PL6293B1 - Elektrody utlenione i sposób ich wytwarzania. - Google Patents

Description

Wynalazek dotyczy wytwarzania elek¬ trod, znanych pod nazwa ,,katod utlenio¬ nych" do rur wyladowawczych, jak np. do lamp nadawczych lub odbiorczych, stoso¬ wanych w telegrafji bez drutu i telefonj i i innych celów, do rur Roentgena i prostow¬ ników. Elektrody tego rodzaju, znane do¬ tad, skladaja sie z pewnego ciala np. pla¬ tynowego, powleczonego warstwa tlenków metali, wyrózniajacych sie przy podwyz¬ szonej temperaturze bardzo silna emisja elektronów. Na warstwe czynna nadaja sie tlenki metali idem alkalicznych, Wyrabianie i praktyczne stosowanie elektrod tych, opisanych po raz pierwszy przez Wehnelta, napotyka szereg trudnosci.Zródlem ich jest odpadanie warstwy utle¬ nionej, niestale dzialanie elektrod wskutek nierównomiernego ogrzewania warstwy, znikanie tlenku; wada tych elektrod jest równiez duzy opór omowy warstwy czyn¬ nej.Podawano juz rozmaite sposoby do ulep¬ szenia wlasnosci warstwy utlenionej. Tak np, zalecano dodawanie do niej metali szla¬ chetnych. Równiez znana jest rzecza umie¬ szczanie warstwy na rdzeniu, skladajacym sie ze stopu platyny i niklu.Podlug wynalazku niniejszego wytwarza sie nie katode utleniona, w której na rdze¬ niu metalowym znajduje sie warstwa czyn¬ nych tlenków wiecej lub mniej gruba, lecz katode utleniona, w której tworzywo czyn¬ ne przejmuje nawskros podstawowe cialo elektrody. Sposób podlug wynalazku ni¬ niejszego jest prostszy niz sposoby, uzywa-¦-..'¦**? *;L.- ne dotychczas, i usuwa szereg wymienionych i wyze) wad, ^ * \ Sposób po^lu^ wynalazku niniejszego polega na tern, ze na cialo, skladajace sie przynajmniej na powierzchni z metalu lub stopu, dajacego sie stapiac z metalami ziem alkalicznych, naklada sie cienka warstwe jednego lub kilku metali tych ziem, potem rozgrzewa sie cialo w srodowisku nieutle- niajacem, a wiec w prózni lub w atmosferze obojetnej albo redukujacej, do tego stop¬ nia, ze metal ziem alkalicznych laczy sie z materjalem dala w stop, wreszcie poddaje sie cialo postepowaniu utleniajacemu.W niektórych wypadkach zaleca sie podlug wynalazku niniejszego uczynic cia¬ lo porowatern na powierzchni juz wczesniej.Ilekroc w niniejszym opisie jest mowa o „stapianiu sie metali", nalezy przez to rozumiec takze przenikanie subtelnych cza¬ steczek jednego metalu pomiedzy czastecz¬ ki drugiego metalu, jezeli np. metal poro¬ waty nasyca sie pewna iloscia innego me¬ talu w stanie plynnym.Metalami lub stopami metali, stapiaj a- cemi sie z metalami ziem alkalicznych, sa np. platyna, paladium, nikiel i miedz, jako tez ich stopy. Metale te nadaja sie do ce¬ lów wynalazku takze dlatego, ze moga la¬ two przybierac wszelka forme i przy tem¬ peraturze, która maja podczas pracy (np. 700—1000° C), nie topia sie i nie miekna.Naogól z tych metali wytwarza sie calko¬ wite dalo elektrody, mozna jednakowoz w razie zyczenia umieszczac metale powyz¬ sze na rdzeniu z innego metalu.Na powierzchni dala, któremu poprzed¬ nio nadano forme elektrody, umieszcza sie denka warstwe jednego lub kilku metali ziem alkalicznych. Mozna to uskutecznic przez destylowanie albo przez ulozenie na powierzchni pewnej ilosci metali ziem al¬ kalicznych, która po stopieniu rozklada sile na calej powierzchni.Mozna jednakze podlug wynalazku ni¬ niejszego uzyc równiez zwiazków, rozkla¬ dajacych sie przy rozgrzewaniu i wydziela¬ jacych wtedy metal ziem alkalicznych.Mozna np. uzyc trój azotku baru (BaNQ), rozkladajacego sie przy ogrzewaniu na bar i azot. Jezeli umiescic na elektrodzie war¬ stwe trójazotku, to po nagrzaniu pozosta¬ nie na niej denka warstwa baru metalicz¬ nego. Mozna równiez uzyc trójazotków in¬ nych metali ziem alkalicznych lub ich mie¬ szaniny.Elektroda winna byc nastepnie rozgrza¬ na celem stopienia metalu ziem alkalicznych z powierzchnia katody. Wystarcza w tym wypadku nagrzanie jej cokolwiek ponad punkt topienia metalu ziem alkalicznych.Elektroda przy ogrzewaniu tern winna byc umieszczona w wysokiej prózni lub w at¬ mosferze gazów obojetnych albo redukuja¬ cych celem unikniecia utlenienia metalu ziem alkalicznych.Postepowanie to w wielu wypadkach moze byc bardzo krótkie i moze byc ukon¬ czone np. mniej wiecej w dagu jednej mi¬ nuty. Temperature podwyzszona elektrody mozna osiagnac przez to, ze sie przepu¬ szcza prad elektryczny przez elektrode.Jezeli nastrecza to trudnosci, to mozna tak¬ ze podlug wynalazku niniejszego elektrode umiescic w atmosferze gazów szlachet¬ nych i wlaczyc ja tu jako katode wylado¬ wania jarzacego.Skoro metal ziem alkalicznych stopil s&e nalezyde z powierzchnia elektrody, elek¬ troda winna byc poddana jeszcze postepo¬ waniu utleniajacemu, by wytworzyc tlenek metalu ziem alkalicznych. Utlenianie moze byc wykonane w jakikolwiek odpowiedni sposób, najlepiej przez wystawienie elek¬ trody na dzialanie suchego powietrza. Mo¬ ze sie jednakowoz równiez zdarzyc, ze o- sobne utlenianie jest zbyteczne, tak ze moz¬ na elektrode stosowac zaraz po rozgrzaniu i stopieniu w rurze wyladowawczej. Jednak w tym wypadku konieczna jest obecnosc w materj ale elektrody pewnych zanieczy¬ szczen, powodujacych utlenianie calkowitelub czesciowe metali ziem alkalicznych.Bywa to np. wtedy, gdy elektroda sklada sie w zasadzie z miedzi Dobrze jest dazyc do tego, zeby nie wszystek metal ziem alkalicznych sie utle¬ nil, Bar np, ma sam w sobie silne wlasno¬ sci oczyszczajace, wskutek czego jest rze¬ cza korzystna, jezeli troche baru, który podczas pracy rury wyladowawczej ulat¬ nia sie, znajduje sie w elektrodzie, Mozna takze wytwarzac materjal na katody utlenione podlug wynalazku niniej- szegO' w sposób ciagly, np, w ten sposób, ze sie przeprowadza drut z metalu lub sto¬ pu, stapiajacego sie z metalami ziem alka¬ licznych, przez jeden lub kilka metali tyca ziem w stanie roztopionym, np, przez bar roztopiony, a potem drut ten nagrzewa sie i utlenia w sposób wyzej opisany.Wynalazek niniejszy dotyczy wiec rów¬ niez elektrody, skladajacej sie przynaj¬ mniej na powierzchni ze stopu jednego lub kilku metali ziem alkalicznych z jednym lub kilku takiemi metalami jak miedz, ni¬ kiel, platyna, przyczem przynajmniej czesc metalu ziem alkalicznych jest utleniona.Elektroda, wytworzona podlug wyna¬ lazku niniejszego, odróznia sie od katod utlenionych, uzywanych dotychczas, tern, ze nie osobna warstwa ciala czynnego ota¬ cza katode, lecz ze to cialo czynne przenika bardzo subtelnie materjal powierzchni elek¬ trody, która ma wskutek tego wyglad jed¬ nolity.Dlatego tez jest rzecza jasna, ze elek¬ troda podlug wynalazku nietylko latwiej wykonywa sie, niz znane katody utleniane, lecz ze ma takze podczas pracy znaczne zalety.Warstwa nie moze odpasc lub wprowa¬ dzic bardzo wielkiego oporu w obwód. Elek¬ troda dziala jednostajnie i odznacza sie duza trwaloscia.W pewnych wypadkach zaleca sie cialo, uzyte do wytwarzania elektrod podlug wy¬ nalazku niniejszego, uczynic uprzednio po- rowatem na powierzchni, co daje te ko¬ rzysc, ze stapianie sie metali odbywa sie latwiej i szybciej. Mozna w tym celu poste¬ powac, zgodnie z wynalazkiem niniejszym, np, w sposób nastepujacy.Materjal, przeznaczony do uzycia, np. platyne, pokrywa sie w jakikolwiek odpo¬ wiedni sposób warstwa metalu lub stopu, mogacego sie stapiac z tym materjalem, a wiec np, warstwa miedzi w wypadku pla¬ tyny, potem sie oba ciala tak rozgrzewa, ze metal lub stop dodatkowy stapia sie naj¬ pierw z materjalem zasadniczym na po¬ wierzchni i potem ulatnia sie, pozostawia¬ jac male pory w ciele.Warstwe porowata mozna równiez o- trzymac w ten sposób, ze sie np, platyne wydziela elektrolitycznie na rdzeniu z pla¬ tyny lub z innego odpowiedniego metalu.Na rysunku przedstawione jest dla przy¬ kladu wykonanie wynalazku.Fig, 1 podaje widok zboku prostownika, zaopatrzonego w katode utleniona podlug wynalazku niniejszego z przynaleznym u- kladem polaczen, fig, 2 przedstawia widok katody utlenionej zdolu. Na rysunku cyfra 1 oznacza powloke szklana, w która szczel¬ nie sa wtopione podstawki szklane 5 i 8.Wewnatrz powloki szklanej umieszczone sa naprzeciw siebie katoda utleniona 3 w po¬ staci spirali, sporzadzonej podlug wynalaz¬ ku niniejszego, np. z platyny lub niklu, o- raz anoda 2, np. z miedzi. Anode 2 dzwiga drut wsporczy 4, szczelnie wtopiony w pod¬ stawke 5, a katode 3 dzwigaja druty 6 i 7, doprowadzajace prad i wtopione w pod¬ stawke 8.Rura 1 napelniona jest odpowiednim gazem, np. gazem szlachetnym, jak argon, lub mieszanina gazów szlachetnych o ci¬ snieniu bliskiem do 3 cm slupa rteci.Podlug rysunku prostownik jest wlaczo¬ ny w znany sposób w siec pradu zmienne¬ go, przyczem przez lacznik dwubiegunowy jeden biegun sieci laczy sie z katoda 3, drugi zas biegun poprzez baterje 12, która — 3 —ma sie ladowac, i opór ustawny 13 z anoda 2. Zapomoca oporu ustawnego 14 mozna re¬ gulowac natezenie pradu, sluzacego do na¬ grzewania katody 3.Przy uruchamianiu prostownika lacznik S jest zamkniety tak, ze prad elektryczny plynie przez katode utleniona. Gdy wyla¬ dowanie pomiedzy elektrodami 2 i 3 usta¬ li sie, otwiera sie S, poczem katoda utlenio¬ na zachowuje pod wplywem wyladowania, majacego na katodzie charakter wyladowa¬ nia lukowego, potrzebna temperature zarze¬ nia (okolo 700—1000°C). Rura, przedsta¬ wiona na rysunku, moze byc wlaczona w obwód pradu zmiennego niskiego napiecia (np, 220 woltów) przyczem stwierdzono w pewnej rurze, ze prad moze sie wahac po¬ miedzy 0,1 ii amperem bez szkodliwego wplywu na wyladowanie.Oczywista, ze mozna równiez wytwarzac rury wyladowawcze i na wieksze moce.Sposób wytwarzania elektrod moze byc równiez objasniony przy pomocy fig, 1 i 2.Drut, np, niklowy, zwija sie w ksztalcie spirali podlug fig. 2 i powleka sie warstwa trójazotku baru. Przedmiot w ten sposób wytworzony umieszcza sie, jak pokazuje fig, 1, w powloce szklanej, w która wtapia sie. równiez anode 2. Balon szklany 1 wy¬ próznia sie przez rure 10, zaopatrzona w kurek 11 szczelnie zamykajacy; rure 10 w koncu zalutowywa sie.Gdy osiagnieto próznie wystarczajaca, doprowadza sie elektrode 3 zapomoca pra¬ du elektrycznego do tak wysokiej tempera¬ tury, ze trój azotek baru rozklada sie na azot i bar. Podczas tego postepowania ano¬ da pozostaje bez napiecia. Celem usunie¬ cia azotu i ewentualnie innych gazów moz¬ na je podczas nagrzewania elektrody cia¬ gle odpompowywac. Nagrzewanie elek¬ trody trwa poty, póki bar nie istopi sie z niklem elektrody. Nastepuje to w bardzo krótkim czasie, najwyzej po kilku minu¬ tach.Potem doprowadza sie przez rure 10 po¬ wietrze suche celem utlenienia przynajmniej czesci baru na elektrodzie 3. Po wystawie¬ niu elektrody w ten sposób podczas kilku minut* na dzialanie atmosfery utleniajacej wypróznia sie rure ponownie.Elektroda 3 jest wtedy gotowa. Rure 4 napelnia sie odpowiednim gazem, np, ar¬ gonem o cisnieniu mniej wiecej 3 cm i wy¬ twarza sie wyladowanie przez gaz, przy¬ czem elektrode 3 wlacza sie jako katode.Uklad polaczen, przedstawiony na fig, 1, moze byc przytem zastosowany. Oczywista, ze w tym wypadku mozna zastapic baterje 12 przez opornik odpowiedniej wielkosci.Gazy ewentualnie jeszcze wytwarzajace sie na poczatku usuwa sie przez ponowne wy¬ próznianie naczynia, poczem napelnia sie je jeszcze raz argonem i rure 10 zalutowy- wa.Elektroda, wytworzona podlug wyna¬ lazku niniejszego, nadaje sie znakomicie do uzytku w prostownikach z zamknietem wy¬ ladowaniem lukowem pomiedzy elektroda¬ mi nieruchomemi w atmosferze gazów szla¬ chetnych, przyczem uzywa sie wyladowa¬ nia jarzacego, powstajacego przy normal- nem napieciu sieci, do wywolania wylado¬ wania lukowego; katode utrzymuje sie przez wyladowanie w temperaturze zarze¬ nia, anoda natomiast zachowuje stosunko¬ wo niska temperature, Katody utlenione, znane dotychczas, sa wskutek duzego oporu omowego, wprowa¬ dzanego w obwód przez warstwe utleniona w stanie zimnym, mniej zdatne do tego ce¬ lu; w elektrodzie podlug wynalazku niniej¬ szego opór ten nie istnieje.Prostownik, zapalany podlug wymienio¬ nej wyzej zasady, moze byc zbudowany np, w sposób nastepujacy.Katoda, wykonana z drutu platynowe¬ go, sporzadzonego podlug wynalazku ni¬ niejszego, umieszcza sie naprzeciw anody w ksztalcie plyty z zelaza lub innego od¬ powiedniego metalu. Odstep elektrod moze wynosic np, dwa milimetry, a napelnienie — 4 —gazowe moze skladac sie z argonu lub mie¬ szaniny neonu ;z argonem o cisnieniu mniej wiecej 10 milimetrów slupa rteci.Gdy sie rure taka wlaczy w szereg z o- porem lub zródlem napiecia odpowiedniej wielkosci na napiecie mniej wiecej 150 wol¬ tów pradu zmiennego, powstaje wyladowa¬ nie jarzace, przechodzace na katodzie utle¬ nionej wnet w wyladowanie lukowe.Elektroda podlug wynalazku niniejsze¬ go moze byc takze uzywana w rurach wy¬ ladowawczych z trzema elektrodami, sto¬ sowanych w telegrafie bez drutu, telefo¬ nach lub do innych podobnych celów. Tak¬ ze w rurach wyladowawczych tego rodzaju z czterema lub wiecej elektrodami stoso¬ wanie jej daje szczególne korzysci. PL PL

Claims (7)

1. Zastrzezenia pa tentowe, 1. Sposób wytwarzania katod utlenio¬ nych, znamienny tern, ze na ciele, wykona- nem przynajmniej na powierzchni z meta¬ lu lub stopu, stapiajacego sie z metalami ziem alkalicznych, umieszcza sie warstwe jednego lub kilku metali ziem alkalicz¬ nych, poczem cialo nagrzewa sie w srodo¬ wisku nieutleniajacem tak, ze metal ziem alkalicznych stapia sie z materjalem ciala, wreszcie cialo poddaje sie utlenianiu.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tern, ze na ciele umieszcza sie warstwe zwiazku, rozkladajacego sie przy nagrze¬ waniu i wydzielajacego metal ziem alka¬ licznych.

3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tern, ze cieplo, potrzebne do stapiania me¬ tali, osiaga sie przez to, zei cialo wlacza sie jako katode wyladowania jarzacego w at¬ mosferze gazów szlachetnych.

4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tern, ze utlenianie odbywa sie w suchem powietrzu.

5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tern, ze cialo przed nalozeniem warstwy metali ziem alkalicznych czyni sie porowa- tem na powierzchni.

6. Sposób wedlug zastrz. 5, znamienny tem, ze cialo pokrywa sie warstwa metalu lub stopu, które daja sie stapiac z metalo¬ wym materjalem ciala, poczem tak sie roz¬ grzewa, ze nalozony metal lub stop istapia- ja sie najprzód z materjalem metalowym ciala i potem ulatniaja sie.

7. Elektroda do rur wyladowawczych, wykonana wedlug sposobu, wskazanego w zastrz, II—6, znamienna tem, ze przynaj¬ mniej czesc metalu ziem alkalicznych jest utleniona. N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken. Zastepca: M. Zoch, rzecznik patentowy.Do opisu patentowego Nr 6293. &/r* J. y&. —AvV\WvW ^%..^, \y Druk L. Boguslawskiego, Warszawa. PL PL