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Eisenlegierung für durch elektrischen Stromdurchgang zu erhitzende
Glühkörper in einer geschlossenen Hülle Bei Vorrichtungen, die aus einer geschlossenen
Hülle mit einem durch elektrischen Stromdurchgang zu erhitzenden, im «wesentlichen
aus Eisen bestehenden Glühkörper bestehen, wie bei gasgefüllten Stromregelungsröhren
zur Iionstanthaltung des Stromes bei Änderung der Betriebsspannung, ist die Lebensdauer
des Glühkörpers bei dem Vergleich großer Anzahlen sehr unregelmäßig. Dies scheint
mit der in solchen Fällen auftretenden ungleichmäßigen Temperaturverteilung im Glühkörper
im Zusammenhang zu stehen, wodurch örtlich ein Übergang von a- in 7-Eisen stattfinden
kann, mit dem eine Formänderung des Glühkörpers einhergeht. Diese Erscheinungen
treten in besonders starkem :Maße auf, wenn der Glühkörper aus dünnem Drah: besteht,
und sie sind z. B. in hohem Maße von der Stromform und der Frequenz sowie von der
Anzahl der Ein- und Ausschaltungen abhängig.
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Es wurde nun gefunden, daß durch Verwendung von Legierungsbestandteilen,
die das y-Gebiet verkleinern, die Lebensdauer des Glühkörpers verbessert werden
kann.
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Die als solche Legierungsbestandteile in Frage kommenden Elemente
sind in der Metallurgie bekannt und z. B. in einem Aufsatz von Wever in »Archiv
für Eisenhüttenwesen«, Bd. 1I, 1928/r929. S. 7.16, angegeben.
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Da der Übergangspunkt von a- in y-Eisen (Ac3 Punkt) in der Nähe von
9o6° C liegt und die Erfindung insbesondere für Verwendungen dienen
soll;
bei denen z. B. durch Ein= und Ausschaltung des Stromes dieser Übergangspunkt wiederholt
passiert wird, würde man besonders deswegen, weil Elemente wie Zirkon und Chrom
den Übergangspunkt zunächst herabsetzen, erwarten, daß erst bei Verwendung der Legierungsbestandteile
gemäß der Erfindung in solchen Mengen, daß kein Übergang von a- in 7,-Eisen stattfinden
kann, die unerwünschte Formänderung behoben werden könnte.
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Es wurde nun ferner gefunden, .daß die in -Rede stehenden Elemente
jedoch auch bereits in kleineren Mengen eine große verzögernde Wirkung auf den Übergang
von a- in y-Eisen ausüben und die unerwünschte Formänderung des Glühkörpers verhindern.
Dies ist besonders wichtig bei Stromregelungsröhren und ähnlichen Verwendungen,
bei denen es nützlich ist, daß die Eigenschaften von reinem Eisen, insbesondere
diejenigen, die mit der Stromspannungscharakteristik zusammenhängen, im wesentlichen
erhalten bleiben.
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Gemäß dem Schrifttum sollten Elemente, wie Silber und Wismut, sich
nicht mit Eisen legieren. Nach Messung des Temperaturkoeffizienten des Widerstandes
der mit letzteren Elementen zusammengesetzten Materialien scheint jedoch angenommen
werden zu müssen, daß bei diesen Elementen dennoch eine gewisse Legierungsmöglichkeit
im Sinne der Erfindung vorhanden ist. In Übereinstimmung damit wird, z. B. :durch
Hinzufügung von Silber, die gewünschte Verbesserung der Lebensdauer erzielt. Im
Hinblick darauf soll die obengenannte Definition der gemäß der Erfin-.dung als Legierungsbestandteile
in Frage kommenden Elemente auch als .derartige Elemente umfassend erachtet werden,
sofern dabei aus Messungen des Temperaturkoeffizienten des Widerstandes eine gewisse
Legierungsmöglichkeit im Sinne der Erfindung angenommen werden muß.
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Als Legierungsbestandteil !kommen bei der Erfindung im Zusammenhang
mit der Verwendung als Glühkörper insbesondere diejenigen Elemente in Frage, die
.bei Belastung des Glühkörpers nicht in störendem Maße verdampfen. Sehr gute Ergebnisse
werden insbesondere mit den Elementen Beryllium, Aluminium, Titan, Zirkon, Zinn,
Phosphor, Vanadin, Chrom, Molybdän, Wolfram und Silber erzielt.
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Bei Verwendung in Stromregelungsröhren, die mit einem indifferenten
Gas mit hoher Wärmeleitfähigkeit, wie Wasserstoff, gefüllt sind, ist in dieser Beziehung
noch von Interesse, daß dabei die Anforderung zu stellen ist, daß die Stromspannungscharakteristik
einen praktisch flachen Verlauf hat, z. B. daß sich bei Änderung der Betriebsspannung
in einem Verhältnis von mindestens i : 2 der Strom nicht mehr als um i o % ändert.
Es wurde ,gefunden, daß sich ein solches Ergebnis mit den in Rede stehenden Elementen
erzielen läßt.
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Werden z. B. aus reinem Eisen und Wolfram auf metallkeramischem Wege
Stäbchen hergestellt, die -etwa o,5 Atomprozent Wolfram enthalten, so wird nach
Verarbeitung zu - Draht von etwa 35 ,P ein geeignetes Material für Stromregelungsröhren
erhalten.
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Aus diesem Material wurden etwa ioo Stromregelungsröhren hergestellt,
die aus einem rohrförmigen, mit Wasserstoff unter einem Druck von etwa 5 cm Quecksilbersäule
gefüllten Kolben mit "°iner Länge von etwa i i cm und einem Durchmesser von etwa
4 cm bestanden, in dem ein Draht mit einer Länge von etwa i25 cm angeordnet ist.
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Sämtliche Röhren vertrugen unter praktischen Betriebsverhältnissen
mehr als io ooo Ein- und Ausschaltungen. Bei einer gleichen Anzahl von Röhren der
gleichen Bauart, aber mit reinem Eisendraht versehen, war diese Anzahl von Schaltungen
sehr unregelmäßig und schwankte zwischen etwa Zoo und 5000 mit einer mittleren
Anzahl von etwa 4ooo. Die Lebensdauer der mit der genannten Legierung hergestellten
Regelungsröhren, über eine große Anzahl betrachtet, ist durch Anwendung der Erfindung
nicht nur regelmäßiger,. sondern außerdem auch wesentlich höher ;geworden.
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Es wurde bereits vorgeschlagen, die Lebensdauer von Eisenwasserstoffwiderständen
durch den Zusatz von geringen Mengen nichtmetallischer Stoffe, welche die Rekristallisation
.des Glühkörpers erschweren, zu erhöhen, wie dies auch in der Glühlampentechnik
üblich ist. Durch diese Maßnahme wird die obenerwähnte Formänderungserscheinung
jedoch nicht hintangehalten und nicht eine so erhebliche Verbesserung der Lebensdauer
erzielt, wie es gemäß der Erfindung der Fall ist.