DE871015C - Eisenlegierung fuer durch elektrischen Stromdurchgang zu erhitzende Gluehkoerper in einer geschlossenen Huelle - Google Patents

Description

• 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.
• Es wurde nun gefunden, daß durch Verwendung von Legierungsbestandteilen, die das y-Gebiet verkleinern, die Lebensdauer des Glühkörpers verbessert werden kann.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Vorrichtung, die aus einer geschlossenen Hülle mit einem durch elektrischen Stromdurchgang zu erhitzenden, im wesentlichen aus Eisen bestehenden Glühkörper in einer indifferenten Atmosphäre vorzugsweise mit hoher Wärmeleitfähigkeit, wie Wasserstoff, besteht, insbesondere gasgefüllte Stromregelungsröhre, dadurch gekennzeichnet, daß der Glühkörper aus Eisen besteht, dem ein Legierungselement zugesetzt ist, welches das y-Gebiet verkleinert.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Eisen eines oder mehrere der Elemente Beryllium, Aluminium, Titan, Zirkon, Zinn, Phosphor, Vanadin, Chrom, Molybdän, Wolfram oder Silber enthält.
3. 3. Stromregelungsröhre nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, .daß der Gehalt des Legierungsbestandteils des Glühkörpers derart gewählt ist, daß die Stromspannungscharakteristik einen praktisch flachen Verlauf hat.
4. 4. Stromregelungsröhre nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Eisen etwa o,5 Atomprozent Wolfram enthält.