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Positive Starklichtbogen-Elektrode mit Beck-Effekt Es isst bekannt,
zur Erzielung einer vollkommenen Stabilität eines elektrischen Lichtbogens Docht=
kohlen zu verwenden, beij denen der auf Kohlenstoffgrundlage gebildete Docht eine
Vereinigung von Verbindungen seltener Erden mit kleinen Mengen reduzierender Stoffe
enthält. Auch ,ist es nicht mehr neu, zur Herstellung von eine starke ultraviolette
Strahlung erzeugenden Dochtkohlen Eisen, Mangan, Titan, Chrom oder Vanadium in metallischer
Form oder als Oxyd oder Salz für den Kohlendocht in Mischung miit einer auf Kalium-oder
Alkalisilikatgrundlage bereiteten Paste zu verwenden. Ferner verwendet man bereits,
Verbindungen von Tiitan und Eisen oder von Chrom-und Eisenoxyden oder von Nickel
und Kobalti in Vereinigung mit den natürlichen Erzen der seltenen Erden, wie Gado,liniit,
Samarskit und Cerilt, als Zusatz zu der den Grundstoff des Dochtres von Lichtbogenelektroden
bildenden Kohle. Weiterhin ist schon vorgeschlagen, zur Herstellung von Dochtkohlen,
diel nach Belieben sehr hohe und sehr niedere Stromstärken aushalten und dadurch
einen weit größeren Benutzungsbereich als, die üblichen Kohlen aufweisen sowie gleichzeitig
eine ziemlich beträchtlicht
Liichtimenge ergeben, hochfeuerfeste
Titan-und Vanadiumverbindunge:n neben Verbindungen der seltenen Erden für den Docht
zu verwenden.
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Im Gegensatz zu allen diesen: bekannten Dochtkohlen betrifft die Erfindung
po,siitive Starklichtbogen.-Elektroden mit Beck-Effektt. Bekanntlich gibt es seit
2o bis. 25 Jähren einen Starklichtbogen mit diesem nach seinem Erfinder benannten
Effekt, der in dem Auftreten eines: verhältnismäßig tiefen positiven Kraters besteht,
in welchem seich- ein gas: förmiger Stoff mit außerordentlich starker Helligkeit
befindet. Der Beck-Effekt kann von selbst zur Entstehung kommen und trititi in di'es'em
Fall dann auf, wenn die Stromdichte in der positiven Kohle einen besibimmten Mindestwert
überschreitet, der im allgemeinen in der Größenordnung von a,5 Ampere auf den Quadratmillimeter
des Kohlequerschniibtes liegt, wobei, gleichzeitig die negative Kohle. eine wenig
leuchtende, aber sehr steiTe Zunge abgibt. Aus, dem positiven, Krater entweicht
außerdem eine große Flamme, die heftig mach rückwärts zurückgedrängt wird, wie wenn
di'e negative Zunge eine erhebhiche kinetische Energie besäße.
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In der Literatur über elektrische Lichtbogen wird durchweg angenommen,
daß der Beck-Effekh nur mit poeitiiven Kohlen, die mit seltenen. Erden oder Thorium
oder Gemischen dieser verschiledenen Elemente mineralisiert sind, erzielt werden
kann.. Dabei benutzt man natürlich nicht die freien Metalle, sondern ihre Verbihdungen,
wofür die Oxyde, die Fluoride, die Oxydfluoride oder andere unlösliche Verbindungen
in Betracht kommen können. Beispielsweise gibt es Starklichtbogenkohlen, die bei
einem Durchmesser vom 16 mm sehr gut zwischen i5o und iSo Ampere, d. h. bei. eileer
Stromdichte von o,75 bis o,9o Ampere auf i mm2 erbeten und bei denen der Dochte
einten Durchmesser von der halben Größe des Hüllendurchmessers aufweist und in einer
Menge von etwa 50 0/a seines. Gewichts, Fluo,rilde oder Oxydfuor-iide oder Oxyde
der seltenen Erden allein oder im Gemiisch mit Thorium enthält.
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Demgegenüber ist die Erzielung eines Fortschrittes nm Jahre i933 durch
die Feststellung gelungen, daß man den: Beck-Effekt auch mit Starklichtbogenkohlen
verwirklichen kann, deren Docht als anderen Bestandteil neben. Kohlenstoff Silliciurncarbid
oder freies. Siliicium oder bestimmte Verbindungen dieses Metalloids enthält.
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Die Erfindung bezweckt nun die Schaffung von positiven Starklchebogemkohlen
mit. Beck-Effekt, bei(denen zur Erzielung dieses Effektes. die seltenen Erden und
das, Thorium nicht mehr notwendig sind. Man erhält erfindungsgemäß Starklichtbogen-Elektroden
mit Beck-Effekt, wenn der Docht ein oder mehrere Metalle der Eisengruppe, wie Eisen,
Nickel, Kobalt, Mangan., Chrom oder Vanadium, also Metalle mit Atomzahlen zwischen
22 und 28, in einer Menge von zwischen etwa 15 und ungefähr 70 Gewichtsprozent
und als die ioo Gewichtsprozent vervollständigenden Rest technisch reinen Kohlenstoff
enthält. Auf diese Weise gelingt esi, Stärkliehtkohlen zu erzielen, welche den Beck-Effekt
in vollkommener Weise ergeben und deren. Helligkeit erheblich die durch reiten Kohlenstoff
erreichbare Helligkeit und auch die Helligkeit der Starklilcht,-b-ogenkohlen mit
Silicium übertrifft. Ein. vollkommen beständiger Beck-Effekt und eine Helligkeit,
die etwa 6o bis 8o °/o, der durch Kohlen mit seltenen Erden erzielbaren Helligkeit
erreicht, ergeben sich insbesondere dann; wenn. die Dochte 25 Gewichtsprozent an
einem der erwähnten. Metalle enthalten, wobei: der zu ioo °/o fehlende Rest aus
technisch reinem Kohlenstoff besteht.
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Im übrigen haben die verschiedenen aufgeführten Elemente in der periodischen,
Reihe Atomgewichte, die einander verhältnismäßig nahe liegen, so@ daß die angegebenen
Gewichtsprozente genau gleichen atomischen Prozentsätzen entsprechen. Man erhält
auf diese Weise optische Wirkungen von ebenfalls gleicher Größenordnung.
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Die erreichbare höchste Helligkeit der so, hergesitellten Kohlen kann,
um nicht unter der durch Kohlen finit seltenen Erden erhältlichen Helligkeit zu
bleiben, durch geeignete Zusätze gesteigert werden. Überraschenderweise hat sich
erfindungsgemäß gezeigt, daß seich, wenn man in: geeigneten Mengenverhältnissen
eines oder mehrere dieser Metalle mit Verbindungen der seltenen Erden, wie sie für
die Herstellung von Lichtbogenkohlen üblich sind, vermiischt, Helligkeiten des,
Kraters erreichen lassen, welche die durch die seltenen Erden allein erzielbaren
Helligkeiten übertreffen. Beispielsweise erhält man mit einem Dochte, der i i °/o
Eisen und 41 % technisches CerfiuoTid enthält, eine Höchsthelligkeit, die je nach
der Stromstärke um io biss 2o °/o die durch die bestem Kohlen mini seltenen Erden
allein erreichbare Helligkeit überschreitet. So haben po,s.iitilve Kohlen mit einem
Docht dieser Zusammensetzung sowie miit einem Außendurchmesser von 9 mm und mit
einem die Hälfte des Außendurchmessers betragenden Dochtilochdurchmesser bei 7o.
Ampere und beii einer Spannung von 57 Volt an den Klemmen; des Lilchtbogens i2 0/0
mehr Licht, als, di(e entsprechenden Kohlen mit seltenen Erden ergeben:; bei 8o
Ampere und 68 Volt hat die Steligierung der Leuchtwirkung 16 %. und bei 85 Ampere
und 68 Volt 2o 1/o betragen.
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Ferner hat sich erfindungsgemäß ergeben, daß Nickel, Kobalt, Mangan,
Chrom, Vanadium ähnliche Erhöhungen der Helligkeit bewirken. In allen Fällen hat
sich ein Gewinn für di'e Lichtwirkung, und zwar im allgemeinen in der gleichen Größenordnung
gezeugt.
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Ein weiterer Vorteil der Starklichtbogen-Elektroden nach der Erfindung
beisteht darin, daß man die Stärke des sie durchfließenden Stromes. bils, zu einer
höheren Grenze steigern kann., ohne die Zone .zu erreichen, wo, der Lichtbogen,
geräuschvoll und unbeständig wird.. Beispielsweise weist die erwähnte Starkl@ich_tbo.genkohle
von 9 mm Durchmesser schwache Lichtschwankungen von. 8o Ampere ab auf, und diese
Schwankungen werden bei 85 Ampere störend. Dagegen ist bei, der angegebenen Dochtzusammensetzung
mit Eisen. der
Lichtbogen bei 8o Ampere noch vollkommen besitändig,
und die Lichtschwankungen sind bei b5 Ampe,re- noch ganz unbedeutend. Ferner hat
sich ergeben, daß der stündliche Verbrauch der Starklichtbogen-Elektroden nach der
Erfindung bei gleichen Betriiebsbedingungen und bei Hüllen mit Kohlenstoff gleicher
Güte ganz iln der nämlichen Größenordnung wie bei den bisher gebräuchlichen Sbarklich@tbogenkohlen
bleibt.
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Die Farbe des Lichteis erscheint bei den Kohlen nach der Erfindung
weniger künstlich und reicher an Strahlen von niedrigeren Frequenzen. Sie weist
daher Vorteile für die Durchdringungswidkung des Lichtbündels, von Scheinwerfern,
und für die Projektion der Farbenfilme mittels Starklichtbogen auf. In diesem Fall
ist, die Farbwiedergabe genauer bei Verwendung von Kohlen nach der Erfindung, bei
denen die seltenen Erden und ein. Metall, wie Eiasen, miteinander vermischt sind.
Dagegen bleibt beim Fehlen der seltenen Erden die Färbung des Lichtbogens ziemlich
weiß mit einem Str-iich ins Grünliche, insbesondere im Fall von Nickel.
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Das Arbeiten der Süarkltchtbogenkohlein,nach der Erfindung itsit durchaus
vergleichbar der Wirkung der bekannten Starklichtbogenkohlen, und erfordert keinerlei
Änderung der Regelung oder der Lüftung der Lampen. Die Lüftung braucht nur zu verhindern"
da.ß die durch die Verdampfung des Eisens und der anderen, Metalle gebildeten metalli,schen
Oxyde sich auf den Spiegeln oder sonsiüiigen optischen Geräten niederschlagen;,
mit, denen die Lampen ausgerüstet sind.