PL33883B1 - Elektryczna zarówka gazowana z cialem zarowym w ksztalcie podwójnej skretki - Google Patents

Description

Wynalazek dotyczy zarówek elektrycznych, posiadajacych dwukrotnie srubowo zwiniety drut zarowy i napelnionych gazem szlachetnym, np. kryptonem, z dodatkiem azotu albo mieszanina gazów szlachetnych, zlozona glównie z kryptonu i z mniejszej ilosci jednego lub kilku innych ga¬ zów szlachetnych, np. a:gonu lub ksenonu, przy czym cisnienie tych gazów w temperaturze poko¬ jowej odpowiada, mniej -wiecej cisnieniu jednej atmosfery, to znaczy wynosi od 500 do 900 mm slupa rteci.Wiadomo, ze we wszystkich gazowanych za¬ rówkach — z wyjatkiem zarówek na zupelnie niskie napiecie do 24 V — do gazów szlachet¬ nych, jak argon lub krypton, dodaje sie gazu podwyzszajacego napiecie przebicia, np. azotu, w celu unikniecia powstawania luku. Zawartosc azotu w zarówkach pogarsza ich efekt swietlny z powodu stosunkowo malego ciezaru czastecz¬ kowego oraz duzej przewodnosci cieplnej azo¬ tu. Ogólnie dazy sie wiec do stosowania mozli¬ wie malych ilosci azotu, lecz wystarczajacych aby uniknac powstawania luku.W zarówkach napelnionych argonem stosuje sie ogólnie 10 — 20% azotu. W zarówkach na napiecie 110 woltów o pojedynczej skretce wy¬ starcza 10% azotu, a w zarówkach na napiecie okolo 220 woltów — 20% azotu, aby niezawodnie zapobiec powstawaniu luku.W mysl doswiadczen, w zarówkach o podwój¬ nej skretce, nalezaloby stosowac jeszcze wieksze ilosci azotu tak, aby w zarówkach tych nie po¬ wstawaly wyladowania lukowe o wiekszym na¬ tezeniu pradu równiez wtedy, gdy cialo zarowe z jakiegokolwiek badz powodu, np. wskutek sto¬ pienia lub wstrzasu, zostalo w jednym miejscu przerwane. Azeby wydajnosc swietlna, osiagnieta dzieki zastosowaniu podwójnych "skretek, wyko - rzystac w calej pelni, dodaje sie obecnie do ar¬ gonu taka sama ilosc azotu, co i w zarówkach o skretce pojedynczej, niebiezpiecznego zas wzro¬ stu natezenia pradu, wywolywanego przez lukswietlny w/chwili przerwania sie skrytki pod¬ wójnej, unika sie w ten sposób ze niektóre cze¬ sci drutu doprowadzajacego prad wykonywa sie w postaci bezpiecznika. W tych zarówkach zasto¬ sowana ilosc azotu, zapobiega powstawaniu luku tylko dopóty, dopóki skretka j.est nieuszkodzona; nie wystarcza ona jednak do zapobiezenia pow¬ stawaniu lub gaszeniu luku miedzy silnie ogrza¬ nymi koncami ciala zarowego w czasie jego to¬ pienia, oraz do zapobiezenia ^rozprzestrzenianiu, sie luku az do obu drutów doprowadzajacych prad. Luk, powstajacy w chwili przepalania sie zarówek, zostaje, w czasie zwiekszenia sie nateze¬ nia pradu do z góry ustalonej wartosci zgaszo¬ ny wskutek wytopienia lub spalenia sie bezpiecz¬ nika, przerywajacego obwód pradu. Zatem za¬ stosowanie drutu topikowego pozwala na to, ze w* zarówkach z podwójna skretka nie trzeba do argonu dodawac wiecej azotu, niz by to bylo potrzebne ze wzgledu na unikanie powstawania luku przy skretce nieuszkodzonej.W zarówkach napelnionych - kryptonem trze¬ ba dla zapobiezenia powstawaniu luku stosowac wieksza ilosc azotu, niz w' zarówkach napelnio¬ nych a? gonem. W przypadkach zastosowania kryptoAii proponowano dodatek azotu, Wynosza¬ cy do 30 o/o, przy czym za dolna granice ucho¬ dzil 10% dodatek azotu.Ta sama zawartosc azotu, która nadaje sie do zastosowania w agronowych zarówkach z pod¬ wójna, skretka, nie wystarcza w kryptonowych zarówkach nawet do zapobiezenia powstawaniu luków swietlnych w nieuszkodzonej skretce. W zarówkach z podwójna skretka do kryptonu nale¬ zy domieszac 15 — 20%, a nawet i wiecej azotu, podczas gdy w zarówkach argonowych 10 —15°/o azotu daje pozadane bezpieczenstwo przy rów¬ noczesnym zastosowaniu drutu topikowego. W Ikryptonowych zarówkach z podwójna skretka,' zawierajacych 15 — 20o/0l azotu, zdarza sie, ze • zarówki te ulegaja uszkodzeniu, poniewaz wzra¬ stajacy prad luku, powstajacego w zarówce, sta¬ pia drut topikowy, wskutek czego zarówki sta¬ ja sie niezdatne do uzytku, jakkolwiek skretka ich jest nienaruszona. Luk jednak moze znisz¬ czyc równiez i skretke zarówki. » Doswiadczenia wykazaly, ze opisane zjawiska istotnie zachodza, poniewaz geometryczne dane skretki podwójnej, zastosowanej w zarówkach napelnionych kryptonem, odpowiadaja geometry¬ cznym danym skretki podwójnej, zastosowanej w zarówkach napelnionych argonem. Geometryczne dane skretek podwójnych, zastosowanych w obu rodzajach zarówek, byly dotychczas jednakowe.Wynalazek opiera sie na doswiadczeniu, ze skretki podwójne, które maja byc zastosowane w zarówkach napelnionych kryptonem, nie po¬ winny posiadac jednakowych danych geometry¬ cznych ze skretkami podwójnymi, zastosowanymi w-zarówkach napelnionych argonem. Przez zmia¬ ne geometrycznych danych skretek podwójnycn mozna w mysl wynalazku osiagnac to, ze zarów¬ ki o podwójnych skretkach napelnione krypto¬ nem nie musza zawierac wiecej azotu niz zarów¬ ki napelnione argonem; ponadto przy zastosowa¬ niu odpowiednio zbudowanych skretek . podwój¬ nych zarówki kryptonowe mozna wytwarzac z zawartoscia azotu znacznie mniejsza niz 10o/0, bez obawy powstania luku swietlnego.O geometrycznych danych, charakterystycz¬ nych dla podwójnych skretek, stanowia wspól¬ czynniki rdzeni oraz nasycenia, stosowane przy pierwszym i drugim zwijaniu drutu w skretki.Pod wspólczynnikiem rdzenia nalezy Rozumiec stosunek srednicy rdzenia do srednicy drutu, na¬ winietego na ten rdzen. Pod nasyceniem rozumie sie stosunek skoku zwojów srubowych do sredni¬ cy drutu nawinietego na rdzen. Przy drugim zwi¬ janiu, pod srednica drutu nalezy rozumiec sredni¬ ce jednokrotnie srubowo zwinietego drutu, a za¬ tem srednice zewnetrzna skretki pierwotnej, przy czym wartosc ta sklada sie z sumy srednicy rdzenia, zastosowanego przy pierwszym zwijaniu i podwójnej srednicy drutu. Wartosci wspólczyn¬ ników rdzeni w przypadku zarówek napelnionych argonem i w przypadku dotychczas uzywanych zarówek napelnionych kryptonem wynosza ogól¬ nie okolo 2,0 najwyzej 2,1. Nasycenie pierwszego zwiniecia drutu wynosi zwykle od 1,40 dp 1,70^ a drugiego zwiniecia od 1,50 do 2,0.Przekonano sie, ze z wyzej przytoczonych czterech danych skretek podwójnych, tak zwane nasycenie drugiego zwiniecia posiada najwieksze znaczenie dla powstania luku swietlnego- Jezeli wartosc te z uwzglednieniem pewnych zaleznosci i przy 'obserwacja pozostalych trzech . danych prawidlowo wybrac, .niebezpieczenstwo1 tworze¬ nia sie luku swietlnego w kryptonowych zarów¬ kach z podwójna skretka mozna znacznie zmniej¬ szyc.Doswiadczenia, przeprowadzone w zwiazku z napieciem przebicia wykazaly, ze w zarówkach kryptonowych niebezpieczenstwo przebicia moz¬ na zmniejszyc w ten sposób, iz„ podczas skreca¬ nia skretki skok zwojów przy drugim zginaniu mozna wykonac znacznie wiekszy niz dotychczas, czyli ze wartosc nasycenia drugiego zawiniecia obiera sie stosunkowo duza. Tego rodzaju wyko¬ nanie skretki jest korzystne dlatego, ze spadek napiecia (podczas pracy zarówek), który w prze¬ strzeni gazowej przypada* na jednostke odleglos¬ ci miedzy dwoma sasiednimi wtórnymi zwojami - 2 - %skretki powinien byc jak najmniejszy. Przeko¬ nano sie, ze przy powstawaniu luku swietlnego, wielkie znaczenie posiada nie wielkosc spadku napiecia miedzy dwoma sasiednimi wtórnymi zwojami, lecz wartosc spadku napiecia, przypa - dajacego na jednostke oddalenia miedzy tymi zwojami. Miedzy dwoma sasiednimi wtórnymi zwojami skretki podwójnej spadek napiecia jest w przestrzeni wypelnionej, gazem taki sam, jak w calkowitym wtórnym zwoju wzdinz wlókna. Ó.w spadek napiecia jest okreslony przez liczbe wtórnych zwojów i nominalne napiecie zarówki*.Iloraz wartosci spadku napiecia miedzy dwo¬ ma zwojami i odleglosci (w milimetrach) miedzy tymi zwojami stanowi spadek napiecia na mili¬ metr. W dotychczas stosowanych skretkach po¬ dwójnych y/artosc ta jesl bardzo duza; osiaga ona 31 V i nie jest mniejsza niz 18 V. Obnizenie tej wartosci .— o ile pozostale trzy dane skretki, mianowicie wspólczynniki rdzeni i wartosc nasy¬ cenia pierwszego zwiniecia z innych powodów nie maja ulec zmianie — mozna uskutecznic przez zwiekszenie wartosci nasycenia drugiego zwinie¬ cia. Z natury rzeczy, wytworzone w ten sposób skretki byly o wiele dluzsze, niz dotychczas sto¬ sowane skretki. Wiadomo jednak, ze ilosc ciepla, odprowadzona ze skretki przez gaz wypelniajacy zarówke (strata/w watach, spowodowana przez przewodnosc gazu), -wzrasta w prostym stosunku wraz z dlugoscia wlókna zarowego. Wedlug do¬ tychczasowego stanu wiedzy nalezalo spodzie¬ wac sie, ze skretki, o takim duzym skoku dadza; zarówki o malej wydajnosci swietlnej, jakkol¬ wiek zarówki te z uwagi na powstanie , luków swietlnych sa zupelnie bezpieczne. W przeci¬ wienstwie do tego stwierdzono, ze jezeli w kry-, pionowych zarówkach zastosowac podwójne skretki o wspólczynniku rdzenia, wynoszacym okolo 2,0 i nasyceniu pierwszego zwijania, wy¬ noszacym okolo 1,60, przy czym skretki te i przy drugim zwijaniu otrzymuja tak duzy skok srubo¬ wy, ze wartosc nasycenia drugiego zwijania wy¬ nosi wiecej niz 2,0, wówczas wydajnosc swietlna zarówek, obliczona w, stosunku, do jednakowej trwalosci, nie jest pomimo wiekszej dlugosci wlókna zarowego mniejsza, niz w zarówkach o •skretkach, których nasycenie drugiego zwijania jest mniejsze niz. 2,0. Przez zwiekszenie nasyce¬ nia drugiego zwijania do pewnej okreslonej gra¬ nicy mozna osiagnac nawet pewne zwiekszenie wydajnosci swietlnej. Przekonano sie, ze w za¬ leznosci od zuzycia w watach lub w zaleznosci od strumienia swietlnego zarówek i w malym stop¬ niu od napiecia nominalnego zarówek, wartosc nasycenia drugiego zwijania w przypadku skre¬ tek o wspólczynniku rdzenia wartosci okolo 2,0 i wartosci nasycenia pierwszego zwijania wyno¬ szacym okolo 1,60, powinna lezec w granicach miedzy 2,2 i 3,5, a to odpowiednio do wzrostu strumienia swietlnego miedzy 2,2 i 3,0 w Rrzy- padku skretek na nominalne napiecie, wynosza-- ce okolo 110 V, a miedzy 2,40 i 3,50 w przypad¬ ku skretek na nominalne napiecie, wynoszace o- kolo 320V. ',...'.¦ Badajac podwójne skretki o takiej wysokiej wartosci drugiego nasycenia mozna stwierdzic, ze w przestrzeni gazowej miedzy poszczególnymi wtórnymi zwojami, spadek napiecia ha mm jest znacznie mniejszy, niz w dotychczas uzywanych skretkach. Podczas gdy — jak wyzej wspomniano — dotychczas spadki napiecia lezaly w grani¬ cach miedzy 31 i 18 V na mm, w skretkach wed¬ lug wynalazku otrzymuje sie. spadki napiecia wynoszace miedzy 17 i 8*5 V na mm. Wartosci spadków napiecia sa zmienne zaleznie od zuzy¬ wanej mocy lub zaleznie od strumienia swietlne¬ go zarówek. Skretki zarówek o wiekszym stru¬ mieniu swietlnym (lecz o takiej samej trwalosci) zarza sie w jednakowych zreszta warunkach w wyzszej temperaturze. Wraz ze wzrostem tem¬ peratury wzrasta równiez emisja elektronów wlókna zarowego, a zatem i niebezpieczenstwo przebicia w zarówce. Z tego powodu w przy¬ padku skretki zarówek o wiekszym strumieniu, swiatla, spadek napiecia na mm w przestrzeni gazowej musi byc mniejszy niz w przypadku skretek zarówek o mniejszym strumieniu swiat¬ la. . Charakterystyczne wartosci spadku napiecia na mm w przypadku skretek podwójnych róznych kryptonowych zarówek nalezy wedlug wynalazku ustalic tak, aby byly one w sposób praktyczny zalezne od strumienia swietlnego poszczególnych typów zaFÓwek. I tak przekonano sie, ze w do¬ tychczas stosowanych skretkach podwójnych, spadek napiecia, obliczariy z danych konstrukcji, w przypadku zarówek o róznym napieciu nomi¬ nalnym i róznym zuzyciu watów, lezy miedzy wartosciami, które mozna okreslic za pomoca na¬ stepujacych wzorów: wolt/milimetr = 96 x lume ny0-20 oraz ^ wolt/milimetr = 80 x lume ny-°«2& W wiekszosci przypadków jednak wartosci spadku napiecia .odbiegaja o plus-minus 20% od wartosci, obliczanych przy pomocy wzoru wolt'' milimetr = 80 x lume ny ()<2' W przeciwien-. stwie do tego, wedlug wynalazku, dane konstru kcyjna skretek podwójnych do kryptonowych za¬ rówek nalezy obierac tak, aby wartosci spadku napiecia, obliczane za pomoca tych danych, by¬ ly mniejsze, niz wartosci, obliczane z wzoru wolt^milimetr = 80 x lume ny-°.2& Najlepiej - 3 -jednak Wartosci wspólczynników rdzeni i nasy¬ cenia podwójnych skretek zarówek napelnionych kryptonem obiera sie w ten sposób, aby obliczo¬ ne wartosci spadku napiecia odbiegaly jak naj¬ mniej od optymalnych wartosci, otrzymywanych ze wzoru wolt/milimetr = 80 x lume ny °» Odpowiednio do tej reguly, spadek napiecia na mm w podwójnej skretce kryptonowej zarówki o strumieniu 1500 lumenów powinien, wynosic w miare moznosci 8,3 na mm. W dotychczas stoso¬ wanych podwójnych skrytkach zarówek o stru¬ mieniu 1500 lumenów nastepuje spadek napiecia, wynoszacy okolo 18 V na mm.Przy masowej fabrykacji zarówek jest miedzy innymi rzecza wazna, by skretki mozliwie jak najwiekszej liczby typów zarówek byly jednako¬ wo dlugie. Odpowiednio do tego skretki nie mo¬ ga byc zbudowane scisle wedlug wyzej przyto¬ czonych danych. W takich przypadkach musi sie odbiegac nieco od wartosci optymalnych spad¬ ków napiecia. Przekonano sie, ze skretki musza byc wykonane w ten sposób, aby wartosc spad¬ ku napiecia odbiegala nie wiecej niz -+¦ 15% 'od wartosci, obliczonej z wzoru wolt'milimetr = 80 x lume ny °l Spadek napiecia, przekraczaja¬ cy wyzej podana wartosc, zmniejsza wydajnosc swietlna, i przyczynia sie do wzrostu niebezpie^ czenstwa powstawania luków swietlnych. Jezeli natomiast spadek napiecia jest o wiecej niz 16% mniejszy od wartosci optymalnej, niebezpieczen¬ stwo powstawania luków swietlnych jest wpraw¬ dzie mniejsze, ale wydajnosc swietlna zarówki staje sie w tym przypadku mniejsza.Temperatura wlókna zarowego zarówek o jed¬ nakowej trwalosci i jednakowym strumieniu swietlnym, lecz o róznych napieciach nominalnych jest rózna, tak iz optymalny spadek napiecia na mm jest równiez rózny, przy czym spadek ten w przypadku zarówek o wyzszym napieciu jest nie¬ co wiekszy niz w zarówkach o nizszym napieciu nominalnym. Owe optymalne wartosci spadku na¬ piecia zarówek o róznym napieciu nominalnym odbiegaja od siebie i od wartosci otrzymywanych z powyzszego wzoru wolt^milimetr = 80 x lume- jiy-o.31 o mniej niz +15%.Wspomniano juz q tym, ze przy zastosowania wspólczynników rdzeni o wartosci okolo 2,0 naj¬ lepsze wyniki osiagaja te skretki, które odpo¬ wiednio do zwiekszonego zuzycia mocy lub do zwiekszonego strumienia swietlnego, posiadaja nasycenie drugiego zwiniecia o wartosci od 2,2 do 3,5. Owe nasycenia odpowiadaja optymalnym wartosciom spadku napiecia. Wspomniane opty¬ malne wartosci i dobre wyniki mozna osiagnac równiez wtedy'jezeli Skretki posiadaja, odmienne, wieksze lub mniejsze wspólczynniki rdzeni, to znaczy równiez przy pomocy wspólczynników rdzeni wartosci, wiekszej niz 2,2. W tych przypadkach jednak wartosci pierwszego i dru¬ giego nasycenia nalezy dobierac w ten sposób, aby okreslony przez nie spadek napiecia na mm. nie byl wiekszy niz wartosc obliczona z wzoru, wol^milimetr = 80 x lume ny_0»26 lub abjr najlepiej malo tylko odbiegal od wartosci, obli¬ czonych z wzoru wolt/milimetr = 80 x lumeny —0,31.Zarówki napelnione kryptonem., posiadaja po¬ dwójne skretki wedlug wynalazku, moga posia¬ dac o wiele mniejszy dodatek azotu, niz zarów¬ ki, posiadajace dotychczas stosowane skretki..Dodatek azotu nie musi byc wiekszy niz jest to* potrzebne w argonowych zarówkach o podwójnej, skretce w celu unikniecia niebezpieczenstwa przebicia. Jak wykazaly doswiadczenia, krypto¬ nowe zarówki o podwójnej skretce, przy uzyciu- podwójnych skretek wedlug wynalazku moga po¬ siadac jeszcze mniejszy dodatek azotu, tak iz za¬ wartosc azotu, wynoszaca mniej niz 10%, wystar¬ cza, aby zapobiec powstawaniu luków swietlnych..Przez tego rodzaju zmniejszenie zawartosci1 azotu mozna osiagnac dalsze zwiekszenie wydaj- nosci swietlnej.Zalety zarówek wedlug wynalazku opisana ponizej.Lampy kryptonowe 220 V o wydajnosci 65 dekalumenów zuzywajace 54 W, które zawieraja, domieszke 20% azotu i których skretka posiada wspólczynnik rdzenia 1,8 nasycenie pierwszego^ zwiniecia 1,60 i nasycenie drugiego zwiniecia 1,65, wykazuja trwalosc 1000 godzin (przy spad- •ku napiecia, wynoszacym 20,8 V na mm prze¬ strzeni gazowej), przy poczatkowej wydajnosci swietlnej wynoszacej 12,0 lumenów na wat. W przeciwienstwie do tego kryptonowe zarówki, których skretka ma wspólczynnik rdzenia 2,2 przy pierwszym zwijaniu, wspólczynnik rdzenia- 2,3 przy drugim zwijaniu, nasycenie pierwszego zwiniecia 1,60, lecz nasycenie drugiego zwiniecia 3,0 i spadek napiecia 10,3 V na mm, mialy przy zawartosci azotu wynoszacej 4% te sama trwa¬ losc wynoszaca 1000 godzin przy poczatkowej wydajnosci swietlnej 130 lumenów na wat. Opi- ' sane zarówki wedlug wynalazku maja wiec ta¬ ka sama trwalosc i takie same swiatlo przy zu¬ zyciu 50 W, czyli przy zuzyciu o 7,5 % mniej¬ szym niz te zarówki, których skretki posiadaly takie same wspólczynniki geometryczne, jak pod¬ wójne skretki zarówek napelnionych argonem.W zadnej z obu zarówek nie zdarzylo sie, by ulegla spaleniu w ten sposób, aby skretka pozo¬ stala nienaruszona, a tylko drut topikowy stopil sie. W przeciwienstwie do tego, zarówki napel- — 4nione kryptonem z dodatkiem tylko 4% azotu, lecz ze skretkami dawnej budowy (o spadku na¬ piecia , 20,8 V na mm) wykazaly okolo 60% ta¬ kich stopien. We' wszystkich zarówkach, poró¬ wnanych powyzej, podwójne skretki byly w je¬ dnakowy sposób zmontowane wzdluz luku kola tak iz odleglosc miedzy koncami kazdej skretki byla zawsze taka sama. * Sposób wedlug wynalazku — jak wyzej wspomniano — nadaje sie do zarówek, w któ¬ rych mieszanina gazów wykazuje cisnienie od 500 do 900 mm slupa rteci. Nie mniej jednak sposób ten moze byc zastosowany równiez i przy innych cisnieniach gazu wypelniajacego zarów¬ ke. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenia patentowe I. Elektryczna zarówka gazowana z cialem zaro¬ wym w ksztalcie podwójnej skretki, napelnio¬ na kryptonem lub przewaznie kryptonem z do¬ mieszka azotu, znamienna tym, ze konstru¬ kcja podwójnych skretek jest taka, iz spadek napiecia, przypadajacy na milimetr odleglosci miedzy wtórnymi zwojami skretki podwójnej w przestrzeni gazowej, jest mniejszy niz wolt'' milimetr — 80 x lume ny-°.26 Elektryczna zarówka gazowana wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze nasycenie drugiego zwi¬ niecia podwójnej skretki jest wieksze niz 2,1 i najlepiej miesci sie w granicach miedzy 2,2 i 3,5. Vereinigte Gluhlampen und JE-lektrizitatsA k_t iengesellschaft Zastepca: Dr S. Bolland adwokat P.O.Z.G./13 oddz. wB-stoku —150 zam. 72/2880—2.1-53—T-l-14633—3-X-50r, PL