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.Anode für starke elektrische Lichtbogen und Verfahren zu ihrer Herstellung
Anoden für starke elektrische Lichtbogen werden aus einer röhrenförmigen Hülse aus
praktisch reiner Kohle und einem stabsförmigen Kern, welcher den zylindrischen -Innenraum
der Hülse ausfüllt, gebildet.
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Nach einem bekannten Verfahren werden unabhängig voneinander Kohlehülse
und Vollstäbe, welche die für den Kern erforderliche Zusammensetzung aufweisen,
hergestellt. Stab und Hülse sind in ihren entsprechenden Maßen genau aufeinander
abgestimmt, so daß sie sich nach dem Ineinanderschieben wie ein Vollstab verhalten.
Man kann den Stab gewaltsam in die Hülse hineindrücken; im allgemeinen verbietet
jedoch die Zerbrechlichkeit der Hülse diese Arbeitsweise. Man ist daher meist darauf
angewiesen, die Stäbe mittels mineralischer und/oder organischer Substanzen in die
Hülsen einzukleben, um ihren Zusammenhalt zu gewährleisten. .
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Bekannt sind weiterhin Anoden, bei welchen Hülse oder Kern an den
Berührungsflächen Rillen aufweisen. Der Kontakt zwischen Hülse und Kern wird hier
durch Zylinderabschnitte darstellende Flächen hergestellt. Hierdurch ergeben sich
sowohl bei der Herstellung als auch im Gebrauch die gleichen Nachteile wie bei der
aus glatter Hülse und
glattem Kern bestehenden Anode. Denn der Kern
muß mit einem gewissen Spiel eingesetzt und dann verklebt werden; die Festigkeit
läßt hierbei zu wünschen übrig. Eine vollkommene Zentrierung läßt sich nicht erreichen,
was zu ungleichmäßigem Abbrennen und Lichtschwankungen bzw_ schlechter Lichtausbeute
führt.
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Die Anode gemäß der Erfindung für Bogenlampen mit starken elektrischen
Lichtbogen besteht aus einer Hülse von praktisch reiner Kohle und einem harten,
mineralisierten, stabförmigen Kern, bei der ran mindestens einer. der zueinandergewandten
Mantelflächen von Kohle und Kern verteilt über den Umfang dieser Mantelflächen sich
über die Anodenlänge erstreckende Rippen vorgesehen sind, mit denen diese Mantelfläche
der anderen anliegt, und ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen
mit scharfen Kanten an die gegenüberliegende Mantelfläche des anderen Teiles stoßen.
Die Rippen können im Querschnitt Dreiecksform haben, und sie sind zweckmäßig in
gleichen Abständen angeordnet. .
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Bekanntlich stellt die Industrie Werkstücke aus Kohle für elektrische
Zwecke von jedem gewünschten, z._ B. auch von gewelltem Querschnitt her. Die Fabrikation
von Hülsen und Stäben, die, wie beschrieben, mit Längsrippen versehen sind, bereitet
also keinerlei Schwierigkeiten.
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Anschließend sei die Erfindung an Hand der Zeichnung erläutert.
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Fig. z zeigt im Querschnitt einen in die Hülse eingeschobenen Kern;
beide Teile sind dank der Längsrippen miteinander verkeilt; Fig. a zeigt Kern und
Hülse nebeneinander; bei dieser Ausfülfrungsform ist lediglich die Hülse mit Längsrippen
versehen; Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der nur der Kern mit Längsrippen
versehen ist; Fig. q. zeigt eine dritte Ausführungsform, bei der sowohl der Kern
als auch die Innenfläche der Hülse mit Längsrippen versehen sind; Fig. 5 zeigt in
stark vergrößertem Schnitt ein beispielsweises Profil einer Längsrippe, so wie es
sich vor Ineinanderfügen von Kern und Hülse darstellt.
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Bei allen Figuren sind der Schnitt der Hülse mit a, der Schnitt des
Kernes mit b und die Längsrippen mit c bezeichnet.
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Zur Vereinfachung der Ausführungen über die Erfindung behandelt die
Beschreibung die Ausführungsform, bei welcher die Hülse a innen mit Längsrippen
versehen ist und der Kern b aus einem glatten Vollzylinder besteht.
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Eine Hülse mit einem -der Fig. z entsprechendem Querschnitt läßt sich
mittels einer geeigneten Matrize durch einen Preßvorgang herstellen. Der so erhaltene
Hülsenrohling wird durch Wärmebehandlung gehärtet und wieder abgekühlt. Dann wird
unter relativ starker Reibung der entsprechende Kern eingeschoben. Hierbei werden
die radial vorstehenden Kanten aller Längsrippen ganz leicht zerdrückt. Um das Einschieben
zu erleichtern, kann man gegebenenfalls die Hülse erwärmen, wobei dieselbe sich
ausdehnt und das Einsetzen des Kernes ohne Schwierigkeiten vonstatten geht. Unigekehrt
kann man selbstverständlich auch den Kern auf tiefe Temperatur bringen und dann
in die auf Normaltemperatur gehaltene Hülse einführen.
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Wie aus Fig. 5 ersichtlich, beträgt der Öffnungswinkel a der Längsrippe
etwa 6o°.
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Um die Verbindung zwischen Hülse und Kern noch weiter zu verstärken,
kann man gegebenenfalls den Kern auf einem kleinen Teil seiner Länge mit der Hülse
verkleben. Dies erfolgt vorzugsweise an dem dem Lichtbogen abgewandten Teil der
Anode, welcher als Abfallstück im Kohlehalter verbleibt. Man kann auch die Zwischenräume
zwischen den Längsrippen am Fuß der Kohle vollkommen ausfüllen.
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Die erfindungsgemäße Anode bringt bedeutende Vorteile. Wenn man einen
zylindrischen Kern in eine glatte Hülse einsetzt, so sind Kern und Hülse in den
für die Funktionen der Anode wichtigen Teilen nie vollkommen geometrisch geradlinig,
d. h. Kern und Hülse sind' nie vollkommen zentriert. Hierdurch bleibt die Anode
beim Abbrennen nicht symmetrisch; der Krater liegt nicht mehr in einer zur Anode
senkrechten Ebene, was für ein gutes Funktionieren einer Anode für starke elektrische
Lichtbogen unbedingt erforderlich ist, sondern er weist eine gewisse Schrägstellung
zur Anodenachse auf. Hierdurch arbeitet die Anode nicht einwandfrei, und es entstehen
Unregelmäßigkeiten bei der Lichtemission. Bei der Anordnung gemäß der Erfindung
ist der Kern auf seine ganze Länge genau zentriert, und man erhält beim Abbrennen
einen Krater, dessen Ebene über die ganze Länge der Anode senkrecht zu derselben
verbleibt. Man erhält hierdurch ein viel gleichbleibenderes Licht, was besonders
bei .der Verwendung der Anoden in Projektionsapparaten von Bedeutung ist.
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Da die Wärmeleitung durch die Rippen sehr gering ist, und außerdem
die unbewegte Luftschicht zwischen den Rippen praktisch keine Wärme abführt, kühlt
sich die Anode in radialer Richtung sehr viel weniger ab. Infolgedessen sind die
leuchtenden Gase im Krater heißer und liefern bei gleichem Verbrauch an elektrischer
Energie eine höhere Lichtstärke.
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Die Zahl der Längsrippen kann innerhalb weiter Grenzen schwanken.
Es sind jedoch zumindest drei Längsrippen am Umfang vorzusehen, die in Form eines
gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind. Hierdurch werden die vom Kern auf die Hülse
ausgeübten Drucke am besten ausgeglichen.
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Man kann auch eine große Anzahl von Rippen vorsehen. Dadurch wird
jedoch die bei Einführung des Kernes in die Hülse die Reibung verursachende Oberfläche
vervielfacht, woran im allgemeinen kein Interesse besteht, da die Einführung erschwert
wird.
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Versuche haben ergeben, daß es genügt, wenn die Rippen o,5 bis to
mm voneinander entfernt sind. Diese Abstände sind auf das Innenprofil der Hülse
bezogen. Wenn z. B. die Hülse 8 mm Innendurchmesser hat, beträgt der Innenumfang
etwa 25 mm,
lind man kann z. B. zehn Rippen' im Abstand von
je 2,5 mm oder fünf Rippen im Abstand von je 5 mm oder dreißig Rippen mit je 0,24
mm Zwischenraum anordnen.
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Anschließend seien zwei Beispiele angeführt. Beispiel i Es wurde eine
Anode hergestellt, deren Hülse aus technischer Kohle bestand. Der Außendurchinesser
betrug i3,6 mm. Die Hülse war innen mit vierundzwanzig dreiecksförmigen Längsrippen
versehen, deren Höhen 0,25 mm und deren Scheitelwinkel 6o° betrugen. In die
Hülse wurde zwischen die Spitzen der vierundzwanzig Längsrippen ein zylindrischer
Kern vom Durchmesser 7,5o mm unter starker Reibung eingeführt. Er wurde um Fuß der
Anode mit der Hülse auf eine Länge von 2o mm mit flüssigem Kaliumsilicat verklebt.
Anschließend wurde in einem Trockenofen bei der üblichen Temperatur getrocknet.
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Man erhielt bei 175 Amp. eine maximale Leuchtdichte von 9o ooo Stilb.
Der Krater blieb stets senkrecht zur Kohlenachse ausgerichtet. Die Festigkeit war
sehr gut.
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Führte man hingegen den gleichen Kern mit einem Spiel von
0,3 mm in eine Hülse mit zylindrischer Bohrung ein und verklebte ihn über
seine ganze Länge mit Kaliumsilicat, so erhielt man nur eine Leuchtdichte von 74
000 Stilb. Der Krater stellte siel-t- während des Gebrauchs mehr . oder weniger
schräg ein. Die Festigkeit war unvollkommen.
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Beispiel 2 Es wurde eine Anode hergestellt, deren Hülse aus technischer
Kohle einen Außendurchmesser von 13,6 mm aufwies und innen mit vierundzwanzig
dreiecksförmigen Längsrippen von 0,30 mm Höhe und einem Scheitelwinkel von
6o° versehen war. In diese l-Iülse wurde zwischen die Spitzen der vierundzwanzig
Längsrippen ein zylindrischer Kern von 7,80 mm Durchmesser unter starker
Reibung eingeführt.
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Man erhielt bei 175 Amp. eine maximale Leuchtdichte von 96 ooo Stilb;
die Lichtschwankungen blieben im Verlauf des Abbrennens unter 6 %, der Krater blieb
stets senkrecht zur Kohlenachse eingestellt, die Festigkeit war sehr gut.
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Setzt man den gleichen Kern mit einem Spiel von o,2o mm in eine Hülse
mit zylindrischer Bohrung ohne Klebemittel ein, so erhält man eine Leuchtdichte
von 95 ooo Stilb; die Lichtschwankungen gehen bis i i %, der Krater nimmt mehr oder
weniger Schrägstellungen ein, die Festigkeit ist unvollkommen.
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Die erfindungsgemäßen Anoden bieten also den Vorteil, daß sie gleichmäßiger
abbrennen und daß sie bei gleichem Energieaufwand "eine größere Lichtmenge ausstrahlen
können. Der Gestehungspreis für mit Rippen versehene Hülsen und Kerne ist praktisch
nicht höher; man hat jedoch den Vorteil einer Ersparnis bei der Verklebung und der
im allgemeinen zum Trocknen des Klebemittels unerläßlichen Wärmebehandlung.