DE837572C - Lichtbogenentladungsvorrichtung - Google Patents

Lichtbogenentladungsvorrichtung

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DE837572C
DE837572C DEW3103A DEW0003103A DE837572C DE 837572 C DE837572 C DE 837572C DE W3103 A DEW3103 A DE W3103A DE W0003103 A DEW0003103 A DE W0003103A DE 837572 C DE837572 C DE 837572C
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DE
Germany
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arc
electrodes
metal
zirconium
lamp
Prior art date
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Expired
Application number
DEW3103A
Other languages
English (en)
Inventor
William Donald Buckingham
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Western Union Telegraph Co
Original Assignee
Western Union Telegraph Co
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Filing date
Publication date
Application filed by Western Union Telegraph Co filed Critical Western Union Telegraph Co
Application granted granted Critical
Publication of DE837572C publication Critical patent/DE837572C/de
Expired legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B31/00Electric arc lamps
    • H05B31/02Details
    • H05B31/06Electrodes
    • H05B31/065Electrodes for flame arc lamps

Landscapes

  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)

Description

  • Lichtbogenentladungsvorrichtung
    Die Erfindung bezieht sich ganz allgemein auf
    Vorrichtungen mit elektrischen Bogenentladungen,
    wie Bogenl@iinl>en, Gleichrichter u. dgl., die mit einer
    zu einem Lichtbogen -erdichteten Entladung im
    Gegensatz zu einer unter vermindertem Druck ver-
    laufeiiden difiusen oder Glimmentliadung arbeiten.
    Die Erfiirdung betrifft insbesondere eine verbesserte
    13ogenlanipe, in welcher das aktive Kathoden-
    material im wesentlichen aus Zirkonium und/oder
    flafnium uiid/ocfer deren Verbindungen besteht, die
    sich besonders für den Betrieb in freier Luft eignet.
    In l3ogenentladungs@-orrichtungen nach einem
    früheren \-orsclilage der Erfinderin konnte die
    Anode atis einem geeigneten Stoff, und zwar Metall
    oder Legierung bestehen, der die auf ihm entwickelte
    Wärme zerstreuen kann, ohne so heiß zu werden,
    d416 er verdampft oder irgendeine beträchtliche
    Strahlung infolge seiner eigenen Glut aussende; Wolfram, Tantal und Molybdän wurden wegen ihrer hohen Schmelzpunkte benutzt, vorzugsweise Molybdän. Die Kathode einer solchen Lampe besitzt gewöhnlich einen Träger für das aktive Kathodenmaterial in Form eines Drahtes oder Röhrrchens aus einem metallischen Stoff hohen Schmelzpunktes und guter elektrischer und thermischer Leitfähigkeit, z. B. Tantal, Wolfram, Molybdän u. dgl. Ein Ende des Trägeres enthält das aktive Kathodenmnaterial, das zwei aneinanderliegende Schichten aufweist, die untere Schicht besteht aus einer Metallverbindung, die einen weit höher gelegenen Schmelzpunkt hat als ihr Metallbestandteil. Dieses Mietall sendket bei seiner sehr hohen Arbeitstemperatur in der Vorrichtung reichlich Elektronen aus, bei tieferen Temperaturen aber zu wenig Elektronen, um einen Lichtbogen hoher Stromdichte unterhalten zu können; dies wird erst möglich, wenn das Metall Glühtemperaturen erreicht, die hinreichend über <lein Schmelzpunkt des in der Verbindung enthaltenen Metalls liegen. Als diese metallische Ver-1>indungwurden vorzugsweise Zirkoniumoxyd oder Hafnitunoxyd verwendet.
  • Bei Verwendung von beispielsweise Zirkonoxyd wurde (las Oxydpulver gewöhnlich in eine Höhlung des Kathodenkörpers gefüllt, das Ganze in eine Gl'astimhüllun.g gesetzt, die zugleich als Lampenglas (Bienen konnte, diese Umhüllung ausgepumpt und die Umhüllung und die Elektrodenanordnung zum "Zwecke der Entgasung erhitzt; danach wurde die Umhüllung mit einem Gas, vorzugsweise Argon, gefüllt, das das Elektrodenmaterial nicht angreift, und die Kathode formiert durch Zünden eines Bogens zwisch,-n der Anode und dem Oxyd, um diie Temperatur auf der Oberfläche des Oxyds auf etwa 3000° C zii erhöhen. Das geschmolzene Oxyd floß über die Oberfläche, verband sich mit der inneren Seite des Metallkörpers und bildete so eine glatte, glasige Oberfläche auf dem Ende des Kathodenmaterials.
  • In geschmolzenem Zustand und unter dem starken Ionenbest@buß in dem Bogen wurde etwas Zirkonoxyd' reduziert oder zu metallischem Zirkonium zersetzt; es bildete eine sehr dünne geschmolzene Schicht dieses Metalls über der Kathodenoberfläche. Metallisches Zirkonium hat eine bessere Elektroneneniission bei hohen Temperaturen als das Oxyd', und es hat auch einen tieferen Schmelzpunkt; infolgedessen sinkt, sobald die dünne Oberflächenschicht aus metallischem Zirkonium gebildet ist, die Temperatur der Kathode ein wenig, die darunterlegende Oxydschicht wird fest und trägt die dünne Schicht geschmolzenen Metalls auf ihrer Oberfläche. Diese dünne Schicht geschmolzenen Metalls ist die Hauptduelle der sichtbaren Strahlung derLampe. Diese bei der Herstellung gebildete Schicht muß beim jedesnialigen Wiederzünden der Lampe erneut erhii@tzt und glühend gemacht werden. Sie ,ist so dünn, daß die Oberflächenspannung sie auf der Oxydunterlage festhält, so daß die Lampe in jeder Lage gebrannt werden kann.
  • Soweit es möglich ist, die Dicke der aktiven Oberflächenschicht zu bestimmen, ist bekannt, daß sie von (fier Größenordnung einiger Moleküle ist, wenn sie zum ersten Male gebildet wird; und wenn es gelingt, diese Schicht auch im Betrieb sehr dünn zu halten, bildet sie eine viel wirksamere Lichtquelle, weil die Lichtleistung pro Watt sehr viel größer (ist. In der bisherigen Bauweise wurde bei der Reduktion des Zirkon- oder Hafniumoxyds an der Oberfläche Sauerstoff frei, und ein wesentlicher Teil des frei werdenden Sauerstoffes verband sich mit dem Molybdän, Tantal, Wolfram oder anderen oxydierharen Stoffen der Anoden- und Kathod,engebil-d@. Da (las Metall dieser Elektroden den an der Oberfläche der Kathode frei werdenden Sauerstoff aufnahm, setzte sich die Reduktion des darunterliegenden Oxyds durch die Oxydschicht hindurch fort, wenn die Lampe benutzt wurde, und bildete eine zunehmend dicker werdende Schicht oder Kappe aus dem Grundmetall. Infolge der dickeren Metatlschcht wurde der Wärmeisolierwert des daruntenliegefden Gebil&s herabgesetzt, und die Metallschicht ergab eine größere seitliche Wärmeleitfähigkeit in Richtung auf die Seitenwand' des Kathodenröhrchens, so daß bei gleicher zugeführter Wattleistung die Fläche des hocherhitzten, leuchtenden Fleckes auf der Oberfläc'he kleiner wurde.
  • In einer Ausführungsform des früheren Vorschlages der Erfinderin wurde ein Gleichgewichtszustand zwischen der darunterliegenden Oxydschicht und der Oberflächenschicht im wesentlichen dadurch aufrechterhalten, daß der an der Oberfläche frei werdende Sauerstoff nicht entzogen oder daß Sauerstoff aus einer anderen Quelle, z. B. der umgebenden Luft, bereitgestellt wurde, um sich mit dem metallischen Zirkonium oder Hafnium auf der Oberfläche zu verbinden und damit die fortschreitende Reduktion des darunterliegenden Oxyds zu verhindern. Die umkehrbare Reaktion zwischen dem Metall und dem freien Sauerstoff gestattete auf diese Weise im wesentlichen ein Gleichgewicht zu halten zwischen der Reduktion des unter der Oberfläche liegenden Oxyds und der Oxydation dies Metalls auf der Oberfläche, so daß die dünne Schicht sehr heißen Zirkoniums oder Hafniums nicht ständig an Dicke zunahm und das darunterliegende Oxyd reduzierte. Dieses Sauerstoffgleichgewicht wurde durch die Sicherstellung einer ständigen freien Sauerstoffmenge an der Kathodenoberfläche aufrechterhalten, die sich mit jenen freien Zi!rkonium-oder Hafniumatomen verbinden kann, die genügend Energie aufgenommen haben, um die Kathod'enober-
    fläche zu verlassen, und sich daher in dem Lichtbo»-
    in unmittelbarer Nähe der Kathod'enoberfläefi-
    e-
    finden, und die sich auch mit der lioehet
    dünnen Metallschicht auf der aktiven OberWche
    verbinden kann; letzteres wird dadurch etieiatitert,
    daß die Anode und der Kathodenkörper äftrs einem
    Metall oder einer Legierung hergestellt sin,,',dß@e bei
    der Betriebstemperatur der Lampe keine westre'
    Neigung zu fortschreitender Oxydation zeigei@"J' a'""
    durch wird es möglich, die Bogenlampe in frei"`°
    Luft zu brennen, weil in der Luft genügend Sauerstoff vorhanden ist, der sich mi;t den freien Atomen und der aktiven Oberflächenschicht dies Metalls verbinden kann, denn das hocherhitzte Zirkonium bzw. Hafnium haben eine hohe chemische Affinität zu dem Sauerstoff.
  • Z:irkonoxyd oder Hafniumoxyd wurde vorzugsweise als Füllstoff für die Kathodengebilde in der Lichtbogenvorrichtung benutzt. Diese Oxyde sind aber Elektrizitäts.lei:ter erst bei Erhitzung zu dunkler Rotglut oder höherer Temperatur. Daher war es oft schwierig, einen Bogen zwischen derartigen Elektroden zu zünden, solange sie kalt waren, selbst wenn zur Zündung ein von einem Vakuumschalter und einer Drossel gelieferter Hochspannungsstoß verwendet wurde. Bei dieser Verwendung von Oxyd in den Elektroden mußte der Bogen gewöhn1ich zuerst an den äußeren Metällröhrchen gezündet werden, damit die Hitze dieses Bogens dann das Oxyd auf eine Temperatur brachte, bei der e@ leitend
    ward;, so da13 der Bogen dann auf die Oxydober-
    Häch(@ übei-geli(#ii konlite. 1?s wurde versucht, dem
    Oxyd aridere Stotte beizufügen, um es ini kalten
    Zustand so leitf:iliig zu machen, daß der Bogen beim
    1?insrlialtcn der Lanilic unmittelbar an (Ie@ni Oxyd
    gezündet werden l:minte, tind es wurden zahlreiche
    Stoffe, tvie Kolile, harborund und andere ellektrisch
    leitende Sti)tre, die liolie Temperaturen aushalten,
    nfit der Oxvdfitlltilrg gemischt, um zu versuchen, sie
    in kaltem Zustand leinreichend leitfähig zu machen.
    f )fiese Stotte ])rannten aber entweder rasch aus der
    \lischting Merans oder vergifteten das Oxyd so, daß
    es (]eil normalen Lichtbogen nicht mehr unterhielt.
    1,-in,- andere Schwierigkeit bei der Verwendung des
    Oxyds als Füllstoff war die unzureichende Bindung
    zwischen diesem und dem iitißeren Röhrchen; es kam
    ini Betrieb gelegentlich vor, daß die geschmolzene
    ()xy(lperle, die sich am Fn(Ie der 1?lektrode gebildet
    Hatte, \viileren(1 des Brennens des Bogens abfiel.
    Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist
    ein Lichtbogeligerüt der beschriebenen Art mit einer
    1?lektro<lenliau weise, bei der die aufgezählten un-
    erwünschten Erscheinungen vermieden werden, und
    bei der (las Geriet besonders zum Betrieb in freier
    Luft getigliet ist.
    Ein weiterer l?rfindungsgegenstand' ist ein Licht-
    1)ogcliger:it der beschriebenen Art, bei' dem eine
    äußerst dünne aktive Schicht emittierenden Stoffes
    auf der aktiven Kathodenoberfläche während langer
    Betriebszeit der Lainpe aufrechterhalten wird, wo
    also finit einer fortschreitenden Reduktion der Oxyd-
    fiillung nicht länger gerechnet werden muß.
    Ein weiterer Erfindungsgegenstand ist ein Licht-
    bogengerät, das in der freien Luft betrieben werden
    kann und äußerste Helligkeit nicht nur am Anfang
    der Lebensdauer, sondern während der ganzen
    Lebensdauer der Lampe aufweist.
    Ein weiterer Erfindungsgegenstand ist ein Ver-
    fahren, dein Füllstoa der Elektrode von Anfang an
    von (lein Grundnietal'1 zuzusetzen, das die dünne
    aktive Oberflächenschicht bildet, und bei dem die
    ahtive0l).erflächeiiscliicht trotzdem von einer dünnen
    darunterliegen(len Oxydschicht des Metalls getragen
    wird, und bei (lern eine fortschreitende Oxydation
    des Grundmetalls unter der Oxydscliiclit
    oder verringert ist.
    Ein wciterer Erfindungsgegenstand ist die An-
    bringung geeigneter -Mittel zur selbsttätigen Rege-
    lung und Aufrechterhaltung einer bestimmten Lage
    (res Bogens zwischen den Elektroden.
    Ein weiterer Erfindungsgegenstand ist eine ver-
    besserte Vorrichtung zur selbsttätigen Wahl und
    Aufrechterhaltung eines geeigneten Abstandes
    zwischen den einander zugekehrten Endren der Elek-
    troden des l.iclitliogetigerätes.
    \\'cit:re 1?rtin(lungsgegetistände und Vorteile der
    1?rtincluiig gele-ii aus der folgenden genauen
    Beschreibung einzelner charakteristischer Atts-
    führungsformeil 1;:rvor, die durch folgende Zeicb-
    nungen erläutert werden:
    Gig. i ist eine Seitenansicht einer Hochbelastbaren
    Wechsclstromb ogenlamlr:, die in freier Luft be-
    trichen werden kann und die Erfindungsmerkmale
    aufweist; die Anordnung enthält zwei Elektroden,
    die sich auf einer gemeinsamen waagerechten Achse
    gegenüberstehen und Vorrichtungen besitzen, die sie
    uni diese Achse drehen, sowie Vorrichtungen, die
    selbsttätig den richteigen Abstand zwischen beiden
    während (res Betriebes aufrechterihalten.
    Fig. 2 ist eine Seitenansicht einer Hochleistungs-
    freiluftbogenlarnpe, deren Elektroden ungefähr
    rechtwinklig zueinander stehen und die geeignete
    niagn-tisclie Vorrichtungen für die selbsttätige
    lzegclung der Lage des Lichtbogens und Vorrich-
    tungen zur selbsttätigen Einstellung der Elektroden
    auf richtigen Abstand besitzt.
    Fig. 3 ist eine Tei'liansicht der magnetischen Vor-
    richtung zur Regelung der Lage des Lichtbogens,
    von der Schnittlinie 3-3 der Fig. 2 gesehen.
    Fig..I zeigt bestimmte Einzefheiten des Elek-
    trodenaufbaues und die Einrichtungen 'zur erleich-
    terten Heraustrahme der Elektroden aus ihren
    Fassungen.
    Fig. 5 ist eine vergrößerte Teilansicht des Elek-
    trodengebildes, die die aktive Oberflächenschicht
    und ihre Verbindung mit dem Ende der metallischen
    Kathodenfassuirg zeigt.
    Fig. 6 ist ein Längsschnitt der Elektrode gemäß
    Fig. S, der den inneren Aufbau erkennen läSt.
    Fig. 7 zeigt einen elektrischen Stromkreis zum
    Betrieb einer Wechselstrom'lampe mit den Vorrich-
    tungen zur selbsttätigen Regierung der Lage des
    Lichtbogens.
    Fig. 8 zeigt einen Stromkreis zum Betrieb einer
    Wechselstromlampe mit Vorrichtungen zur selbst-
    tätigen Aufrechterhaltung des richtigen Abstandes
    zwischen den Elektrodirn zusätzlich zu den Vorrieb
    tungen zur selbsttätigen Regelung der Lage dies
    Lichtbogens.
    Fig. 9 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform
    der Vorrichtung zur Regelung der Lage dies Licht-
    bogens bei Wechselstromlampen sowie eine hrand-
    betrielone Einrichtung zur Einstellung des nichtigen
    Elektrodenabstan:des.
    Fig. io zeigt einen elektrischen Stromkreis zur
    Regelung der Lage des Bogens nach die) @in Fig. 9
    gezeigten Art, sowie einen abgeänderten Einschalt-
    und Betriet)sstromkreis für die Lampe.
    Fig. i i zeigt einen Stromkreis für selbsttätige
    Regelung der Lage des Lichtbogens in einer Gleich-
    stromlampe, welche die Erfindungsmerkmale auf-
    weist, sowie den Einschult- und den Betriebsstrom-
    kreis dieser Lampe.
    Fig. i der Zeichnungen zeigt eine für Hoch
    Leistungslampen, wie Flutlichtl'ampen, Scheinwerfer
    u. dgl. geeignete Bauweise, die in freier Luft brennet
    und aus einer Wechselstromquelle gespeist wird. Die
    Lampe ,enthält zwei Elektroden 12, die von gleicher
    Bauweise .sein können und abwechselnd als Anode
    und Kathode während jedes Wechsels des Wechsel-
    stroms arbeiten, die) die übliche Spannung und
    Frequenz haben kann. In der vorliegenden Aus-
    führungsform sind die Elektrodirn auf einer gemein-
    samen waagerechten Achse einander giegenüber an-
    geordn:t. pede der Elektroden 12 besteht aus einer
    ini allgeinein°n zylindrischen 1\hetallröhre oder
    Hülse 14, die gemäß Fig. ¢ an einem Ende geschlossen und mit dem Elektrodenmaterial 15 gefüllt ist, wobei die dünne aktive Oberflächenschicht des Elektrodenmaterials am offenen Ende der Röhre bei 16 angedeutet ist. Die Hülse 14 kann einen kegelförmigen oder verjüngten Ansatz i4° haben, der von einer konischen Bohrung des metallischen Elektrodenhalters 18 mit festem Sitz aufgenommen wird. Ein Querschlitz i9 im Körper des Elektrodenhaliters gestattet, mit einem keilförnnigen Werkzeug w die Elektrode aus dem Halter zu entfernen, wenn eine neue Elektrode eingesetzt werden soll oder ruß. Jede Elektrode kann die hier beschriebene Länge haben, z. B. mehrere Zoll bei großen Lampen, um beim Abbrennen des aktiven Endes der Elektrode nachgeschoben werden zu können, weil diese unter der Wirkung des Hochleistungsbogens langsam abbrennt. ' Fig. 5 und 6 sind stark vergrößerte Teilansichten einer der Elektroden 12. Die Elektrode besteht aus einem röhrenförmigen Metallkörper 14, der im Innern den Keim 15 aus Kathodenmaterial enthält. Bei den ersten Versuchselektroden dieser Art wurde für den Körper 14 Platin verwendet, weil es Rotglut in freier Luft ertragen kann, ohne zu verbrennen. Platin ist jedoch für den täglichen Gebrauch zu teuer, und so wurde eine Vielzahl anderer Metalle als Ersatz erprobt, darunter rostfreier Stahl und viele andere Legierungen, die im wesentlichen keine Neigung zu fortschreibender Oxydation zeigen. Platin, Palladium und Nickel erwiesen sich günstig, und aus dieser Gruppe hat sich Nickel als dies praktischste gezeigt, weil es wenig kostet und leicht verarbeitbar ist. Wenn Nickel bei hohen Temperaturen Sauerstoff ausgesetzt ist, so oxydiert es sehr langsam, und die erste dünne Oxydschicht auf seiner Oberfläche wirkt als ein Schutzüberzug, der eine weitere Oxydation verzögert.
  • Als Füllstoff wurde zunähst Zirkonmetal'lpulver in die Nickelröhre unter starkem Druck eingepreßt und dann bei, heller Rotglut in einer Argon- oder Stickstoffatmosphäre gesintert. Es wurde erwartet, d aß der feste Kern aus Zirkonmetall nach diesem Herstellungsverfahren so dicht mit der Nickel-röhre verbunden sein würde, daß beim Betrieb der Lampe nur das freie Ende des Zirkoniums oxydieren würde und daß, wenn die Oxydschichtkappe dünn genug sein würde, der Zündfunkedurch sie auf das darunterliegende Zirkonmetall übergehen würde zwecks leichter Zündung der Lampe. Beim erstenmal zündeten diesle Elektroden leicht, aber nach einigen Brennstunden hätte sich das ganze Ziirkoniummetall allmählich in Oxyd verwandelt, und die Elektroden waren nicht besser als gleichartige, die von vornherein mit Oxyd gefüllt waren.
  • Es ist festgestellt worden, daß bei Mischung des Zirkonmetallpulvers mit einem Stoff, der mixt Ausnahme des aktiven Endes des Zirkoniumkerns alles vor Oxydation schützt, die fortschreitende Oxydation des Zirkonmetalls unter der Oxydschicht verhindert werden kann. Pulverisiertes Nickel im Verhältnis von ungefähr einem Teil Nickel auf drei Teile Zirkonmetallpulver erwies sich als eine Mischung, die nicht durch ihr ganzes Innere hindurch fortschreitend oxydiert, wie es das reine Zirkonium tat. Auf diesen Elektroden bildet sich eine nur dünne Kappe aus Zirkoniumoxyd 17, Fig.6, am aktiven Ende, und die darunterliegende leitende Nickel-Zirkonium-Mischung 15 erleichtert die Zündung der Lampen. Die Zirkoniumoxydkappen verbinden sich gut sowohl mit der Nickelröhre 14 als der darunberliegenden Metallmischung, die Elektroden mit der Ziirkonium-Nickel-Mischung zünden leicht, brenmen gut und haben gut bindende Kappen. Das Zirkoniumpulver ist durch ein 325-Maschen-Sieb gesichtet, um zu gewährleisten, daß nur sehr feine Pulverteilchen in derFüllung 15 enthalten sind, deren Durchmesser nicht größer als 5o Mikron und im allgemeinen viel kleiner, bis herunter zu wenigen Mikron, ist. Auch das Nickelpulver wurde sehr fein gemahlen, vorzugsweise feiner oder ebenso fein wie des Zirkoniumpwlver. Weiter wurde gefunden, daß eine noch bessere Elektrode hergestellt werden mann durch Zugabe eines geringen Prozentsatzes eines metallischen Stoffes, wie eines Oxydes, das die hohen Temperaturen @in Gegenwart von Sauerstoff ohne Veränderung ertragen kann, im kalten Zustand leitend ist und weder die Zirkonium-Nickel-M.ischung vergiftet noch den Betrieb der Lampe nachteilig beeinflußt. Magnetit, ein Eisenoxyd der Zusammensetzung Fe90q, ist besonders geeignet und wird der Zirkonium-Nickel-Mischung i5 beigefügt. Magnetit ist auch im kalten Zustand ein. Leiter der Elektrizität und kann als Oxyd hohe Temperaturen ertragen. Offenbar erhöht es die elektrische Leitfähigkeit durch die geschmolzene Oxydkappe 17 hindurch bei kalter Elektrode und begünstigt daher das Zünden. Die Mischung wixd, nachdem sie in die Röhre 14 unter beträchtlichem Druck eingepreßt.ist, vorzugsweise in einer Argon-oder Stickstoffatmosphäregesintert; das Sintern isst nicht unbedingt erforderlich, aber es verbessert die Bindung zwischen der Masse 15 und der Röhre 14 und erhöht damit die Schutzwirkung dies Nickels.
  • Eine Elektrode mit einer Füllung aus ungefähr 87% Zirkonium, ungefähr 9% Nickel und 4o/9 Magnetit, die mit einer Viertonn@enpresse in die Nickelröhrchen gedrückt ist, gibt hervorragende Ergebnisse. Die Elektroden «-:erden in einer Stickstoffatmosphäre durch Beschuß auf eine Temperatur von etwa iooo° C erhitzt, wo eine Reaktion in dein Füllungsstoff stattfindet, die sich durch ein plötzliches Gliihen der Mischung anzeigt. Das Erhitzen und Sintern erfordert etwa drei Minuten; danach ist der Kern sehr 'hart und die Elektrode gebrauchsfertig.
  • Das genaue Mischungsverhältnis der Metalle und des Oxyds für die Füllung scheint nicht kritisch zu sein. Wenn jethoch mehr als 40% Nickel in der Mischung verwendet wird!, tritt starke Rauchentwicklung auf, und die Elektrode brennt schneller ab; bei weniger als 50/0 Nickel tritt die Schutzwirkung des. Niickel's nicht mehr ein. Von dem leitfähigen Stoff, z. B. Magnetit, können 2 bis 150% vlerwerndet werden, bei mehr als 15 % wi!rd de Leuchtkraft der Lampe beeinträchtigt und der Abbnand
    verstärkt, frei weniger als 2% Magnetitzusatz wird
    es schwer, die Lampe zu zünden. Mit letzterem Zu-
    satz wird die am Ende der Elektrode gebildete Perle
    bräunlich, sonst ist sie im allgemeinen grau, obgleich
    sie manchmal einen goldenen Schimmer hat, der
    vielleicht auf die Anwesenheit von Zirkoniumnitrit
    in der Oberflächenschicht zurückzuführen ist.
    Die Tatsache, daß Nickelpulver oder andere
    -Xletallpulver mit ähnlichen Eigenschaften gemäß
    der vorliegenden Erfindung die fortschreitende
    Oxydation des _Nletallpulvers unter der Oxydsdhicht
    17 im wesentlichen verhindern, hat sich praktisch
    herausgestellt, wenn auch die genauen Vorgänge
    schwierig festzustellen sind. Dies ist eine grund-
    sätzlich-e Schwierigkeit, weil die Teilchen in der
    Mischung 15 so fein sind, daß Längsschnitte der
    Elektroden selbst unter einem starken Mikroskop
    die Veränderungen nicht deutlich erkennen lassen.
    Es könnte sein, daß die Nickelteilchen bei der
    Sinitertemperatur schmelzen, uni die winzigen
    Zirkoniumteilchen herumfließen und dadurch eine
    Schutzschicht bilden, welche die Oxydation des
    Zirkoniums verhindert. Wenn andererseits die
    Sinterung bei der Herstellung der Elektrode unter-
    lassen wird, wird auch nur wenig fortschreitende
    Oxydation des Zirkoniums in Mustern beobachtet,
    die stundenlang in der Lampe gebrannt worden sind;
    jedoch ist es möglich, daß beim Betrieb der Lampe
    die innerhalb der Elektrode entwickelte Hitze aus-
    reichend war, um das Nickel zu schmelzen und eine
    sehr dünne Schutzschicht um jedes Ziirkonium-
    teilchrAi Herum zu bilden, wenigstens inderNachbar-
    schaft der Oberflächenschichten 16 und 17. Einige
    der unter dem Mikroskop geprüften Muster wiesen
    Teile auf, in denen anscheinend die Nickelteilchen
    die Zirkoniumteilchen voneinander trennten und auf
    diese Weise den Übergang von Sauerstoff von einem
    Zirkoniumteilchen zum nächsten verhindern und
    damit die fortschre-itendle Oxydation unterbinden.
    ES kann auch sein, d@aß eine Legierungsbildung statt-
    findet zwischen dem Nickel und dem Zirkonium, die
    die fortschreitende Oxydation hindert.
    Es ist klar, daß beim langsamen Abbrennen der
    Elektrode während des Betriebes der Lampe jener
    "feil des Zirkoniums, der dem Bogen ausgesetzt ist,
    oxydiert und damit die Oxydschicht 17 aufrecht-
    erhält, jedoch findet eine weitere Oxydation der
    Masse 15 unter der Oxydschicht 17 nicht im wesent-
    lichen -Maße statt. Da die Masse 15 nicht oxydiert
    und das Metall der Wandung 14 keine Neigung zu
    fortschreitender Oxydation aufweist, bleibt guter
    elektrischer Kontakt zwischen der Masse 15 und der
    Innenwandung des Röhrchens 14 aufrechterhalten
    und damit ein gut elektrisch leitfähiger Weg für den
    Bogenstrom.
    in Fig. 6 besteht die Masse 15 dies Kerns aus
    einem Gemisch von Zirkonmetallpulver, Nickel-
    pulver und Eis,enoxydlrulver, die gründlich in einer
    Kugelmühle gemischt und dann gesintert worden
    sind. Die Schicht 17 ist eine verhältnismäßig dünne
    geschmolzene Schicht mit Nickelteilchen, halb ge-
    schmolzenem Zirkonoxyd und Magnetfit; sie ist fest
    verbunden mit dem darunterliegenden Kern 15. Bei
    einer 75o-Watt-Lampe ist der Außendurchmesser des Röhrchens 14 etwa '/4 Zoll (etwa 6 mm), und die Wandstärke des Röhrchens 14 ist '/32 Zoll (0,8 mm), so daß ein Innendurchmesser von 3/1a Zoll (etwa. 5 mm) bleibt. Die Dicke der Schicht 17 ist ungefähr '/1s Zoll (1,6 mm). Die obere Schicht 16 besteht aus der dünnen Schicht geschmolzenen Metalls, dlas durch die Wirkung des, Lichtbogens während: des Betriebes der Lampe gebildet und zur Hochglut erhitzt wird; sie ist die aktive Oberflächenschicht. Sobald der energieliefernde Strom unterbrochen wird, oxydiert jedoch die dümve heiße Metallischicht, so daß sie nach dem Erkalten im wesentlichen aus demselben Oxyd besteht wie die darunterliegende Schicht 17 mit der Ausnahme, daß das Nickel und der Magnetfit unter der Wirkung dies Bogenfis verflüchtigt oder fortgebrannt sind und! daher nicht mehr in wesentlichen Mengen in der Oberflächenschicht enthalten sind.
  • Gemäß Fig. i wird jeder der beiden Elektrodenlialter 18 von einer drehbaren Metallachse 23 getragen. Rund um jede Welle liegt in gutem elektrischen Kontakt mit ihr ein Metallkollektorblock oder -kragen 2o, der durch Lötstellen oder Schrauben mit den Stromzuführungen 13 dies Bogens verbunden ist. Der Kollektorblock wird von einem Isolierblock 21 getragen, der auf einem Arm 22 befestigt ist; dieser Arm ist starr auf einem Kragen oder Flansch 24 am oberen Ende dies senkrechten Hohlständers 25 befestigt. Das untere Ende des Hohlständers isst starr mit dem Gehäuse eines kleinen Elektromotors, 26 verbunden, der auf einem Wagen 27 sitzt; letzterer kann auf dien Schienen 28 auf einer Grundplatte 29 -in noch zu beschreibender Weise bewegt werden.
  • Die Welle 23 der rechts befindlichen Elektrode 12 läuft durch eine Öffnung eines Reflektors. 30, der von einem Ständer 31 getragen wird, der starr auf der Grundplatte 29 befestigt ist. Der Reflektor hat vorzug;sweise parabolische Gestalt und dient dazuy parallele Lichtstrahlen in der durch Pfeile angedeuteten Richtung auszusenden; dabei kommt das ausgestrahlte Licht hauptsädWich von dlefr weißglühenden Oberflächenschicht 16 der linksseitigen Elektrode, die dem Reflektor gegenübersteht, wenn auch eine gewisse Lichtmenge unmittelbar von der glühenden Oberflächenschicht der rechten Elektrode ausgestrahlt wird.
  • Es kann vorgesehen werden und ist in Fig. i dargestellt, daß die Elektroden ständüg um ihre Längsachse gedreht werden, während die Lampe brennt, um die richtige Mittellage dies leuchtenden Fleckes auf den aktivierten Oberflächen der Elektroden zu sichern. Zu diesem Zweck ist jede der Wellen 23 über eine elektrisch isolierende Kupplung 34 mif einer kurzen Welle 33 verbunden, die in dem Lager 35 läuft, das von dem Arm 22 getragen wird. Im Innern eines jeden Hohlständers 25 befindet sich eine Welle 36, welche die kurze Welle 33 über Kegelräder 37 antreibt, um die Elektroden 12 um ihre waagerechte Achse zu drehen. Jede Welle 36 wird von dem angeschlossenen klieinen Motor 26 angetrieben, der ein Gleich- oder Wechselstrommotor
    sein kann; die Elektroden werden dadurch mit
    passender Geschwindigkeit um ihre gemeinsame
    waagerechte Achse mit entgegengesetztem Drehsinn
    gedreht. Diese Geschwindigkeit kann sehr niedrig
    sein, z. B. eine Umdrehung in der Minute; anderer-
    seits soll sie nicht so hoch sein, daß sie merkliche
    Fliehkräfte an den aktiven Oberflächen der Elek-
    troden verursacht oder den Lichtbogenfleck rotieren
    läßt. Auf diese Weise wird an jeder Elektrode eine
    symmetrische Oxydperle gebildet und aufrecht-
    erhalten; die Lagedes leuchtenden Fleckes auf jeder
    Elektrode ist damit stabilisiert.
    Fig. i zeigt auch eine Vorrichtung zum selbst-
    tätigen Zusammenführen der Elektroden zum
    "Zünden des Bogens und zur Aufrechterhaltung des
    richtigen Abstandes der Elektroden während des
    Betriebes der Lampe. Diese Vorrichtung beruht auf
    einer Differentialwirkung zwischen der Bogen-
    spannutig, d. h. dem Spannungsabfall längs des
    Bogens und dem jeweils fllieBenden Bogenstrom. Es
    ist versucht worden, aufeinander abgeglichene
    Stromspannungsspulen zu verwenden; aber ihre
    nichtlineare Kennlinie führte zu ungenauer Rege-
    lung, und ihre massiven Anker verursachten Pendel-
    vorgänge oder Instabilitäten, deren Verhinderung
    schwierig war. Eine befriedigende Regelung ist je-
    doch durch den Gebrauch eines kleinen Zweiphasen-
    wechselstrommotors erreicht worden, der das
    Gleichgewicht überwacht. Dieser bei 41 in Fig. i ge-
    zeigte Motor dreht die Welle 39 in der einen oder
    anderen Richtung; die Welle läuft in einem Lager
    4o, das auf der Grundplatte 29 befestigt ist. Die
    Welle hat mit Gewinde versehene Abschnitte 39a
    und 39b, die mit 1Iuttergewinden in den Wagen 27
    im Eingriff stehen, und es ist ein Rechts- und ein
    Litiksgewind e verwendet, so daß bei Drehung des
    1Nlotors 4i in der einen Richtung die Wagen und
    damit die Elektroden sich aufeinander zu bewegen
    und bei Umkehrung der Drehrichtung des Motors
    sich voneinander entfernen. Der :Motor schiebt die
    Elektroden solange vor, bis sie sich berühren und
    der Bogen durch den hohen Einschaltspannumgsstoß
    gezündet ist; sobald. sich der Lichtbogenstrom ein-
    gestellt hat, zieht der Motor die Elektroden bis auf
    den richtigen Arheitsabst:and auseinander und
    kommt dann zum Stillstand. Im allgemeinen ist ein
    günstiger Abstand zwischen den Elektroden ein- bis
    zweimal so groß wie der äußere Elektrodendurch-
    niesser. In dem Maße, wie die Elektroden langsam
    wegbrennen, schiebt der Regelmotor die Elektroden
    vor, um ihren Abstand und die Lage des leuchtenden
    Fleckes gleichzuhalten. Der Steuerstromkreis für
    diesen Motor, der in Fig. 8 dargestellt ist, wird in
    %'erliin<iutig mit der noch zu beschreibendem Aus-
    fiihrutigsforni der Lampe gemäß Fig.2 erklärt
    werden.
    1#.ine wichtige Eigenschaft der El@ektrodenanord-
    nung ist die, daß die Lampe in freier Luft betrieben
    werden kann; in diesem Fall liegt der Spannungs-
    abfall an der Lampe innnerhalb eines Bereiches von
    5o bis 15o Volt, wobei der genaue Wert von dem
    durch die Lampe fließenden Strom und dem Elek-
    trodenabstand abhängt, und er verringert die Ver-
    luste beträchtlich, die vorher in Ballastwiderständen von der Größe auftraten, wie sie für Lampen mit verhältnismäßig geringem Spannungsabfall bei Ansehluß an eine i io-Volt-Leitung nötig waren. Außerdem wird die Helligkeit der Lampe beim Brennen in Luft wesentlich erhöht; eine Zirkonmetallampe in Luft ergibt 100 bis 132 Kerzen je Quadratmillimeter, in Abhängigkeit von der Größe der Lampe, was ungefähr die doppelte Helligkeit ist im Vergleich zu einer Zirkonoxydlichtbogemlampe, die in einem mit Argon od. dgl. Gas gefüllten Gefäß brennt. Diese Zunahme der Helligkeit ist wahrscheinlich auf die Energie zurückzuführen, die bei der Oxydation der Zirkoniumatome frei wird, die aus der dünnen Oxydschicht unter der Wirkung des Lichtbogens an der aktiven Elektrodenoberfläche reduziert worden sind. Offenbar wird an und se ,hr nahe der Oberfläche der Elektrode ein Gleichgewichtszustand aufrechterhalten zwischen dem Zirkonoxyd, dem aus dem Oxyd durch den Bogen reduzierten Zirkonmetall und dem Zirkonmetall, das an der Elekbrodenoberfläche oxydiert wird. Die gleichen Vorgänge und Vorteile liegen bei gepulvertem Hafniummetall als Elektrod'enmaterial beim Betrieb in Luft vor; eine 25-Watt-Lampe hat eine Leuchtdichte von 172 Kerzen je Quadratmi.llimeter im Vergleich zu ioo Kerzen beim Hafniumoxydlichtbogen in Argon.
  • Eine '/a Zoll dicke (etwa 6 mm starke) Elektrode der hier beschriebenen Art, die mit Wechselstrom in einer 75o-Watt-Lampe betrieben Wird, zeigt einen Abbrand von ungefähr '/ioo Zoll ('/9 mm) oder weniger je Brennstunde, und da ein mehrere Zoll langer Kern, 15 aus Elektrodenmaterial in eine Elektrodenhülse 14 gepackt werden kann, ergibt sich eine Lebensdauer von vielen Hundert Stunden selbst bei größeren Lampen. Bei kleineren Lampen ist der Elektrodenabbrand beträchtlich geringer, so d aß die kleineren Lampen mit einer Lebensdauer von iooo bis 2000 Stunden angesetzt werden können.
  • Anfänglich wurde angenommen, daß beim Betrieb der Elektroden mit Wechselstrom in Luft kein merklicher Verlust an Zirkonium bzw. Hafnium während des Betriebes der Lampen auftreten würde. Dies schien durch Proben bestätigt zu werden, die keinen Gewichtsverlust während der ersten Brennstunden zeigten. Eingiehendere Messungen ergaben aber, da.B die Elektroden zuerst an Gewicht zunehmen und dann abnehmen. Die Zunahme rührt von der Sauerstoffaufnähme aus der Luft her beim Bildlen der Oxydkappe; wenn diese aber einmal voll ausgebildet ist, nimmt bei einer '/a Zoll starken Elektrode in einer 75o-Watt-Lampe das Gewicht um etwa o,o5 g je Stunde ab. Dieser Verlust ist wahrscheinlich zum Teil der Anwendung von Wechselstrom zuzuschreiben, wahrscheinlich wird der Vorgang des Wiedereinfangens austretender Zirkonium- oder Hafniumatome durch Ionisation und Anziehung in gewissem Grad durch den Wechsefstrombetrieb gestört. Die Umkehrung des Potentials und die Zeiten verschwindendem Stromes während der StTomwechs-el gibt mehr Gelegenheit zum Entweichen der Zirkonium- oder Haftiiumatotne aus dem Bereich
    der @lektrodeil. Was auch die Ursache sei, es steht
    fest, daß der Abbrand der neuen Elektroden weit
    geringer ist als der irgendwelcher bekannten ver-
    gle.ichl>aren Freiluftelektroden. Eine gewöhnliche
    Bogenlanipenkohle ist etwa io Zoll lang (25 cm) und
    hat eine l.elensdauer von etwa i Stunde beim
    Betrich mit Stromstärken, die denen vergleichbar
    sind, welche die Elektroden der vorliegenden Erfin-
    dung als Nennstrom haben, wohingegen eine Elek-
    trod.c gemäß vorliegender Beschreibung eine Lebens-
    (lauer von Hunderten von Stunden und oft noch
    mehr liat.
    Fig.2 -zeigt eine Bauweise für Hochleistungs-
    lanipeii, h,ci der die Elektroden 12 unter einem
    Winkel \-(>n ungefähr cgo° zueinander angeordnet
    sind, wie es die Figur zeigt, um einen unbehinderten
    Lichtausgang aus der Lampe zu gewinnen. Das
    Licht, (las iiii wesentlichen von der aktivierten Ober-
    fläche 16 der waagerecht angeordneten Elektrode
    kommt, tritt durch die Kondensorlinsen 44, durch
    eine Blende 45 und eine Projektionslinse 46 aus. Die
    Elektroden können gedreht werden, grundsätzlich
    nach der Art gemäß Fig. i, um die richtige Mittel-
    stellung der Lichtflecke auf den aktivierten Ober-
    flächen 16 der Elektroden sicherzustellen, und die
    Ailordnung gemäß Fig. 2 gestattet dies, ohne daB
    die Elektrodendre'hvorrichtung den Weg des Lichtes
    hehilidert.
    1)ie in l', ig. 2 gezeichneten Bauelemente, die in
    ihrem _\tifbau (Icii elitsprechenden der Fig. i
    gleichen, sind durch gleiche Bezugsziffern kenntlich
    gemacht, und diejenigen Bauelemente in Fig. 2, die
    ähnliche .\ufgahen erfüllen, wie die entsprechenden
    in l# ig. i, aber in ihrer Bauweise ettE,as abweichen,
    sind <furch gleiche 13ezugszif£erli mit einem dazu-
    gesetztcii Strich hezeicbaiet. 1)ie Motoren 26, die die
    I:lektr<lclen drehen, sind jeweils auf Gleitböcken 47
    lwfestigt, von denen einer auf der Oberkante eines
    11c@hätlses oder lzahmens 5o ruht, während der andere
    flock 47 an der senkrechten Seite des Gebildes 5o
    angebracht ist. Jeder der 13öclce hat ein Öhr 48, das
    durch einen Schlitz 49 des (äebildes 5o hindurchragt
    und ein Innengewinde trägt zur !lufnahme je einer
    Gewindespindel 51; die Anordnung ist derart, daß
    ,eine Drehung der leiden Spindeln 51 die verschieb-
    llaren Böcke 47 so lrew-egt, daß der Abstand zwi-
    scbeu den 1?lektrodetienden vergrößert oder ver-
    kleinert wird. Die Spindeln 5 i sind durch verzahnte
    Kegelräder 52 miteinander verbunden, und die senk-
    rechteSpindel wird von einem kleinen Zweip'hasen-
    miltor 41 angetrieben, der in noch zu beschreibender
    Weise gesteuert wird, um die gewünschte Ent-
    fernutigzwischen denElektrodenaufrechtzuerlialten.
    hs ist ersichtlich, claß der Lichtdogen zwischen
    den aktiven 1?lektrodenollerfl'ichen einen gekrümm-
    ten Weg nehmen soll, manchmal jedoch versucht
    sich der Bogeii an den am engsten benachbarten
    Stellen des Randes der Elektroden anzusetzen, und
    manchmal strebt er in die Höhe infolge von Mit-
    nahme durch die 1-tiftströme oder auch wenn der
    Bogen zu laug geworden ist. Um dies zu verhindern,
    ist ein l:lcktromagnet vorgesehen mit einer Spule 54,
    die in 1Zcihe finit dein 1_iclitl>og.en der Lampe ge-
    schaltet ist, sowie ein Elektromagnet 55, der dem
    Lichtbogen parallel geschaltet ist; diese Magnete
    sind über einen isolierenden Zwischenträger 56 an
    dem Gebilde 5o befestigt. Der Magnet 54 mit der
    Stromspule besitzt einen geraden Kern 57 aus
    magnetisierbarem Werkstoff, und die Spule 55
    steckt auf einem Kern aus magnetisierbarem Werk-
    stoff mit U-förmigen Polschuhen 58, die Fig. 3 zeigt.
    Der in Reihe mit den Elektroden geschaltete
    Elektromagnet 54 kann bei einer 75o-Watt-Lampe
    beispielsweise Zoo Amperewindungen haben, wä'h-
    rend der zweite Elektromagnet 55, dier parallel zum
    Lichtbogen geschaltet ist, beispielsweise ioo Am-
    perewindungen haben kann. Die Stromspule 54 ist
    so gepolt, daß ihr äußeres Magnetfeld den Licht-
    bogen nach außen drückt, wohingegen die Span-
    nungsspul-e 55 so gepolt ist, daß ihr äußeres Magnet-
    feld dien Lichtbogen nach innen zieht und ihn am
    Aufsteigen verhindert. Das von den beiden Elektro-
    magneten resultierende Feld hält den Lichtbogen
    in der Mittelstellung auf jeder der aktiven Elek-
    trodenoberflächen 16 und läßt ihn dem gestrichelt
    in Fig.2 gezeichneten gekrümmten Weg folgen.
    Da die magnetische Wirkung der einen Wicklung
    dem Strom durch den Lichtbogen und die magneti-
    sche Wirkung der umgekehrt gepolten Wicklung
    dem Spannungsabfall längs des Lichtbogens pro-
    portional ist, bewirkt die Resultierende ihrer
    Magnetfelder, daß die Stromspannungsbeziehung
    und damit die Länge des Bogens gleichgehalten
    wird.
    Fig. 7 zeigt einen Einschaft- und Betriebsstrom-
    kreis für kleinere Ausführungen der Lichtbogen-
    lamp, n, bei denen es nicht nötig isst, die Elektroden
    zu drehen und Mittel zur selbsttätigen Einhaltung
    zti drehen und Jlittel zur selbsttätigen Einschaltung
    des richtigen Abstands zwischen den Elektroden
    vorzusehen. Beim Schließeis des Netzschalters 6o
    fließt der Strom über die Leitungen 61 und 64 zu
    einem Transformator 62 der Bauart für konstanten
    Strom; der Transformator hat eine hohe Streu-
    induktivität. Der Transformator ist als Autotrans-
    formator dargestellt, und die Zuleitung 61 ist an
    die Mitte seiner Wicklung angeschlossen, so daß
    bei Zuführung eines Wechselstroms von i io Volt
    eine Spannung voll 220 Volt an den Sekundärklem-
    men des Transformators erzeugt wird. Zwischen
    den Sekundärklemmen ist ein luftleerer Schalter 65
    angeschlossen, d. h. ein Schalter, bei dem der Strom
    in einem luftleeren Behälter zwischen festen Kon-
    taktstücken von einem beweglichen Anker unter
    dem Einfluß eines äußeren Magnetfeldes geschlossen
    und geöffnet wird; Schalter dieser Art haben sich-
    besonders günstig gezeigt zur Erzeugung des Span-
    nungsstoßes, der zum Zünden der @hier beschriebenen
    Bogenlampen benötigt wird. Der Transformator 62
    hat einen Eisenkern und einen Luftspalt und erzeugt
    daher ein magnetisches Feld, das bei. geschlossenem
    Schalter 6o den magneti.sierbaren Anker 66 des
    Luftleerschalters anzieht und den Stromkreis öffnet,
    der bis dahin durch die Schalterkontakte geschlossen
    war; zugleich sind auch die Elektroden 12 der
    Bogenlampe angeschlossen. Bei. der Öffnung des
    durch Schalter 65 geschlossenen Stromkreises entsteht ein Spannungsstoß von iooo bis 2ooo Volt an den Elektroden 12 der Lampe infolge des Zusammenbruchs des Feldes in dem Transformator 62; in den Stromkreisen befinden sich auch ein Widerstand, 67 und die Wicklung des Elektromagnets 54, der die Stromspule bildet, die in Verbindung mit Fig.2 bereits beschrieben ist. Wenn der Luftspalt zwischen den Elektroden 12 infolge des Spannungsstoßes durchschlagen wird, hält der Strom, der über den Transformator 62 aus dem Netz 6o entnommen wird, den Lichtbogen zwischen den Elektroden aufrecht; zugleich hält er die Kontakte des Schalters 65 geöffnet, solange die Lampe brennt.
  • Fig. 8 zeigt einen Einschah- und Betriebsstromkreis ähnlich dem in Fig. 7 dargestellten, der außerdem eine neue geeignete Schaltung für Regelvorrichtungen, wie z. B. den Zweiphasenmotor 41 gemäß Fig. i und 2, enthält. Ein Transformator 70 ist zwischen das eine Ende des Transformators, 62 und eine Elektrodenanschlußklemme geschaltet, so daß der Lichtbogenstrom durch ihn fließt. Die Sekundärwicklung des Transformators 70 hat einen veränderbaren Abgriff 71, den die Zeichnung erläutert; das obere Ende seiner Sekundärwicklung ist über eine Leitung 74 an eine der Wicklungen des Zweiphasenmotors geführt, und das andere Ende dieser Wicklung A ist über eine Leitung 75 mit dem rechtsseitigen Ende des Transformators 62 verbunden. Die Wicklung B des Zw@eiphasenmotors 41 ist an die Speiseleitungen 61 und 64 mit einem Kondensator 73 in Reihe angeschaltet, der eine geeignete Phasenverschiebung zwischen dien Strömen in den Wicklungen A und B des Motors erzeugt, die das nötige Anlaufdrehmoment des Motors gibt.
  • Der verstellbare Abgriff auf der Sekundärwicklung des Transformators 70 gestattet, die abgegriffene Spannung hl der Spannung h2, die an den Lichtbogenklemmen bei richtigem Abstand der Elektroden auftritt, anzugleichen. Solange die Spannung hi der Spannung h2 gleich ist, hat der Zweiphasenmotor 41 keine Spannung an einer Phase, nämlich an der Wicklung A. Beim Anschluß der Lampe an das. Stromnetz über den Transformator 62 ist vor dem Zünden der Lampe die Spannung V2 hoch und V, praktisch Null, so d:aß der Motor 41 in der Richtung läuft, durch die der Luftspalt zwischen den Elektroden verringert wird, bis sie sich entweder berühren oder zum Zünden des Bogens einander nahe genug gekommen sind. Dann fällt die Spannung V2 rasch, während die Spannung V1 schnell von Null ansteigt und gewöhnlich größer als V2 wird. Unter diesen Bedingungen läuft der Motor 41 in der Richtung, durch die die Elektroden auseinandergezogen werden, bis der richtige Abstand erreicht ist, der vorher durch die Einstellung des Abgriffs 71 festgelegt worden ist.
  • Wenn die Lichtbogenspannung zu groß wird, wächst die Spannung V2, während der Strom im Lichtbogen und damit die Spannung hi ebenfalls abnimmt, so daß eine Differenz zwischen 1i und h2 entsteht, die einen Strom durch die Wicklung A des :Motors fließen läßt und den Motor in -der Richtung in Drehung versetzt, daß die Elektroden einandrer genähert werden. Wird der Elektrodenabstand zu klein, so fällt die Spannung V2 ab, wähnend der Strom in der Lampe und damit die Spannung 1i wächst, so daß jetzt durch die Wicklung A des Motors ein Strom in entgegengesetzter Phase, verglichen mit dem obigen Fall eines zu großen Elektrod'enabstandes, fließt; der Motor läuft jetzt in einer Richtung an, die die Entfernung der Elektroden vergrößert. Diese selbsttätige Vorrichtung bewirkt sowohl die Zündung der Lampe als auch die Einregelung der Elektroden auf richtigen Abstand während des Betriebes der Lampe. Diese Vorrichtung 'hat eine im wesentlichen gerade Kennlinie, die eine genaue Regelung ermöglicht, ohne Übersteuerungs- oder Instabilitätsschwierigkeiten.
  • Fig. 9 zeigt eine Ausführungsform, bei der der Lichtbogen in solcher Weise in seiner Lage gehalten wird, daß eine Drehung der Elektroden 12 nicht mehrnötig ist, um die richtige Mittellage der leuchtenden Flecke auf dien aktiven Elektrodenoberflächen aufrechtzuerhalten; die Figur zeigt außerdem ein Verfahren, den gewünschten Abstand zwischen den Elektroden von Hand zu regeln. Bei dieser Ausführungsform haben die Elektrodenhalber 18 Stifte, die von Metallbuchsen 2o' aufgenommen werden; an diese Buchsen, die auf Isolierarmen 76 befestigt sind, können die Stromzuleitungen angewhlossen sein. Diese Arme wenden von dien Gleitböcken 47 getragen, und die Lage der Gleitböcke und damit der Elektrodenabstand kann mit Hilfe eines Antriebs geregelt werden, der aus je einem Öhr 48 besteht, das durch einen Schlitz 49 des Trägergebildes 5o hiindurchtritt, und Innengewinde hat, durch das die Spindel 51 hindurchgeht. Die senkrechte Spindel 51 kann durch die Kurbel 77 in beiden Richtungen gedreht werden, um die Elektroden einander zu nähern oder auseinanderzuziehen, wie es jeweils. gewünscht oder nötig ist.
  • Eine Stromspule 54 und eine Spannungsspule 55' sind, wie Fig. io zeigt, beide auf einen geraden Kern 57' aus magnetisierbarem Werkstoff geschoben. Die Elektromagnete werden von einer isolierenden Tragvorrichtung 78 gehaltem, die an dem Gebilde 50 befestigt ist. Von einem Ende der Tragvorrichtung 78 aus erstreckt sich eine Stange 79, die einen kleinen hufeisenförmigen Dauermagnet trägt, dessen Pole 8o an einer Seite dies Lichtbogens angeordnet sind, beispielsweise i oder 1'/2 Zoll vom Lichtbogen entfernt ,(etwa 2'/2 bis 4 cm). Die beiden Magnetpole stehen, als ob sie den Lichtbogen umfassen wollten, wie es die Figur zeugt, dem Beschauer entgegen, und das äußere Magnetfeld ist quer zu der gewünschten Richtung des Bogenstroms. Die Elektromagnete 54 und, 55' sorgen für die senkrechte Stabilität des Bogens, dessen seitliche Stabilität der Dauermagnet unterstützt. Die resultierende Wirkung führt zur Unterhaltung zweier dicht beieinander gelegener Zentren am äußeren Ende der Lic'htboggenflamme, so daß deren Neigung, als Ganzes zu steigen oder zu sinken, verringert wird, und' daß der Bogenstrom an keiner Stelle zu heiß wird, wodurch
    störende Konvektionsströmungen entstehen könn-
    ten. Die Vorrichtung zentriert den Lichtbogen als
    Ganzes, so daß eine Drehung der Elektroden selbst
    bei größeren Lampen für überflüssig befunden
    wurde.
    Der Dauermagnet 8o kann verhältnismäßig klein
    sein; bei einer 75o-Watt-Lampe wurde ein Magnet
    mit i Zoll Polabstand (2,5 cm) für ausreichend
    befunden, um den Lichtbogen zusammen mit den
    Elektromagneten 5. und 55' zu stabilisieren. Es
    versteht sieh, daß die Spulen 54 und 55' gegenein-
    ander geschaltet werden, was dadurch wesentlich
    erleichtert wird, daß sie einen gemeinsamen Kern
    haben können. Fig. 9 zeigt den Dauermagnet hinter
    dem Lichtbogen angeordnet, wobei seine Schenkel
    dem Betrachter zugewendet sind. Doch kann seine
    Stellung auch umgekehrt werden, d. h. der U-förmige
    Teil dem Betrachter zugewendet sein, wobei dann
    die Schenkel 8o sich ungefähr i bis 1'/z Zoll vor
    dem in der Bildebene liegenden Lichtbogen be-
    finden. Statt eines Dauermagnets 8o kann selbst-
    verständlich auch ein Elektromagnet verwendet
    werden.
    Fig. io zeigt einen verbesserten Einschalt- und
    Betriebsstromkreis, der für die Ausführungsform
    der Fig. 9 oder die anderen oben beschriebenen Aus-
    führungsformen verwendet werden kann. In diesem
    Fall ist der Transformator 62' am linken Ende mit
    einem Handschalter 82 verbunden. Beim Einschal-
    ten der Lampe wird dieser Schalter geschlossen und
    damit die Ausgangsspannung erhöht, so d'aß bei
    i io Volt Wechselspannung auf Seiten des Netzes 6o
    und geschlossenem Schalter 82 am Ausgang des
    Transformators 220 Volt erscheinen. Nach dem
    Zünden der Lampe in der oben beschriebenen Weise
    jedoch kann der Schalter 82 geöffnet werden, so daß
    die rechte Hälfte des Transformators 62' als Vor-
    schaltdrossel der Lampe arbeitet; damit kann der
    Primärstrom auf die Hälfte herabgesetzt werden,
    so daß er nicht größer als der Lichtbogenstrom ist,
    während ohne den Schalter 82, d. h. nach den Schal-
    tungen der Fig. 7 und 8, der Primärstrom doppelt
    so groß ist wie der Lichtbogenstrom, weil dabei der
    in diesen Abbildungen gezeigte Spannungswandler
    ständig im Lampenkreis liegt:
    Die Bogenlampe der vorstehenden Erfindung kann
    auch mit Gleichstromspeisung benutzt werden, wo-
    bei dann eine der Elektroden ständig, als Anode
    dient. Diese :Anode kann aus einer Platte, einem
    Draht oder einer anderen bekannten Anodenbau-
    weise bestehen und praktisch eine massive Kupfer-
    stange sein, die so gebaut ist, daß eine Glyerbitzung
    und Verdampfung am Bogenansatzpunkt verhindert
    wird. F ig. i i zeigt einen Einsdhalt- und Betriebs-
    stromkreis für eine Gleichstromlampe. Beim Schlie-
    ßen des Netzschalters 85 fließt Strom aus dem Netz
    im einen Kreis, der eine Drossel 86 und den luft-
    leeren Zü.ndsclialter 65 enthält. Im ersten Augen-
    blick fließt Strom durch diesen Kreis, und der
    Anker 66 des Luftleerschalters wird von der
    Drossel 86 angezogen, weil diese einen Eisenkern
    und einen Luftspalt hat und daher ein äußeres
    Magnetfeld aufbaut; dadurch wird der über die
    Schalterkontakte geschlossene Stromkreis geöffnet. Infolgedessen bricht das Feld in der Drosselspule zusammen und erzeugt eine Stoßspannung von iooo Volt oder mehr zwischen den Elektroden 12 und 88 der Lampe, und sobald der Luftspalt infolge des Spannungsstoßes durchschlagen wird, wird dlie Lampe von den beiden Polen des Netzes 85 gespeist. D°r durch die Drossel fließende Lampenstrom hält den Schalter 65 so lange offen wie die Lampe brennt. Die Elektromagnete 54 und 55' wirken zusammen, um die Lage des Lichtbogens in der beschriebenen Weise zu steuern, und die Reguliervorriichtung gemäß Fig. 1, 2, 8 und' 9 für die Regelung des Elektrodenabstandies kann auch bei der Gleichstromlampe benutzt werden, jedoch erweist es 'sich allgemein nötig, nur die Kathode und nicht die Anode vorzuschieben oder zurückzuziehen.
  • Die Lichtquelle, die nach obigen Angaben aus einer sehr dünnen, metallischen Schicht besteht, die auf einer dünnen spiegelnden Oxydschicht desselben Metalls aufliegt, hat verschiedene einzigartige Vorteile. Wolframlampen kann man dadurch mehr Licht aussenden lassen, daß man sie bei höherer Temperatur betreibt; aber dieses Verfahren ist bei Wolframfadenlampen durch den Schmelzpunkt des Wolframs begrenzt, denn wenn er erreicht wird oder schon wenn man ihm nahekommt, brennt die Lampe rasch durch. Lichtbogenlampen der' ;'hier beschriebenen Art unterliegen dieser Begrenzung nicht, weil die glühende Lichtquelle bei einer Temperatur betrieben wird, d!ie hoch über dien Schmelzpunkt des Metalls liegt.
  • Ein weiterer Vorteil der Bogenlampe ist ihm Lebensdauer bei der vorliegenden hohen Leuchtdichte. Wenn die Temperatureiner Wol'framfadenlampe erhöht wird, nimmt die Lebensdauer dler Lampe wegen der Verdampfung des Fadens ab. Da die.metalliische Lichtquelle der vorliegenden Bogenlampe in geschmolzenem Zustand arbeitet, könnte man ebenfalls eine Verdampfung erwarten. Spektrogramme dies Lichtbogenstücks in großer Nähe der Kathode zeigen beispielsweise bei Zirkoniumlampen sehr starke Zirkoniuml'inien. Dies -bedeutet, daß eine gewisse Verdampfung freien Zirkoniums vorkommt, das sein Spektrum unter Anregung durch den Lichtbogen aussendet.
  • Für dieseErscheinungen wird folgende Erklärung angenommen: Ein Zirkoniumatom erhält genügend Energie, um die Kathodenoberfläche zu verlassen, und gerät in den . Kathodenglimmlichtraum des Lichtbogens, der sich nur wenige tausendstel Zoll (je 0,0254 mm) vor der Kathodenoberfläche erstreckt. Hier werden unter dem starken Ionenbeschuß dem Zirkonium eine oder mehrere Elektronen abgetrennt, mit anderen Worten, es wird ionisiert. In dem normalen Atom ist die positive Kernladung gerade im Gleichgewicht mit den negativen Ladungen der äußeren Elektronen, so daß das Atom als Ganzes neutral ist. Bei Entfernung von Elektronen, wie bei dem ionisierten Atom, behält es einen positiven Überschuß, d. h. eine positive Ladung, wird daher von der negativen Kathode angezogen und zu ihr zurückgezogen, die es gerade
    erst verlassen hat. Sobald aber irgendein Zir-
    koniumatom die Kathode dauernd verläßt, wird es
    durch Reduktion in der dünnen, darunterliegenden
    Oxydschicht ersetzt.
    Reduktionen in der Oxyd schicht können unter
    der Einwirkung des Lichtbogens eine oder tnelhrere
    Ursachen 'haben, nämlich: i. Zersetzung des Oxyds
    infolge der Temperatur, 2. chemische Reduktion in-
    folge der Anwesenheit einiger fremder Stoffe,
    3. elektrolytische Reduktion und' d. Zersetzung
    unter dem Einfluß eines Ionenbeschusses.
    hie vorliegende Bogenlampe sendet ihre Strah-
    lung von zwei Hauptquellen aus, nämlich der weiß-
    glühenden Schicht auf der Kathodenoberfläche und
    der Wolke angeregten Gases im Katliod@englimm-
    lichtraum, der sich Tiber einige tausendstel Zoll (je
    0,0254 mm) vor der Kathode erstreckt.
    Aus dem Gesagten geht hervor, daß folgende
    Eigenschaften des Kathodenmaterials wesentlich
    für die gewünschte Wirkung sind: i. die Bildung
    und Aufrechterhaltung einer glühenden Schicht
    oder einer glühenden, flüssigen kleinen :Menge eines
    stark elektronenemittierenden Metalls, möglicher-
    weise unter Einbeziehung einer Metallverbindung,
    auf der aktiven Kathodenoberfläche während des
    Betriebes der Lampe; 2. unmittelbar unter und als
    Träger der flüssigen Menge eine aus einer Ver-
    bindung des Metalls bestehende Schicht, Haupt-
    sächlich seines Oxyds, das einen wesentlich höheren
    Schmelzpunkt als das Metall auf der Oberfläche hat;
    3. eine vergleichsweise geringe Leitfähigkeit dieser
    Oxydschic'ht, so daß sie wärmeisolierend wirkt;
    ,I. ein starkes elektrisches Feld in der Nähe der
    Kathode, in dem das an der Oberfläche verdampfte
    'Metall während des Betriebes der Lampe ionisiert,
    positiv geladen und auf die Kathodenoberfläche
    zurückgeführt wird, wo es kondensiert und damit
    die aktive Oberfläche erneuert und 5. die teilweise
    Wiedervereinigung des auf der aktiven Oberfläche
    befindlichen und wahrscheinlich auch des verdampf-
    ten Metalls mit freiem Sauerstoff, wodurch im
    wesentlichen das Gleichgewicht zwischen der aktiven
    Oberflächenschicht und dem darunterli-egenden
    Oxvd aufrechterhalten wird.
    Zirkonium- und Hafniumoxyd haben sehr hohe
    Schmelzpunkte, und ihre Siedepunkte liegen noch
    beträchtlich höher; die Schmelz- und Siedepunkte
    ihrer Grundmetalle sind sehr viel niedriger: Zi@r-
    konitim schmilzt etwa hei igoo' = C und' siedet bei
    etwa 2900° C, Hafnium schmilzt hei etwa 220o° C
    unct siedet hei etwa 3200° C.
    Wie oben ausgeführt, ist es eine wichtige Eigen-
    schaft des Metalls, das in der Hauptsache die aktive
    Oberflächenschicht auf der Kathode bildet, daß es
    noch keine gute Elektronenemission bei Tempera-
    turen besitzt, die merklich unter der hohen Betriebs-
    temperatur der Lampe liegen, so d-aß die zur
    Speisung des Lichtbogens hoher Stromdichte er-
    forderliche Elektronenmenge erst bei Betriebs-
    temperaturen ausgesandt wird, die für eine Licht-
    quelle der erstrebten Helligkeit nötig sind. Würde
    das Metall bei niedrigeren Temperaturen schon
    genügend Elektronen aussenden, so würde die an-
    gestrebte hohe Betriebstemperatur und die erzielte
    Leuchtdichte nicht erreicht.
    Der Durchmesser des Kathodenflecks einer ge-
    gebenen Lampe hängt von der Stromstärke ab. Wird
    diese größer, wird auch der Fleck größer, wobei
    er mehrere Sekunden braucht, um sich selbst auf
    den neuen Zustand einzustellen. Da die Lampen
    so gebaut sind, daß sie mit einem vorbestimmten
    Strom brennen, ist es möglich, die Größe des Licht-
    flecks durch Wechsel der Stromstärke zu be-
    einflussen.
    Bei einer Lampe gemäß der vorliegenden Er-
    findung darf der durch d-en Bogen fließende Strom
    in weiten Grenzen verändert werden; und damit
    kann jede gewünschte Lichtstärke eingestellt werden,
    ohne daß sich dabei die Temperaturfarbe der Lampe
    wesentlich ändert. Das hat seinen Grund darin, daß
    bei Änderungen des Stroms durch di,e Lampe weiter
    nichts geschieht, als daß die Größe des lichtaus-
    sendenden Flecks und damit die Lichtausbeute sich
    ändert. Weiter haben die Elektroden gemäß der
    vorliegenden Erfindung eine Lebensdauer von
    Hunderten von Stunden oder mehr, die um ein
    Mehrfaches größer ist als die Lebensdauer einer
    Wolframfadenlampe oder der Kohlen einer Kohlen-
    bogenlampe gleicher Größe, und die Auswechslung
    einer abgebrannten Elektrode ist einfach zu be-
    Nverkstel I igen.
    Neben der Anwendung als stark konzentrierte,
    gleichmäßige Lichtquelle kann die Vorrichtung auch
    für zahlreiche andere elektrotechnische Aufgaben
    verwendet werden, z. B. in Relais, Gleichrichtern,
    Spannungsreglern, Leistungsröhren u. dgl.

Claims (1)

  1. PATENTANSPPfCHF: i. Lichtbogenentladungsvorrichtung mit Elek- troden, die in einem gasförmigen Medium arbeiten, das einen wesentlichen Prozentsatz freien Sauerstoffs enthält unter einem Druck, der hinreichend hoch ist, um die Entladung zwischen den Elektroden die Form eines stabilen Lichtbogens annehmen ztt lassen, wobei min- destens eine der genannten Elektroden als Kathode wirkt und ein Kathodenmaterial ent- hält finit einer auf einer begrenzten Fläche ver- schmol'zeti@en Oberflächenschicht, die durch einen Lichtbogen hoher Stromdichte gebildet ist, der von der genannten Fläche während des Betriebs der Vorrichtung ausgeht, dadurch gekennzeich- net, daß die genannte verschmolzene Ober- flächenschicht ein Metalloxyd mit in der Hitze Elektronen emittierenden Eigenschaften ent- hält. das unter der Wirkung des Lichtbogens reduzierbar ist und eine flüssige, dünne, glühende Oberflächenschicht des Grundmetalls während des Betriebs der Vorrichtung bildet, daß die genannte Oxydschicht, welche die ge- nannte flüssige Schicht trägt, eine geringe Wärmeleitfähigkeit besitzt und einen Schmelz- punkt oberhalb dem des genannten Metalls hat, um die Temperatur der flüssigen Schicht wesent-
    lich über dein Schmelzpunkt des genannten \letalls zu halten, claß unter der Wirkung des getianntcti Lichtbogens eine umkeIhrbare Re- aktion, il:iinlicli Reduktion und Oxydation, in Gier genannten Oberflächenschicht vorkommt, dal.i der Vorrat an Kathodenmaterial unterhalb der genannten Oxydschicht Teilchen des ge- nalinten Grundmetalls und Mittel zur Verhin- <lerung fortschrc#itelider Oxydation des Grund- tnetalls unter der Oxvdschicht enthält und daß die letztgeilannten Mittel aus Teilchen einer leitenden metallischen Substanz bestehen, die zwischen die genannten Teilchen des Grund- nietalls gemischt sind, wobei diese metallische Substanz im wesentlichen keine Neigung zu fortschreitender Oxydation bei den Betriebs- tenili; rattiren der Vorrichtung zeigt. =. l.iclitlx>genentla<luligsvorricbtutig nach An- spruch i. dadurch gekennzeichnet, claß der K@ttliodeiimiiterialträger wenigstens an seiner freien @lrerfl@iche aus einem Hochschmelzenden Stoff Irestcht, der ini wesentlichen keine Neigung zu fortschreitender Oxydation bei der Betriebs- teniperatur der Vorrichtung zeigt. 3. 1_iclltbogenentladungsvorrichtung nach An- slirticli i oder 2. dadurch gekennzeichnet. dlili in <lein genannten Kathodenmaterial ein- schliel.ilich di#r genannten Oxydschicht Teil- clien einer leitenden metallischen Substanz in einer \letige verteilt sind, die die Zündung des Lichtbogens erleichtert. .f. Lic litlxigenentladungsvorrichtung nach An- sltl-ucll 1 bis 3, die beim Brennen in freier Luft unter Benutzung des dabei zur Verfügung stehenden Sauerstoffs dadurch gekennzeichnet ist, daß <las Katliodennlaterial im wesentlichen aus \letallteilci,en der Gruppe Zirkoniu-m und 1 latiiiti111 besteht. ,5. I.i'clitl>i"geiiejitllidtiiigsvorrichtung nach An- slirucli 4, dadurch gekennzeichnet, daß das \littel zur \'erliiiidertiiig fortschreitender Oxy- dation des Grundmetalls unter der Oxydschicht \(etallteilchen clei- Gruppe enthält, zu der Platin, I'alladitini und Nickel gehören, wobei deren "I'eilclien init den Teilchen des Grundmetalls vermischt sind. 6. Liclitliogettentlacltingsvori-iclitung nach An- spruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der die Katlic>clenmasse enthaltende Körper wenigstens an seiner freien Oberfläche aus einem \letall der Gruppe Platin, Palladium und Nickel bestellt. 7. I1#:itllod,eilittlfliatl für eitle Lichtl>ogenent- 1<tcItiiigsvoi-riclittuig flach einem der Ansprüche i bi; 0, gekeiiiizeiclinct durch einen Körper mit eilltiii 1 lolilratini. der eine (licht, gepackte Menge ricl)tilvel-ten \Ictalls d"er Klasse Zirkonium und l lafnitini entli'ilt, vermischtiniteihemgeringeren :\titeil eines gepulverten, leitenden, metallischen Stoffes, der itn wesentlichen keine Neigung zu fortsclireitcnder Oxvclation bei Temperaturen der (-ir<il.#ciiorcltiulig 3000° C zeigt. B. Kathode nach :\nspruch 7, dadurch gekonn-
    zeichnet, (laß die Menge gepulverten 1Uetalls gesintert ist. 9. Kathode nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekentizeicli@net, daß das zerkleinerte, oxydations- free :Metall aus der Gruppe Platin, Palladium und Nickel genommen ist. i o. Kathode nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das oxydationsfreie Metall gegenüber dem Zirkon- oder Hafniummetall ein Mischungsverhältnis zwischen ungefähr und 4o Gewichtsprozent aufweist. i i. Kathode nach Anspruch 8 bis i-o, dadurch gekennzeichnet, daß die @gesinterte Menge im -,vesentlichen aus zerkleinertem Zirkonium oder Hafnium, zerkleinertem Nickel und zerkleiner- tem #N-Iagnetit besteht, die in folgenden Gewichts- verhältnissen zueinander stehen: 45 bis 930/0 Zirkonium oder Hafnium, 5 bis 4,o% Nickel und ? bis 15% Magnetit. 12. Lichtbogenentladungsvorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche i bis 6, dadurch ge- kennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind für die Aufrechterhaltung einer vorbestimmten, stabilen Lage des Lichtbogens, zum Beispiel eine elektromagnetische Vorrichtung mit zwei gegen- einander geschalteten Wicklungen, deren äußeres Magnetfeld den Bogen beeinflußt, wobei. die ge- nannten Wicklungen mit dem Lichtbogenstrom- kreis elektrisch derart verbunden sind, daß die magnetische Wirkung der einen Wicklung dem Strom im Lichtbogen proportional und die magnetische Wirkung der anderen Wicklung dem Spannungsfall längs des Lichtbogens pro- portional ist, wobei die Gesamtwirkung der ge- nannten magnetischen Felder dahin geht, die Beziehung zwischen Strom und Spannung auf- rechtzuerhalten und damit die Länge des Bogens während des Betriebs der Vorrichtung gleich- zulialten. 13. Lichtbogenentladungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine der genannten Wicklungen elektrisch mit dem Lichtbogen in Reihe geschaltet ist, so daß ihre magnetische Wirkung dem Lichtbogenstrom proportional ist, und die andere Wicklung par- allel zum Lichtbogen liegt, so daß ihre magneti- sche Wirkung dem Spannungsabfall längs des Bogens proportional ist. 14. Lichtbogenentladungsvorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, gekennzeichnet durch einen weiteren Magnet, der neben dem Licht- bogen gelagert ist und ein konstantes äußeres Magnetfeld besitzt, das quer zur Richtung des Liclitlx)gens geric'h@tet ist. 15. Lichtbogenentladungsvorrichtung nach den :\iisprficheol 12 bis 14, dadurch gekennzeich- in-t, claß die beiden entgegengesetzt gepolten \Vicklungen den Lichtbogen in einer Richtung quer zu seiner Länge beeinflussen und der andere :\lagnet den Lichtbogen ebenfalls quer zu seiner Länge, jedoch im wesentlichen senkrecht zu der Richtung des Einflusses der genannten Wick- lungen heeinflußt.
    16. Lichtbogenentladungsvorrichtung nach einem der Ansprüche i bis 6 und 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß sie Regelvorrichtungen besitzt zum selbsttätigen Bewegen der genannten Elektroden in Richtunigen gegen- oder auseinander, um einen vorbestimmten gewünschten Abstand zwischen ihnen während des Betriebs aufrechtzuerhalten, wobei diese Regelvorrichtung z. B. einen umkehrbaren Motor, d. h. einen Zweiphasenmotor, enthält, der die Elektroden vorschiebt oder zurückzieht und mindestens zwei Wicklungen besitzt, in denen phasenverschobene Ströme fließen, und die elektrisch mit dem Lichtbogenstromkreis so verbunden sind, daß die entstehende Kraft bzw. das Drehmoment der Differenz zwischen einer Spannung, die dem Lichthogenstrom proportional ist, und dem Spannungsabfall längs des Lichtbogens proportional ist, wobei die entstehende Kraft bzw. das Drehmoment den Motor über entsprechende Einrichtungen die Elektroden vorschieben, zurückziehen oder drehen läßt, um den genannten vorbestimmten Elektrodenabstand aufrechtzuerhalten.
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