselektrode um den Lampenkörper herumlegen, wie
das meist geschieht. Es ist dies jedoch nicht notwendig, da die Elektroden in der
Röhre selbst zur Induktionszündung herangezogen werden können. Es genügt, der Lampe
einen kleinen Hochfrequenzapparat zu nähern oder einen Hochvakuumunterbrecher der
Lampe parallel zu schalten.
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Die Verengung der Polgefäße gegenüber dem Leuchtrohr erfordert besondere
Vorkehrungen, beispielsweise besondere Abniessungen der Einzelteile, um die Lampe
dauernd betriebssicher zu halten. Würde man sich z. B. an die üblichen Abmessungen
der Hg-Dampflampe halten, so würden die Wandungen des Leuchtrohres nach Erlöschen
der Lampe schneller erkalten als die Polgefäße und infolgedessen der Dampfdruck
im Leuchtrohr schneller sinken als der Dampfdruck in den Polgefäßen, der der Temperatur
der Polinetalle entspricht. Die Folge wäre ein. Aufkochen der Polmetalle im Augenblick
des Erlöschens der Lampe. Es könnte ein Tropfen flüssigen Metalles nach dem Leuchtrohr
zu abgeschleudert werden und der Tropfen noch in der Verengung des Polgefäßes erstarren.
Das Polmetall wäre dann durch Blasen unterbrochen, die unter Umständen den ganzen
Querschnitt der Polkapillare ausfüllen. Durch die Unterbrechung des Durchschlagweges
wäre dann eine Neuzündung durch Induktion vereitelt.
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Diese Erscheinung wird dadurch vermieden, daß die thermische Zeitkonstante
des Leuchtrohres größer gemacht wird, als die Zeitkonstante der Polfüllungen, oder
anders gesagt, es muß sich mindestens eine Stelle der Leuchtrohrwandung langsamer
abkühlen als die Oberfläche beider Polgefäße. Zu diesem Zweck ist die Leuchtrohrwandung
in dem dargestellten Ausführungsbeispiel gegenüber den üblichen Abmessungen verstärkt.
Außerdem ist, wie bereits erwähnt, die Wandung der Polgefäße dünner gemacht worden,
um die Polgefäße stark abkühlen zu können. Man kann auch um das Leuchtrohr einen
weiteren durchsichtigen Mantel i i herumlegen. Der Zwischenraum kann luftleer sein
oder kann eine abgeschlossene Menge Luft oder Gas enthalten, schließlich kann er
mit dem Außenraum
durch öffnungen verbunden sein, durch die Luft
hindurchströmen kann. Diese öfinungen können so bemessen werden, daß die Lampe bei
einer für ihre Lebensdauer günstigen Leitung mit genügend hohem Druck, also guter
Lichtökonomie, brennt. Die Verwendung des Doppelmantels ist besonders empfehlenswert,
da die Erwärmung des f_euchtrohres bei Inbetriebsetzung schnell erfolgt, die Abkühlung
bei Außerbetriebsetzung langsam. Außerdem könnte der Außenmantel als Strahlenfilter
benutzt werden. Er ist auch, (la er aus für die zu verwendenden Heilstrahlen durchlässigem
Glas bestellen kann, billig.
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Ein anderes Mittel, das Herausschleudern von Tropfen zu vermeiden,
ist die Erhöhung des Sie(leverzuges. Bekanntlich neigen nur Ixnetzende Flüssigkeiten
zum Siedeverzug. Mn benetzenden geschmolzenen Metallen kann der Siedeverzug bedeutend
werden, wenn sich keine Fremdkörper darin befinden. Darum kann durch Zusätze zum
Pölinetall, wie Blei oder Tlialliuin, die das Polmetall benetzend machen, (las Aufkochen
des Polmetalls beim l:rl#)izclien des Bogens vermieden werden.