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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.