DE931423C

DE931423C - Hochintensitaets-Bogenlicht-Elektrode

Info

Publication number: DE931423C
Application number: DER12251A
Authority: DE
Inventors: Max Richtsteiger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1953-07-31
Filing date: 1953-07-31
Publication date: 1955-08-08

Description

Hochintensitäts-Bogenlicht-Elektrode Die Erfindung betrifft eine hochintensive Bogenlicht-Elektrode aus hochfeuerfesten Stoffen, die mit einem Docht aus vorwiegend seltenen Erden versehen ist und einem geringeren Abbrand als bisher bekanntgewordene Hochintensitäts-Elektroden unterliegt.
Bogenlampen-Starklicht-Elektroden ,wie sie z. B. für Scheinwerfer, Kinoprojektoren u. dgl. verwendet werden, sind als Hochintensitätskohlen bekannt. Kennzeichnend für diese Kohlen ist ein verkupferter Kohlemantel, welcher einen metallisierten, Leuchtsalze und bogenbildende Stoffe aufweisenden Docht enthält. Rein äußerlich haben diese Hochintensitätskohlen einen weit geringeren Durchmesser als sogenannte Rein- und Homogenkohlen. Das Verhältnis der Außendurchmesser von Docht und Kohlemantel beträgt bei Hochintensitätskohlen meist i : 2. Im Gegensatz zu den Effektkohlen, bei denen der Lichtbogen als Lichtspender dient, stammt bei den Hochintensitätskohlen der überwiegende Teil der Lichtstrahlung von den hocherhitzten Dämpfen vor dem positiven Krater.
Infolge der hohen spezifischen Belastung unterliegen die Hochintensitätskohlen einem hohen Verbrauch. So beträgt z. B. der Abbrand bei den bekannten Hochintensitätskohlen etwa 3oo bis 5oo mm/h und mehr. Während die Verdampfung der Leuchtzusätze im Docht fast ganz unabhängig vom Luftzutritt ist und vorwiegend von der Art der chemischen Verbindungen sowie deren Verhalten im Lichtbogen abhängt, unterliegt der Kohlemantel zusätzlich der Einwirkung der freien Atmosphäre.
Es liegt nun der Gedanke nahe, die Kohlesubstanz des Mantels durch Stoffe zu ersetzen, die bei hohen Temperaturen einen geringeren Abbrand zeigen. Es sind auch verschiedene Ausführungen bekanntgeworden, bei welchen die Kohle durch Metalle oder Karbide ersetzt worden ist. Auch Elektroden mit Beimengungen anderer hochfeuerfester Stoffe zur Kohlesubstanz in Form von -IVIetallpulver, Oxyden, Nitriden u. a. sind beschrieben worden. Ferner stellte man Elektroden aus Halbleitern her, die Kohle nicht enthielten, oder wo diese nur zur Einleitung des Glüh- und Zündvorganges verwendet wird. Die bekannten Hochintensitäts-Bogenlicht-Elektroden weisen jedoch einen Kohle- oder Graphitmantel auf, der einem erheblichen Abbrand unterliegt.
Um den Abbrand bei Hochintensitäts-Elektroden zu verringern, wird erfindungsgemäß für Hochintensitäts-Elektroden ein Mantel aus dem hochfeuerfesten und schwer verdampfenden Oxyd, Nitrid, Halogenid, Silikat, Karbid, Salz eines Alkali-, Erdalkali-, Erdmetalls oder Metalls oder eines zu den seltenen Erden zählenden Metalls -wie Magnesiumoxyd, Zirkonoxyd, Eisenoxyd -allein oder in ihren Gemengen ohne Zugabe von Kohle oder unter Beimengung von Kohle in geringen, unter io °/o der Gesamtmasse bleibenden Mengen vorgesehen, der einen Docht aus Leuchtstoffen und bogenbildenden Substanzen enthält. Zweckmäßig weist der Docht neben Leuchtstoffen und bogenbildenden Substanzen gegebenenfalls ein Bindemittel und ferner im Mantel vorhandene Stoffe sowie vorwiegend ein Metall bzw. Metalle auf, die zu den seltenen Erden zählen, wie Cer, Zirkon, Lanthan, Thorium, Yttrium. Verwendet man beispielsweise für den Mantel, wie oben angegeben, Magnesiumoxyd, Zirkonoxyd, Eisenoxyd oder Thoriumoxyd, Wolframoxyd, Titänoxyd und für den Docht beispielsweise Cerfluorid, Magnesiumfluorid, Magnesiumchlorid, Zirkonfluorid, gegebenenfalls ein Bindemittel sowie einen Stoff oder ein Stoffgemenge, wie es im Mantel enthalten ist, wie Nitride usw., so erhält man Hochintensitäts-Elektroden, welche bei hohen Temperaturen einen geringeren Abbrand zeigen. Durch Zugabe von leitfähiger Substanz oder Verwendung von Stoffen, die auch in der Kälte stromleitend sind oder bleiben, wie z. B. Titannitrid, Vanadinoxyd, Eisenoxyduloxyd, Magnetit, können diese Hochintensitäts-Elektroden auch ohne Initialzündung betrieben werden. Eine weitere Steigerung der Lichtintensität dieser Hochintensitäts-Elektroden kann zusätzlich durch Beigabe von Substanzen erreicht werden, die, wie bekannt, bei hohen Temperaturen in höherwertige Verbindungen übergehen, wie beispielsweise die in ihre Peroxyde übergehenden Lanthan-, Thorium-, Zirkonoxyde. Verschiedene dieser Stoffe haben zugleich, wie bekannt, die Eigenschaft, eine Gashülle zu bilden, die den Lichtbogen einschließt und die Kratertemperatur und Lichtbogendichte erhöht. Diese Stoffe können entweder dem Mantel, dem Docht oder beiden zugegeben werden. Zur besseren Erhaltung der Krater- und Lichtbogentemperatur kann der Docht einen schlecht wärmeleitenden Stoff enthalten oder mit einem Mantel aus einem solchen Stoff versehen sein, welcher entweder genügend stromleitend oder mit einem leitfähigen Überzug versehen ist. Solche Stoffe sind li beispielsweise Carborundum, Magnetit, Chamotte, Grafit, Zirkoncarbid.
Größere Stromstärken bedingen bei der Elektrode nach der Erfindung größere Durchmesser. Um den Elektrodendurchmesser und den Stromverbrauch relativ klein zu halten, ist es gegebenenfalls für bestimmte Anwendungsgebiete zweckdienlich, die angeführten Stoffe bei Gleichstrombetrieb auf die Anode und die Kathode aufzuteilen, derart, daß verschiedene Stoffe, je nach ihrer spezifischen Beschaffenheit und ihrem Verhalten im Lichtbogen, statt der Anode ausschließlich der Kathode oder der Anode nur in geringeren Mengen zugegeben werden und umgekehrt, da hierdurch verschiedene Stoffe bessere Eigenschaften im Lichtbogen zeigen. So ergibt z. B. Lanthanoxyd, wie bekannt, der Kathode zugesetzt, ein besseres Licht als wenn es der Anode zugegeben wird.
Zur Verbesserung der Leitfähigkeit ist es vorteilhaft, die Hochintensitäts-Elektrode nach der Erfindung aus in Elektrodenlängsrichtung gleichbleibenden Schichten oder aus koaxialen Zonen aufzubauen, da sich bei dieser Anordnung, die einer Parallelschaltung der einzelnen Schichten entspricht, ein geringerer elektrischer Gesamtwiderstand ergibt, als `nenn diese Stoffe und ihre Gemenge als kompakte Masse verwendet werden.
Der für Hochintensitäts-Elektroden charakteristische Lichteffekt tritt, wie bekannt, bei Gleichstrombetrieb erst nach Kraterbildung ein. Zur leichteren Zündung und Kraterbildung sind gegebenenfalls die Hochintensitäts-Elektroden nach der Erfindung noch zusätzlich mit einem axialen Hohlkanal in der Elektroden- bzw. Dochtrnitte versehen. Dieser Hohlkanal ist bei Bedarf mit leichter verdampfenden und gegebenenfalls stromleitenden Stoffen ganz oder zum Teil -ausgefüllt. Um den Lichtbogen und die Glühtemperatur auf die Polenden dieser Hochintensitäts-Elektroden zu begrenzen, sind diese mit einem metallischen oder gut leitenden Überzug in erforderlicher Stärke ausgestattet, dessen Material so gewählt ist, daß es in Lichtbogennähe geringe Tropfneigung zeigt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Hochintensitäts-Bogenlicht-Elektrode, gekennzeichnet durch einen Mantel aus dem hochfeuerfesten und schwer verdampfenden Oxyd, Nitrid, Halogenid, Silikat, Karbid, Salz eines Alkali-, Erdalkali-, Erdmetalls oder Metalls oder eines zu den seltenen Erden zählenden Metalls - wie Magnesiumoxyd, Eisenoxyd, Zirkonoxyd - allein oder in ihren Gemengen ohne Zugabe von Kohle oder unter Beimengung von Kohle in geringen, unter ioo/o der Gesamtmasse bleibenden Mengen und durch einen Docht aus Leuchtstoffen und bogenbildenden Substanzen. a. Hochintensitäts-Elektrode nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Docht neben Leuchtstoffen und bogenbildenden Substanzen im Mantel enthaltene Stoffe aufweist und vorwiegend aus einem Metall oder Metallen besteht, die zu den seltenen Erden zählen, wie Cer, Zirkon, Lanthan, Thorium, Yttrium. 3. Hochintensitäts-Elektrode nach Anspruch i und a, dadurch gekennzeichnet, daß sie leitfähige Substanzen oder Stoffe enthält, die auch in der Kälte leitend sind oder bleiben, beispielsweise Titannitrid, Magnetit. 4. Hochintensitäts-Elektrode nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Docht mit einem schlecht wärmeleitenden Stoff versehen oder von einem solchen Stoff umgeben ist, der entweder genügend stromleitend oder mit einem leitenden Überzug versehen ist, beispielsweise Carborundum, Grafit, Chamotte, Zirkoncarbid. 5. Hochintensitäts-Elektrode nach Anspruch i bis .4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel oder der Docht oder Mantel und Docht Stoffe enthält, die bei hohen Temperaturen in ihre höherwertigen Verbindungen übergehen. 6. Hochintensitäts-Elektrode nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Elektrodenpaar die verwendeten Substanzen auf Anode und Kathode aufgeteilt sind. 7. Hochintensitäts-Elel"trode nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus in in Elektrodenlängsrichtung gleichbleibenden Schichten oder aus koaxialen Zonen aufgebaut ist. B. Hochintensitäts-Elektrode nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Docht einen axialen Hohlkanal aufweist, der gegebenenfalls ganz oder zum Teil mit leichter verdampfenden Stoffen ausgefüllt ist. g. Hochintensitäts-Elektrode nach Anspruch i bis 8, gekennzeichnet durch einen metallischen oder anderen gut leitenden Überzug, der in Lichtbogennähe geringe Tropfneigung aufweist.