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Einrichtung zum Betrieb von Temperaturstrahlern, insbesondere Glühdrähten,
im Innern von elektrischen Hochdruckentladungslampen Es ist bekannt, für medizinische
Zwecke gleichzeitig Bestrahlungen mit Temperaturstrahlern, insbesondere Glühlampen,
und mit OOuecksilberhochdruckröhren vorzunehmen. Dieses Verfahren bietet den Vorteil,
daß die physiologische Wirkung der ultravioletten Strahlen durch die Wirkung der
roten und ultraroten Strahlen ergänzt wird. Es hat sich besonders eine Strahlungseinrichtung
bewährt, bei der ein Glühdraht und ein Quecksilberhochdruckbogen in einem gemeinsamen
Entladungsgefäß betrieben werden. Da in einem solchen Gefäß in eingebranntem Zustand
ein verhältnismäßig hoher Druck des Quecksilberdampfes herrscht, kann der Glühdraht
(wie in gasgefüllten Lampen) besonders hocherhitzt werden, ohne daß eine Verdampfung
des Glühdrahtes merklich wird, so daß sich eine günstige Strahlungsausbeute ergibt.
Bei Ouecksilberhochdruckröhren ist jedoch der Dampfdruck des Quecksilbers nach dem
Zünden wie auch der Druck des als Zündhilfe zugesetzten Edelgases sehr gering, so
daß während der Einbrennzeit die Gefahr besteht, daß der Glühdraht merklich verdampft
und somit die Gefäßwandungen schwärzt.
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Diese Nachteile werden bei der Einrichtung zum Betrieb von Temperaturstrahlern,
insbesondere Glühdrähten, im Innern von solchen elektrischen Hochdruckentladungslarnpen,
deren Betriebsdaten sich während des Einbrennens verändern, erfindungsgemäß dadurch
vermieden, daß. zum Betrieb des Temperaturstrahlers, insbesondere des Glühdrahtes,
im Innern von Entladungslampen, deren Betriebsdaten sich während des Einbrennens
verändern, die erforderliche Spannung zu einem Teil in an sich bekannter Weise einer
Spannungsquelle entnommen wird, deren Spannung von den Betriebsdaten der Entladungslampe
unabhängig ist, und zum anderen Teil einer Spannungsquelle, deren Spannung von den
Betriebsdaten der Entladungslampe abhängig ist. Auf diese Weise kann erreicht werden,
daß sich während des Einbrennens die Belastung des Glühdrahtes selbsttätig allmählich
so erhöht, daß sie jederzeit gerade so hoch ist, wie sie mit Rücksicht auf den herrschenden
Dampfdruck sein darf.
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Die Abb. r bis 3 zeigen in zum Teil schematischer Darstellung Ausführungsbeispiele
der Erfindung. Abb. q. gibt eine besondere zweckmäßige Hilfseinrichtung zur Inbetriebnahme
der Einrichtung wieder. Die OOuecksilberhochdruckröhre r, die an die Klemmen 3 eines
elektrischen Netzes über
einem Streufeldtransformator 2 angeschlossen
ist, besitzt zwei Elektroden für den Ouecksilberlichtbogen und einen Glühdraht 6,
der als Temperaturstrahler dient. Die Primärwicklung 4 ist in diesem Beispiel von
der Sekundärwicklung 5 galvanisch getrennt. Unter Umständen ist es jedoch vorteilhafter,
wenn die beiden Wicklungen einen gemeinsamen Teil besitzen. Wenn der Lichtbogenstrom
durch einen zusätzlichen Widerstand begrenzt wird, kann an Stelle eines Streufeldtransformators
ein Transformator mit geringer Streuung verwendet werden.
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Als Spannungsquelle für den Glühdraht 6 dient erfindungsgemäß erstens
die Wicklung 7, die so eng mit der Primärwicklung 4 gekoppelt ist, daß sie eine
Spannung liefert, deren Größe von der Belastung des Streufeldtransformators 2 durch
den Lichtbogen in i praktisch unabhängig ist. Würde der Glühdraht 6 allein mit dieser
Spannungsquelle betrieben, so würde die hohe Endbelastung des Glühdrahtes schon
kurze Zeit nach dem Zünden der Röhre erreicht werden. Da zu dieser Zeit der Dampfdruck
noch niedrig ist, würde der Glühdraht durch die starke Zerstäubung bald zerstört
und die Gefäßwand mit einem die Strahlung absorbierenden Überzug versehen werden.
Diese Nachteile werden bei der Einrichtung gemäß der Erfindung dadurch vermieden,
daß für den Glühdraht noch eine zweite Stromquelle, nämlich die Sekundärwicklung
io des Transformators 8, vorgesehen ist, dessen Primärwicklung 9 vom Brennerstrom
durchflossen wird. Die Reihenschaltung der beiden Wicklungen 7 und io wird so vorgenommen,
daß bei hohem Brennerstrom ein niedriger Glühdrahtstrom fließt. Die elektromotorischen
Kräfte der beiden Wicklungen müssen somit gegeneinandergeschaltet werden.
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Bei dem in Abb. i dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Spannungsquelle
7, die eine von den Betriebsdaten des Lichtbogens unabhängige Spannung liefert,
der Spannungsquelle 8 entgegengeschaltet, deren Primärwicklung 9 vom Strom des Lichtbogens
durchflossenwirdund die dahereinevon dem Lichtbogenstrom (=Brennerstrom) abhängige
Spannung liefert. Beim Zünden des Lichtbogens ist der Brennerstrom groß. Die von
der Sekundärwicklung io des Transformators 8 gelieferte Spannung bewirkt also während
der Einbrennzeit eine Verminderung der Glühdrahtspannung. Mit zunehmender Erwärmung
des Brenners nimmt der Dampfdruck und damit die Lichtbogenspannung (= Brennerspannung)
zu und der Brennerstrom ab. Infolgedessen vermindert sich auch die von der Wicklung
io erzeugte Spannung. Die Glühdrahtbelastung und damit die Temperatur des Glühdrahtes
nimmt daher mit steigendem Dampfdruck zu und erreicht am Ende der Einbrennzeit ihren
höchsten Wert.
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Die praktisch auftretende Änderung der Glühdrahtbelastung ist verhältnismäßig
groß, wie das folgende Beispiel zeigt. Nach der Zündung des Lichtbogens betrage
die Brennerspannung beispielsweise etwa 2o bis 3o V. Der Brennerstrom ist infolgedessen
groß, und die Spannung der Sekundärwicklung io des Transformators 8 möge beispielsweise
12 V betragen. Die Schaltung ist so getroffen, daß diese Spannung der Spannung der
Wicklung 7 entgegenwirkt. Wenn diese beispielsweise 2o V beträgt, so beträgt die
Glühdrahtspannung etwa 2o - 12 = 8 V. Wenige Minuten nach dem Zünden ist der Quecksilberdampfdruck
auf seinem betriebsmäßigen Wert von mindestens i Atm. gestiegen. Die Brennerspannung
steigt ebenfalls, der Brennerstrom nimmt infolgedessen stark ab. Die Spannung der
Sekundärwicklung io beträgt in diesem Betriebszustand nur noch etwa 6 V. Das hat
zur Folge, daß die Spannung am Glühdraht auf 2o - 6 = 14 V steigt. Durch entsprechende
Wahl der Wicklungen 7 und io bzw. der Übersetzungsverhältnisse kann auch jede andere
Belastung des Glühdrahtes während der Einbrennzeit bzw. im Betrieb erzielt werden.
Unter Umständen ist es zweckmäßig, Anzapfungen oder andere Mittel zur Änderung der
an den Wicklungen auftretenden Spannungen vorzusehen, um der resultierenden Glühdrahtspannung
auch nach dem Auswechseln der Entladungsröhre i durch eine Entladungsröhre mit anderer
Kennlinie bzw. anderen thermischen Eigenschaften einen günstigen Wert geben zu können.
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Bei der in Abb.2 dargestellten Ausführungsform wird der Glühdraht
erstens von der mit der Primärwicklung 4 gekoppelten Wicklung 7 und zweitens von
der mit der Sekundärwicklung 5 des Streutransfomators 2 gekoppelten.Wicklung ig
gespeist. Die Anordnung ist so getroffen, daß die der Brennerspannung etwa proportionale
Spannung der Wicklung ig im gleichen Sinne wirkt wie die Spannung der Wicklung 7.
Auf diese Weise wird erreicht, daß die am Glühdraht 6 auftretende Spannung nach
dem Zünden und während des Einbrennvorganges niedriger ist als während des Betriebes
in eingebranntem Zustand. Auch in diesem Fall kann durch geeignete Wahl der Wicklungen
7 und i9 bzw. der Übersetzungsverhältnisse und der Kopplungen eine Anpassung der
Glühdrahtspannung an die Darnpfdruckverhältnisse in der Entladungsröhre erzielt
werden.
Es ist im allgemeinen nicht zweckmäßig, die Wicklungen i9
allein zur Speisung des Glühdrahtes zu benutzen, da in diesem Falle die Belastung
des Glühdrahtes während der Einbrennzeit besonders niedrig ist. Es b;-steht sonst
die Gefahr, daß sich in der seitlichen Ausbuchtung, in der der Glühdraht zum Schutz
gegen den Lichtbogen untergebracht ist, ein so wesentlicher Teil des Ouecksilbers
niederschlägt, daß die Ausbildung des erforderlichen hohen Dampfdruckes sehr verzögert,
wenn nicht sogar verhindert wird. Wenn jedoch der Glühdraht während des Einbrennens
ebenfalls glüht, so steigt der Dampfdruck in der Entladungsröhre bedeutend schneller,
der Einbrennvorgang kann dadurch erheblich abgekürzt werden. Es ist aus diesem Grunde
zweckmäßig, während des Einbrennvorganges eine etwas höhere Belastung des Glühdrahtes
zuzulassen, als sie mit Rücksicht auf den Dampfdruck sein dürfte.
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Die von den Betriebsdaten der Entladungsröhre abhängige Spannungsquelle
für den Glühdraht kann wie in den dargestellten Ausführungsbeispielen durch eine
elektromagnetische Kopplung mit dem Brennerkreis ihre Energie erhalten. Unter Umständen
ist es jedoch vorteilhafter, diese Spannungsquelle durch eine Regeleinrichtung,
beispielsweise ein elektromagnetisches oder thermisches Relais, in Abhängigkeit
von den Betriebsdaten des Brenners, vorzugsweise seines Stromes, seiner Spannung
oder seiner Temperatur zu steuern. Auf diese Weise kann eine kontinuierliche oder
stufenweise Regelung der Glühdrahtspannung in Abhängigkeit von den Betriebsdaten
der Entladungsröhre erzielt werden.
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Die in den Abb. i und 2 dargestellten Einrichtungen werden vorteilhaft
durch, die in den Abb.3 und q. als Ausführungsbeispiel dargestellten Einrichtungen
ergänzt. Bei den in Abb. i und 2 dargestellten Einrichtungen besteht nämlich für
den Fall, daß der Lichtbogen in i erlischt, die Schwierigkeit, daß in der Wicklung
io praktisch keine bzw. in der Wicklung ig eine zu hohe Spannung induziert wird,
so daß der Glühdraht 6 in beiden Fällen unzulässig hoch belastet wird. Es ist deshalb
zweckmäßig, einen selbsttätigen Schalter vbrzusehen, der beim Erlöschen des Brenners
den Glühdrahtkreis stromlos macht. Bei dem in Abb.3 därgestellten Ausführungsbeispiel
ist zu diesem Zweck ein Relais vorgesehen, dessen Kontakt i i in der Zuleitung zur
Priinärwicklung 4 liegt und dessen Stromspule 12 vom Lichtbogenstrom durchflossen
wird. Beim Erlöschen des Lichtbogens wird der Primärstromkreis unterbrochen und
dadurch auch der Glühdraht stromlos gemacht. An Stelle der Stromspule 12 kann auch
eine Relaisspule parallel zum Brenner i vorgesehen werden, die so abgestimmt ist,
daß der Kontakt i i sich öffnet, sobald infolge Erlöschen des Brenners die volle
Netzspannung am Relais liegt. Die erstgenannte Schaltung ist jedoch einfacher, da
eine genaue Einstellung auf den Betriebswert nicht erforderlich ist. Zur Inbetriebnahme
wird der Kontakt ii vorübergehend geschlossen. Dieser bleibt jedoch nur dann geschlossen,
wenn die Relaisspule 12 erregt ist, d. h. wenn Strom im Brennerkreis fließt. Es
muß jedoch damit gerechnet werden, daß der Brenner nicht sofort zündet und daß infolgedessen
der Kontakt i i des Relais sogleich wieder geöffnet wird. Dieser Nachteil kann vermieden
werden, wenn der Brenner zunächst kurzgeschlossen und dann von Hand der Kontakt
i i geschlossen wird. Es fließt dann ein Strom in der Relaisspule 12, die den Kontakt
i i weiterhin geschlossen hält. Es wird ferner in der Wicklung i9 nur eine geringe
Spannung induziert, so daß entsprechend dem in Abb. 2 beschriebenen Beispiel der
Glühdraht mit herabgesetzter Belastung zu glühen beginnt. Beim Aufheben des Kurzschlusses
setzt die Entladung ein, da durch den Glühdraht erhebliche Mengen von Glühelektronen
in den Entladungsraum gebracht werden und deshalb die Entladungsröhre auch unter
erschwerten Bedingungen sicher zündet.
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Der Schalter 13, mit dem die Röhre kurzgeschlossen wird, kann mit
Vorteil mit dein Kontakt i i mechanisch so. gekuppelt werden, daß beim Einschalten
zunächst der Kontakt 13 und beim weiteren Bewegen der Einschaltvorrichtung der Kontakt
i i geschlossen wird. Beim Loslassen der Einschaltvorrichtung wird der Kontakt
13 geöffnet. Der Kontakt i i bleibt dann geschlossen, falls die Entladungsröhre,
wie beschrieben, zündet.
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Ein Ausführungsbeispiel für eine solche Einschaltvorrichtung ist in
zum Teil schematischer Darstellung in Abb. .4 wiedergegeben. Durch Drücken auf den
Knopf 14 wird zunächst der Kontakt 13 geschlossen und das linke Ende des
Hebels 15 so weit gehoben, bis der Anker 16 ganz in das Innere der Magnetspule 17
gebracht ist. Gleichzeitig wird über den Hebel 18 der Kontakt ii geschlossen,
so daß der zur Erregung der Relaisspule i2 erforderliche Strom fließt. Der Anker
wird daher in der gehobenen Stellung festgehalten, und der Kontakt i i bleibt so
lange geschlossen, wie die Magnetspule vom Strom durchflossen wird. Wenn daher nach
dem Öffnen des Kontaktes 13 der Brenner nicht zündet oder nach dem Zünden
wieder erlischt, fällt der. Anker 16 durch sein eigenes Gewicht oder unter
dem Einfluß einer rückführenden
Federkraft in die Ruhestellung
zurück, in der der Kontakt i i geöffnet ist. Kurze Zeit nach dem Ausbleiben des
Brennerstromes wird daher der Glühdraht stromlos.