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Verfahren zur Herstellung nicht durchhängender schraubenförmiger Kristalldrahtglühkörper
für elektrische Glühlampen Es ist bekannt, daß die aus gezogenem Wolframdraht hergestellten
schraubenförmigen Glühkörper in elektrischen Glühlampen, Entladungsröhren oder ähnlichen
Vorrichtungen während ihres Gebrauchs durchhängen. Da der Durchmesser desfreienRaumeszwischen
den Schraubengängen eines solchen Glühkörpers in der Größenordnung von Hundertstelmillirnetern
liegt, können sich zufolge dieses Durchhängens die Schraubengängeberühren. EinenweiterengroßenNachteil
bedeutet, besonders für gasgefüllte Lampen, der Umstand, daß infolge der Vergrößerung
der Kühlfläche der durch Hitze verursachte Energieverlust bedeutend anwächst und
demzufolge der Wirkungsgrad niedriger wird.
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Es ist bereits früher festgestellt worden, daß die hier beschriebenen
schädlichen Erscheinungen dann auftreten, wenn die Glühkörper in einem Zustande
in Gebrauch genommen werden, in dem ihre endgültige Kristallstruktur noch nicht
ausgebildet ist. Der gezogene und nachher gewickelte Wolframdraht weist nämlich
eine mehr oder weniger faserige Struktur auf, welche sich zufolge der Erhitzung
des Drahtes auf eine hohe Temperatur ändert. Dieser Vorgang erfolgt bei den bisher
angewendeten Glühkörpern während der ersten Periode ihrer Benutzung und besteht
im wesentlichen darin, daß einzelne Kristallkörner bei der Gebrauchstemperatur der
Lampe auf Kosten der übrigen anwachsen, wobei sich zufolge gleichzeitiger Verminderung
der inneren Spannungen die Lage der. Schraubengänge ändert.
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Zur Vermeidung dieser schädlichen Erscheinungen wurde bereits die
Anwendung eines aua einem einzigen Kristall oder aus einander überlappenden Kristallstücken
bestehenden Glühkörpers vorgeschlagen, in welchem die Kristalle erst nach dem Wickeln
zur Schraube, und zwar dadurch ausgebildet werden, daß der schraubenförmige Draht
vor seiner Verwendung auf höchste Weißglut erhitzt wird. Es steht auch. ein Wolframdraht,
der beim ersten Glühen auf Gebrauchstemperatur einen aus großen sogenannten Einkristallen
bestehenden Glühkörper ergibt, schon längst in Verwendung. Auch auf aus solchem
Draht hergestellte Schrauben hat man dieses Ausglühen angewendet, ohne das Durchhängen
mit Sicherheit vermeiden zu können. Die Erklärung hierfür liegt offenbar darin,
daß die angewendete Hitzebehandlung zur Ausbildung der beim Gebrauch der Lampe sich
nicht weiter ändernden Kristallstruktur -nicht geeignet ist.
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Im Sinne der vorliegenden Erfindung soll als Glühkörper ein solcher
schraubenförmiger Wolfraindraht verwendet werden, der seine Form während des Brennens
nicht ändert, also ein
nicht durchhängender Draht. Ein solcher Draht
kann bekannterweise so hergestellt werden, daß bei der Erzeugung des Drahtes zu
dem Ausgangsmaterial, z. B. zu der Wolframsäure, Alkali und Kieselsäureverbindungen
zugemischt werden. In der aus solchem Metall hergestellten Schraube wird mittels
der weiter unten beschriebenen Hitzebehandlung vor dem Einbringen des Glühkörpers
in die Lampe die infolge Glühens sich nicht weiter ändernde Kristallstruktur ausgebildet.
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Das Verfahren zur Herstellung solcher schraubenförmiger Glühkörper
besteht laut vorliegender Erfindung darin, daß der auf den üblichen Kern (aus Kupfer
oder Stahl) aufgewickelte Draht vorerst zur Entfernung der infolge der Bearbeitung
im Draht auftretenden Spannungen während einiger Minuten auf eine Temperatur erhitzt
wird, bei der sich die Kristallstruktur des Drahtes noch nicht ändert. Es wurde
nämlich gefunden, daß die durch lang andauernde mechanische Bearbeitung und besonders
durch das Wickeln verursachten Spannungen aus der Schraube vorerst entfernt werden
müssen, und daß in diesem Falle die Ausbildung der endgültigen Kristallstruktur
weitaus ungestörter vor sich geht. Die Temperatur dieser vorausgehenden Hitzebehandlung,
ungefähr 8oo° C, wird auch vom Kerndraht ertragen. Nachher wird der Kern auf übliche
Weise mittels Säureauslösung entfernt. Dann wird die vom Kern befreite Schraube
mittels Hindurchleitung eines elektrischen Stromes auf die Temperatur erhitzt, bei
welcher die Ausgestaltung der endgültigen Kristallstruktur rasch vor sich geht.
Bei einer Temperatur von ungefähr 2ooo° C beträgt die Zeitdauer dieser Strukturänderung
weniger als % Minute, Minute, falls ein im Ausgangsmetallpulver Alkali und Kieselsäure
enthaltendes sogenanntes nicht durchhängendes Wolframmetall verwendet wird. Diese
Hitzebehandlung kann am besten, wie bekannt, mittels ununterbrochenen Hindurchziehens
der stromdurchflossenen Schraube zwischen zwei Kontakten in indifferenter Atmosphäre
erfolgen, wobei dafür gesorgt werden muß, daß sich ein jeder zwischen die Kontakte
gelangender Teil des Drahtes während einer zur Strukturänderung nötigen Zeitdauer
auf der Temperatur von ungefähr 2ooo° C befindet.
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Durch dieses Verfahren gelingt es, das Durchhängen des Glühkörpers
und hierdurch die Vergrößerung seiner Kühlfläche zu vermeiden. Eine weitere Möglichkeit
zur Verringerung der Kühlfläche des Glühkörpers und somit zur Erhöhung des Wirkungsgrades
der Lampe besteht erfindungsgemäß darin, daß die Ganghöhe des schraubenförmigen
Glühdrahtes auf ein Minimum vermindert wird. Hierzu muß ein Draht verwendet werden,
der beim Glühen nach dem Wickeln nicht durchhängt. Der Herabminderung der Ganghöhe
wird aber auch bei Verwendung eines solchen Wolframdrahtes durch die Arbeitsweise
der Wickelmaschine eine Grenze gesetzt, indem eine gewisse Ganghöhe eingehalten
werden muß, damit sich die Schraubengänge keinesfalls an irgendeiner Stelle berühren
können. Es muß bei der Verwendung eines im Ausgangsmetallpulver Alkali und Kieselsäure
enthaltenden nicht durchhängenden Wolframmaterials mit einer Ganghöhe von ungefähr
1,3 gearbeitet werden, d. h. es muß der Abstand zweier nebeneinanderliegender Schraubengänge
ungefähr o,3 des Drahtdurchmessers ausmachen. Wenn mit der Ganghöhe von 1,3 auf
1,2 hinuntergegangen werden kann, wird bereits, besonders bei kleinen gasgefüllten
Lampen (i5, 25; qo Watt), eine bedeutende Stromersparnis erzielt und die Ökonomie
der Lampe erhöht.
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Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird der schraubenförmige Wolframdraht,
der seine Kristallstruktur durch Glühen nicht ändert, besonders für solche kleinen
gasgefüllten Lampen derart hergestellt, daß der Draht vor dem Wickeln mit einem
leicht lösbaren Metallüberzugversehen und dann mit einer minimalen Ganghöhe, ungefähri,i,
gewickeltwird. Wenn dannderleichtlösbare Metallüberzug, dessen Stärke höchstens
5 °/o der Stärke des Wolframdrahtes ausmacht, vom W olframdraht abgelöst wird, so
wird eine Drahtschraube erhalten, deren Schraubengänge sich zufolge der herausgelösten
Schicht nicht berühren können.
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Es ist an und für sich bekannt, die Gänge -von schraubenförmigen Glühkörpern
dadurch einander stark angenähert herzustellen, daß der Glühdraht vor seinem Wickeln
mit einem Überzug versehen wird, der nachher entfernt wird. Dieses Verfahren konnte
aber nicht verwendet werden, da die Schrauben, die derart hergestellt wurden, einen
Durchhang aufwiesen, wodurch die sehr eng gewickelten Gänge sich berührten. Der
gewünschte technische Effekt ist nur erreichbar, wenn diese Art des WickeIns in
Kombination mit dem oben angegebenen Verfahren verwendet wird, wodurch das Durchhängen
der Schraube unbedingt vermieden wird.
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Die Herstellung einer Wolframdrahtschraube i mit der kleinstmöglichen
Ganghöhe kann z. B. auf folgende Weise vor sich gehen: Ein gezogener Wolframdraht
von o,oi2 mm Durchmesser wird elektrolytisch mit einer Kupferschicht von o,ooo5
mm versehen, so daß der Durch- i messer des überzogenen Drahtes 0,013
mm wird. Der Draht wird dann mit einer Ganghöhe von i,i auf einen Kupferkerndraht
aufgewickelt. Nachher wird die Schraube in ununterbrochenem Gang durch eine elektrische
Heizvorrich- i tung hindurchgeführt, zwischen deren beiden Kontakten der Draht =,2
Minuten lang auf eine
Temperatur von 8oo° C erhitzt wird. Dann wird
die Schraube in Salpetersäure vom spezifischen Gewicht =,2 gelegt, wodurch der Kerndraht
sowie der Kupferbelag sehr rasch herausgelöst werden. Die so erhaltene Schraube
wird nach ihrem Abspülen und Trocknen durch eine andere elektrische Heizvorrichtung
derart in ununterbrochenem Gange hindurchgeführt, daß der stromdurchflossene Teil
der Schraube sich während einer halben Minute auf einer Temperatur von 2ooo° befindet.
Die so hergestellten Glühkörper werden in der Lampe auf übliche Weise auf Halterdrähte
aufgebracht. Da sie nicht durchhängen und in dem kleinstmöglichen Raum angeordnet
sind, gewährleisten sie den besten Wirkungsgrad der Lampe.