DE603524C

DE603524C - Gas-filled mercury vapor lamp, the electrodes of which are in conductive connection with one another before being switched off

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Publication number: DE603524C
Application number: DESCH97894D
Authority: DE
Original assignee: EMMA EGGERS GEB GEMS; GUSTAV EGGERS
Current assignee: EMMA EGGERS GEB GEMS; GUSTAV EGGERS
Priority date: 1932-05-27
Filing date: 1932-05-27
Publication date: 1934-10-03

Description

Gasgefüllte Quecksilberdampflampe, deren Elektroden vor dem Zünden in leitender Verbindung miteinander stehen Zum Zünden bedürfen die bekannten geschlossenen Quecksilberdampflampen umständlicher Hilfsapparaturen (Kipp- oder Induktionszündung), die die Betriebssicherheit in Frage stellen und die Gestehungs- sowie Betriebskosten erhöhen. Die bekannten offenen Quecksilberlampen, die mit Hilfseinrichtungen zur Verdampfung des Quecksilbers nach dem Verdrängungsprinzip arbeiten, bedürfen großer Quecksilbermengen. Da durch die offenen Schenkel des Entladungsrohres mitunter Quecksilberdämpfe entweichen, können hierdurch Gesundheitsschädigungen auftreten. Ferner bereiten diese Lampen beim Transport Schwierigkeiten; außerdem steht bei diesen Lampen nur ein verhältnismäßig kleiner Entladungsraum zur Verfügung, der bei dem ständig wachsenden Dampfdruck des Quecksilbers während des Brennens Betriebsschwierigkeiten verursacht. Bei einer dritten bekanntgewordenen Art von Quecksilberlampen erfolgt die Zündung durch Ausspritzen des Quecksilbers aus einem aus Gummi bestehenden elastischen Vorratsgefäß; die Verwendung von Gummi in Verbindung mit Quecksilber hat jedoch bekanntlich große Nachteile.Gas-filled mercury vapor lamp, the electrodes of which are to be ignited are in conductive connection with each other Mercury vapor lamps of cumbersome auxiliary equipment (tilt or induction ignition), which call the operational safety into question and the production and operating costs raise. The well-known open mercury lamps with auxiliary devices for Evaporation of the mercury work on the displacement principle, require large Quantities of mercury. There are sometimes mercury vapors through the open legs of the discharge tube escape, damage to health can occur as a result. Further prepare Difficulties in transporting these lamps; in addition, these lamps only have a relatively small discharge space is available, which is constantly growing The vapor pressure of the mercury during firing causes operational difficulties. In a third known type of mercury lamp, the ignition takes place by ejecting the mercury from an elastic storage vessel made of rubber; however, the use of rubber in conjunction with mercury has been known to be great Disadvantage.

Bekanntgeworden ist ferner folgendes Verfahren zur Zündung von Quecksilberdampfentladungen : Ein zunächst mit dem Quecksilber in leitender Verbindung stehender Hilfsleiter, bestehend aus einer einen gewissen Widerstand aufweisenden Wendel, auf deren Ende eine als Elektrode dienende Kugel aus schwer schmelzbarem Material befestigt ist, wird durch Stromdurchgang erwärmt und erhöht dadurch den Druck eines in der Lampe vorgesehenen Hilfsgases; infolgedessen dehnt sich das Gas aus und drängt das Quecksilber in eine Verdrängungskammer geringeren Drukkes, so daß ein Lichtbogen zwischen dem Quecksilber und dem Endkügelchen hervorgerufen wird. Diese Anordnung hat jedoch folgende Nachteile, daß sie z. nicht vollautomatisch ist (nach Zünden des Bogens muß der die Wendel enthaltende Teil der Stromzuführung von Hand oder durch einen zusätzlichen Hilfsapparat ausgeschaltet werden), daß sie 2. nur einen auf einen sehr kleinen Raum beschränkten Lichtbogen zwischen einer festen und einer flüssigen Elektrode liefert, und daß 3. die feste Elektrode durch Elektronenbombardement dauernd auf Weißglut erhitzt und daher bald zerstört wird.The following method for igniting mercury vapor discharges has also become known : An auxiliary conductor initially in conductive connection with the mercury, consisting of a helix exhibiting a certain resistance on the end of it a ball made of difficult-to-melt material serving as an electrode is attached, is heated by the passage of current and thereby increases the pressure in the lamp provided auxiliary gas; as a result, the gas expands and displaces the mercury in a displacement chamber of lower pressure, so that an arc between the Mercury and the terminal globule. However, this arrangement has the following disadvantages that they are e.g. is not fully automatic (after igniting the arc must the part of the power supply containing the coil by hand or by a additional auxiliary apparatus are switched off) that they 2. only one to one very small space confined arc between a solid and a liquid Electrode supplies, and that 3. the fixed electrode continuously by electron bombardment heated to white heat and therefore soon destroyed.

Erfindungsgemäß wird nun diese Zündvorrichtung dadurch verbessert, daß der Hilfsleiter zwischen den Quecksilberelektroden angeordnet ist und mit verdickten Enden in die Quecksilberelektroden eintaucht. Hierdurch werden alle diese Nachteile vermieden. Außerdem kann diese Vorrichtung zur automatischen Zündung jeder Form von Quecksilberdampfentladungen verwendet werden. Ebenso wie bei der zuletzt angegebenen bekannten Vorrichtung wird auch bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung der Stromdurchgang durch eine im Innern des Entladungsgefäßes befindliche Heizwicklung dazu benutzt, den Druck eines Zusatzgases im Entladungsrohr zu erhöhen und das Quecksilber in Verdrängungskammern zu drücken, so daß ein oder mehrere stromdurchflossene Kontakte zwischen Quecksilber und einem aus schwer schmelzbarem Material bestehenden Leiter erster Klasse unterbrochen werden. Während aber bei der bekannten Vorrichtung ein infolge dieser Kontaktunterbrechung entstehender Lichtbogen zwischen dem Quecksilber und dem schwer schmelzbaren Metall die eigentliche Gebrauchslichtquelle bildet, dienen bei der Erfindung einer oder mehrere dieser nur als Hilfsmittel zur Einleitung der Verdampfung und Ionisation des Quecksilbers, während die eigentliche Entladung bald darauf von Quecksilberoberfläche zu Quecksilberoberfläche geht.According to the invention, this ignition device is now improved by that the auxiliary conductor is arranged between the mercury electrodes and thickened with Ends in the mercury electrodes. This eliminates all of these disadvantages avoided. In addition, this device for automatic ignition can be of any shape be used by mercury vapor discharges. As with the last one specified known device, the current passage is also in the device according to the invention by a heating coil located inside the discharge vessel used to increase the pressure of an additional gas in the discharge tube and the mercury to press into displacement chambers, so that one or more current-carrying contacts between mercury and a conductor made of difficult-to-melt material first class to be interrupted. But while in the known device a arcing between the mercury as a result of this interruption of contact and the difficult-to-melt metal is the actual source of light for use, In the case of the invention, one or more of these are only used as an aid to initiation the evaporation and ionization of the mercury during the actual discharge soon after it goes from mercury surface to mercury surface.

In Fig. z ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Das im Längsschnitt biskuitförmig gezeichnete Entladungsrohr a, das natürlich auch eine andere Form haben kann, hat an seinen Enden zwei U-förmige, mit Quecksilber gefüllte Rohransätze b, in deren U-Bogen die Stromzuführungen c eingeschmolzen sind. Die beiden freien Schenkel d der U-Bogen sind an ihren Enden abgeschmolzen und zur Vergrößerung des Volumens der Verdrängungskammern, e kugelförmig erweitert. Der Druck eines Zusatzgases in den Verdrängungskammern e wird nun in bezug auf den Druck eines Zusatzgases im Entladungsraum f so. gewählt, daß, bei gleicher Temperatur für alle Gaskammern die (aus einem schwer schmelzbaren Material, z. B. Wolfram, Molybdän,. Tantall, Rhenium bestehenden) Elektrodenblöcke g mit dem Quecksilber in den Schenkeln A in leitender Verbindung stehen. Als Gas in den Verdrängungskammern c kann N2, H2 oder ein: Edelgas oder auch irgendein gewöhnliches Gas verwendet werden; der Entladungsraum f enthält als Zusatzgas entweder ein reduzierendes Gas, z. B. H2, CO, Generatorgas oder ein inertes Gas, z. B. N2, eines der Edelgase in reinem oder gemischtem Zustande, Mischungen, wie sie fabrikationsmäßig zur Füllung von gasgefüllten Glühlampen verwendet werden. Der absolute Fülldruck des Zusatzgases in der Entladungskammer f läßt sich in bekannter Weise immer so wählen, daß die Anwesenheit dieses Fremdgases einem sicheren Betriebe der Quecksilberdampfentladung eher förderlich als hinderlich ist. Die beiden Elektrodenblöcke g sind miteinander durch einen metallischen Hilfsleiter k aus hochschmelzendem Material (z. B: Wolfram, Molybdän, Tantall, Rhenium oder ähnlichen Metallen oder Metallverbindungen) elektrisch verbunden. Dieser Leiter ist in seinem mittleren Teil als Heizspule 1 ausgebildet, deren Widerstand so bemessen ist, daß bei voller Aufnahme der Brennspannung des Quecksilberdampflichtbogens nur ein so starker Strom fließt, daß das Zusatzgas zwar genügend erwärmt wird, die Temperatur des Heizdrahtes aber nicht so hoch steigt, daß Elektronenemission auftreten kann. Denn bei Elektronenemission durch den Heizdraht würde ein über die Enden der Heizspule auftretender Lichtbogen eine frühzeitige Zerstörung des Kurzschlußleiters herbeiführen. Eine Heizspule mit einem bedeutend geringeren Spannungsabfall, als der Brennspannung der Quecksilberdampfentladung entspricht, zu wählen, ist nicht zweckmäßig, da eine zu große Belastung des bekannten Vorschaltwiderstandes oder der üblichen Drossel einer Gasentladungslampe bei Inbetriebnahme auftreten würde. Die in dieser Form vorgeschlagene Dimensionierung der Heizspule erbringt noch einen weiteren Vorteil. Der bei der Verwendung der üblichen Netzspannungen durch einen Vorwiderstand oder eine Drosselspule beim Brennen des Lichtbogens zu drosselnde Spannungsabfall bleibt dann immer" derselbe, ob der Bogen brennt oder durch die Spule L der Kurzschluß hergestellt ist. In jedem Falle braucht der Vorwiderstand w nur die Spannungsdifferenz zwischen Netzspannung und Gasentladungsspannung aufzunehmen. Dadurch erübrigt sich eine Überdimensionierung desVorwiderstandes w oder der Drossel.In Fig. Z, an embodiment of the invention is shown. That In the longitudinal section biscuit-shaped drawn discharge tube a, which of course also a can have other shape, has two U-shaped, filled with mercury at its ends Pipe sockets b, in the U-bend of which the power supply lines c are melted. the both free legs d of the U-bends are melted at their ends and for enlargement of the volume of the displacement chambers, e expanded spherically. The pressure of an additional gas in the displacement chambers e is now with respect to the pressure of an additional gas in Discharge space f so. chosen that, at the same temperature for all gas chambers (made of a material that is difficult to melt, e.g. tungsten, molybdenum, tantalum, rhenium existing) electrode blocks g with the mercury in the legs A in conductive Connected. The gas in the displacement chambers c can be N2, H2 or a noble gas or any ordinary gas can be used; the discharge space contains f as an additional gas either a reducing gas, e.g. B. H2, CO, generator gas or a inert gas, e.g. B. N2, one of the noble gases in pure or mixed state, mixtures, how they are used in production to fill gas-filled light bulbs. The absolute filling pressure of the additional gas in the discharge chamber f can be known in a known manner Always choose manner so that the presence of this foreign gas ensures safe operations the mercury vapor discharge is more conducive than a hindrance. The two electrode blocks g are interconnected by a metallic auxiliary conductor k made of refractory material (e.g. tungsten, molybdenum, tantalum, rhenium or similar metals or metal compounds) electrically connected. This conductor is in its middle part as heating coil 1 designed, the resistance of which is such that when the operating voltage is fully absorbed of the mercury vapor arc, only such a strong current flows that the additional gas it is heated sufficiently, but the temperature of the heating wire does not rise so high, that electron emission can occur. Because when electrons are emitted by the heating wire an electric arc across the ends of the heating coil would be premature Destroy the short-circuit conductor. A heating coil with a meaning lower voltage drop than the operating voltage of the mercury vapor discharge corresponds to, to choose, is not appropriate, since too great a burden on the known Ballast resistor or the usual choke of a gas discharge lamp when starting up would occur. The dimensioning of the heating coil proposed in this form brings another advantage. The one when using the usual mains voltages by a series resistor or a choke coil when the arc is burning The throttling voltage drop then always "remains the same, whether the arc is burning or through the coil L the short circuit is established. In any case, the series resistor is needed w only record the voltage difference between mains voltage and gas discharge voltage. This means that there is no need to oversize the series resistor w or the choke.

Bei Inbetriebnahme fließt ein elektrischer Strom über den Widerstand w nach der Strom-Zuführung c, durch das Quecksilber des Schenkels A zum Elektrodenblock g, dann über k zur Spule 1, um von dort über k, g, A, c den Kreis zu schließen. Seine Größe ist in bekannter Weise im wesentlichen durch die angelegte Betriebsspannung .V (Gleich- oder Wechselspannung) und die Widerstände w und 1 be- stimmt. Die Erwärmung der Spule 1 bewirkt im Entladungsraum feine Druckerhöhung des Zusatzgases gegenüber dem Gasdruck in den Verdrängungskammern e."Das Quecksilberwird infolgedessen in die Schenkel A gedrückt, bis schließlich eine Unterbrechung des Leitungsstromes an den Elektroden g und dabei die Bildung von Lichtbögen zwischen g und den Quecksilberoberflächen auftritt. Diese Licht= bögen sorgen für eine Verdampfung und Ionisation des Quecksilbers. Der Raum f reichert sich mit Quecksilberdampf an, und es setzt schließlich eine Gasentladung von der einen Quecksilberoberfläche zur anderen Quecksilberoberfläche ein, wenn der Gesamtwiderstand des im Entladungsrohr befindlichen Quecksilberdampfes geringer geworden ist als der Widerstand von k und 1. Ist die Zündung der Gasentladung erfolgt, so erhöht sich der Dampfdruck des Quecksilbers im Entladungsraum f noch etwas, das Quecksilber wird weiter in die Schenkel h gedrückt, die Entfernung des Quecksilberspiegels von den Elektroden vergrößert sich, die Hilfslichtbögen erlöschen, und es brennt nur noch der geforderte Quecksilberdampfbogen.When starting up, an electric current flows via the resistor w after the current supply c, through the mercury of the leg A to the electrode block g, then via k to the coil 1, from there to close the circuit via k, g, A, c. Its size is essentially determined in a known manner by the applied operating voltage .V (direct or alternating voltage) and the resistors w and 1 . The heating of the coil 1 causes a fine increase in pressure of the additional gas in the discharge space compared to the gas pressure in the displacement chambers e These arcs ensure evaporation and ionization of the mercury. The space is enriched with mercury vapor, and a gas discharge finally sets in from one mercury surface to the other mercury surface when the total resistance of the mercury vapor in the discharge tube has decreased is than the resistance of k and 1. Once the gas discharge has been ignited, the vapor pressure of the mercury in the discharge space f increases slightly, the mercury is pressed further into the legs h, the distance between the mercury level and the electrodes increases, the auxiliary arcs are extinguished and only the required mercury vapor arc is still burning.

Nach Außerbetriebsetzung der Lampe kondensiert das verdampfte Quecksilber, es erfolgt der Druckausgleich und damit wieder Kontaktgebung zwischen den Elektrodenblöcken g und dem Quecksilber; die Lampe ist dann wieder betriebsfertig.When the lamp is switched off, the evaporated mercury condenses, the pressure is equalized and therewith contact is made again between the electrode blocks g and the mercury; the lamp is then ready for use again.

In Fig. 2 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, in der die Heizspule l durch zwei außerhalb des eigentlichen Entladungsraumes liegende Heizwicklungen l ersetzt ist. Beide Spulen L sind seitlich im Entladungsrohr angebracht und über den Leiter k mit Hilfe zweier besonderer Durchführungen m außerhalb des Entladungsrohres kurzgeschlossen.In Fig. 2, another embodiment of the invention is shown, in which the heating coil 1 is separated from the actual discharge space by two Heating coils l is replaced. Both coils L are attached laterally in the discharge tube and over the conductor k with the help of two special bushings m outside the Discharge tube short-circuited.

Mit wenigen unwichtigen Änderungen läßt sich die geschilderte Erfindung auch auf die Zündung von ein- oder mehrphasigen Quecksilberdampfgleichrichtern anwenden.With a few unimportant changes, the described invention can be also apply to the ignition of single or multi-phase mercury vapor rectifiers.

Gegenüber dem Bekannten bietet die Quecksilberdampflampe nach der Erfindung den Vorteil einer bequemen vollautomatischen Handhabung ohne besondere verteuernde Hilfsapparaturen; obwohl sie nach dem Verdrängungsprinzip arbeitet, ist sie in allseitig geschlossener - Form ausführbar und vermeidet die Gefahren von Gesundheitsschädigungen. Weiterhin gewährt die Verwendung schwer schmelzbarer Materialien als Heizdraht und Elektrodenmaterial in Verbindung -mit der Anordnung des Hilfsleiters zwischen den flüssigen Elektroden eine dauernde Betriebssicherheit und lange Lebensdauer. Das Anwendungsgebiet betrifft alle bisher bekanntgewordenen Ouecksilberdampflampen, Quecksilberdampf-Klein- und Großgleichrichter.Compared to the familiar, the mercury vapor lamp offers after the Invention has the advantage of convenient, fully automatic handling without special expensive auxiliary equipment; although it works on the principle of displacement, it can be executed in an all-round closed form and avoids the dangers of health damage. Furthermore, the use of hard-to-melt ones allows Materials as heating wire and electrode material in connection with the arrangement of the auxiliary conductor between the liquid electrodes ensures permanent operational reliability and long life. The area of application affects everyone that has become known so far Mercury vapor lamps, small and large mercury vapor rectifiers.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Gas-filled mercury vapor lamp, its electrodes stand in conductive connection with each other before ignition and in one certain Resistance having, difficult to melt auxiliary conductor is arranged to Igniting the lamp is heated by the passage of current, which also causes the gas filling heated and due to the expansion caused by this, the mercury in this provided storage vessels is pushed, «characterized in that the auxiliary conductor placed between the mercury electrodes and with thickened ends in the Electrodes immersed.

2. Gas-filled mercury vapor lamp according to claim i, characterized characterized in that the auxiliary conductor is connected to one another in two outside the lamp Sections is divided.

3. Gas-filled mercury vapor lamp according to claim i or 2, characterized by such a dimensioning of the auxiliary conductor that he at Apply the operating voltage only to a voltage below the emission temperature Temperature is heated.