DE632749C - Verfahren zur Herstellung von dochtartigen Elektroden fuer Metalldampfapparate mit mindestens einer fluessigen Elektrode, insbesondere fuer Quecksilberdampfentladungsapparate - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von dochtartigen Elektroden für Metalldampfapparate mit mindestens einer flüssigen Elektrode, insbesondere für Quecksilberdampfentladungsapparate Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von dochtartigen Elektroden für Metalldampfapparate mit mindestens einer flüssigen Elektrode, insbesondere für Quecksilberdampfentladungsapparate.
• Es wurde bereits vorgeschlagen, in die flüssigen Elektroden von Entladunggapparaten sogenannte Elektrodendochte, z. B. Dochtkathoden, einzusetzen. Unter Dochtkathoden sind Einsatzkörper zu verstehen, die flüssiges Metall, beispielsweise Quecksilber, in Art eines Dochtes bis zu beträchtlicher Höhe hochzuziehen vermögen, so daß an dem freien Ende des Einsatzkörpers nur ein Minimum an Quecksilber austreten kann und die Oberfläche der Elektrodenflüssigkeit der Wärmewirkung der Ansatzstelle der Entladung, beispielsweise der Lichtbogenansatzstelle, praktisch vollkommen entzogen ist. Auf diese Weise ist es möglich, Metalldampfapparate herzustellen, bei denen die Entwicklung von Metalldampf auf das geringstmögliche Maß beschränkt ist. Die Herstellung von Elektroden, bei denen die vorerwähnte Dochtwirkung eintritt, ist mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden.
• Auch wurde bereits vorgeschlagen, Einsatzkörper für den in Rede stehenden Zweck zu verwenden, die mit Kapillaren oder Poren versehen sind, mittels deren die Kathodenflüssigkeit hochgezogen wird. Es zeigt sich, daß selbst hochbeständige Werkstoffe bei diesem Prozeß durch Legierung oder Verbindung mit dem flüssigen Elektrodenmetall chemisch und physikalisch verändert werden, so daß die Eigenschaften der aus solchen Stoffen hergestellten Einsatzkörper während des Betriebes der Entladungsapparate sich ändern. Das Ziel der auf diesem Gebiete vorgenommenen Untersuchungen und Arbeiten ging deshalb dahin, Dochtkörper zu schaffen, die eine vorzügliche Dochtwirkung auf das flüssige Elektrometall ausüben, ohne unter dem Einfluß der Elektrodenflüssigkeit chemische oder physikalische Umwandlungen durchzumachen, die auf die Dochtwrkung in irgendeiner Weise einwirken.
• Gemäß der -vorliegenden Erfindung wird bei der Herstellung von dochtartigen Elektroden der vorerwähnten Art so verfahren, daß pulveriges, gegebenenfalls sehr fein pulveriges reines Wolfram, Tantal, Niob, Mölybdän, Aluminiumoxyd oder eine seltene Erde für sich allein oder-in Verbindung oder Mischung oder Legierung miteinander oder mit anderen Stoffen bei sehr hohen Temperaturen so schwach gesintert wird,. daß die von scharfkantigen Körnern umgrenzten Kapillaren des Sinterkörpers erhalten bleiben. Die Sinterung wird bei sehr hohen Temperaturen so schwach ausgeführt, daß die scharfkantige Beschaffenheit der Pulverkörnchen noch erhalten bleibt: Die -Sinterung erfolgt zweckmäßig in @örnieri,-- beispielsweise in" Kohleformen, und-=äviriW=naclder vorliegenden, Erfindung vorzugsweise unter Vakuum, unter indifferentem Gas, beispielsweise Edelgäsr, oder aber unter stark reduzierten Gasen,'beespielsweise Wasserstoff, vorgenommen. Dis Wolframpulver kann in Kohleformen gefüllt werden, die so bemessen und ausgebildet sind, daß der Wolframkörper die gewünschte Dochtform erhält.
• In vielen Fällen kann man einfache zylindrische Stifte aus Wolframpulver in der vorerwähnten Weise herstellen. Mitunter, nameptlich bei Entladungsapparaten sehr hoher Leistung, empfiehlt es sich jedoch, von einfachen Körperformen abzugehen und Formen zu verwenden, durch die das Hochfördern der Elektrodenflüssigkeit mit begünstigt wird. Zu diesem Zweck kann man die Außenflächen der Einsatzkörper mit Steiglinien, beispielsweise Rillen, versehen, die gegebenenfalls schraubenförmig gewunden um den Dochtkörper herumgeführt sind.
• Durch Wahl der Korngröße des Wolframpulvers kann man den Quecksilberquerschnitt innerhalb der Dochtkörper beeinflussen. Dies kann auch dadurch- geschehen; daß man das Wolframpulver vor oder während des Sinterns verschieden stark. in die Formen preßt. Es ist selbstverständlich, daß auch beide Wege zur Beeinflussung des Quecksilberquerschnitts eingeschlagen werden können, d. h. man kann einerseits eine Beeinflussung durch die Körnung und Korngröße des äußerst scharfkantigen Wolframpulvers und andererseits eine Beeinflussung durch Veränderung des Druckes vor oder bei der Herstellung der Dochtkörper vornehmen. Bei genügend starkem Herstellungsdruck kann man die den Dochtkörper aufnehmende Form nach dem Pressen entfernen und den Dochtkörper, der so bereits genügend große. Eigenfestigkeit aufweist, frei sintern.
• Mitunter empfiehlt es sich, daß die Dochtkörper an verschiedenen Stellen verschiedene Dichte, die also verschiedenen Quecksilberquerschnitt im Dochtkörper zur Folge hat, aufweisen. So ist es z. B vorteilhaft, am Kopf des Dochtes, an dem ein geringerer Quecksilberquerschnitt gewünscht wird, feinere Poren und- Kapillaren im Dochtkörper vorzusehen, während weiter unten -gröbere Kanäle vorhanden sind. Man kann dies bei der Herstellung der Dochtkörper dadurch erreichen, daß man zur Herstellung- eines Dochtkörpers Wolframpulver verschiedener. Körnung verwendet. Für den Kopf des Dochtkörpers verwendet man feineres Pulver als für die unteren Teile des Dochtkörpers. Es ist leicht möglich, feinere und gröbere Bestandteile in einem Arbeitsgang miteinander zu v erpressen.
• = Es läßt sich bei dem neuen Dochtkörper @'erreichen, daß das Verhältnis der Adhäsionskante des flüssigen Metalles zu dem Querdes einzelnen Metall führenden Ka-'` nales verhältnismäßig groß wird. Weil nun die Austrittsarbeit an der Adhäsionskante offensichtlich kleiner ist als die der reinen Metalloberfläche, läßt sich auf diese Weise eine gute Kühlung (Abstrahlung vom festen Metall), ein geringerer Spannungsabfall (Kathodenfall) und ein kleinerer spezifischer Metalldampfverbrauch erreichen.
• Die nach denn neuen Verfahren hergestellten Dochtkörper haben den Vorteil, daß sie eine außerordentlich große Aufsaugefähigkeit (Kapillarwirkung) aufweisen, ohne daß die Gefahr der Bildung störender Verbindungen oder Legierungen zwischen dem Dochtkörper und der hochzuziehenden Elektrodenflüssigkeit auftritt. Hierdurch aber erreicht man, daß die .Gefahr der Verunreinigung oder Vergiftung der Dochtkörper praktisch ausgeschlossen wird.
• Der neue Dochtkörper ermöglicht es, die Elektrodenflüssigkeit bis zu beträchtlichen Höhen hbchzuziehen, d. h. bis zu Höhen, die im allgemeinen weitaus größer sind als der Innendurchmesser des die Elektrodenflüssigkeit aufnehmenden Behälters. Mitunter kann die Länge der Dochtkörper sogar ein Vielfaches des Innendurchmessers der Kathodenbehälter betragen, da die Förderung der Elektrodenflüssigkeit auch noch bis zu solchen Längen der Dochtkörper vollkommen sicher und zuverlässig erfolgt, ohne daß ein Trockenbrennen des Dochtkörpers zu befürchten wäre. Ein Trockenbrennen des Dochtkörpers ist aus dem Grunde unerwünscht, weil hierdurch die Entladung mitunter gezwungen wird, an tieferliegenden Stellen des Dochtkörpers anzusetzen.
• Bein Sintern in Formen kann man für die Formen selbst einen Werkstoff wählen, der mit dem zu sinternden Metallpulver eine feste Bindung chemischer oder physikalischer oder physikochemischer Art eingeht, so daß der Docht an der Außenfläche eine geringere Kapillarwirkung zeigt als im Innern und deren Außenhaut keinerlei Neigung besitzt, der Entladung Ansatzstellen zu bieten. Es wird auf diese Weise eine natürliche Schutzhülle am Dochtkörper erzielt. Es erübrigt sich dann, die Dochtkörper, wie dies früher vorgeschlagen wurde, mit einer besonderen Schutzhülle, beispielsweise einer Schutzhülle ius Isolierstoff (Quarz, gesintertem Aluniniumoxyd o. dgl.), zu versehen. Man er-:ielt somit von vornherein eine Schutzhülle, tn der die .Entladung selbst dann nicht ansetzt, wenn die Förderung des flüssigen Elektrodenmetalls aus irgendwelchen betriebstechnischen Gründen vorübergehend nicht so gut ist, wie dies normalerweise der Fall sein sollte. Der Mantel des Dochtkörpers darf aus dem Grunde nicht zum Ansetzen der Entladung bzw. des Lichtbogens neigen, weil sonst die Gefahr besteht, daß die Entladung am Mantel des Dochtkörpers bis zum flüssigen Elektrodenmetallvorrat herabläuft, wie dies bei den schon früher vorgeschlagenen Einsatzstiften der Fall ist.
• Zur Herstellung von Dochtkathoden kommen außer Wolfram auch noch andere Metalle in Frage, die eine große Temperaturbeständigkeit, geringe Zerstäubung bei elektrischer Entladung, geringe Löslichkeit in flüssigen Elektrodenmetallen, geringe elektrische Leitfähigkeit und gegebenenfalls auch geringe Wärmeleitfähigkeit, hingegen jedoch ausgezeichnete Wärmeabstrahlungsfähigkeit aufweisen. Als Werkstoffe dieser Art -kommen neben Wolfram insbesondere Niob, Tantal und Molybdän in Frage. Neben Dochtkörpern aus reinen Metallen ist es auch möglich, Dochtkörper zu entwickeln, die aus Gemischen, chemischen Verbindungen oder Legierungen zwischen Metallen der vorerwähnten Art mit anderen Elementen bestehen. In jedem Fall kommt es darauf an, daß ein Körper erzielt wird, der den vorerwähnten Anforderungen genügt und eine ausreichend gute Dochtwirkung aufweist. Es wird hier namentlich auch auf Carbide der vorerwähnten Metalle, beispielsweise Wolframcarbid, hingewiesen, aber auch Isolierwerkstoffe, wie Aluminiumoxyd, insbesondere hochgesintertes Aluminiumoxyd, oder sinterbare Verbindungen seltener Erden können dem in Rede stehenden Zweck nutzbar gemacht werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von dochtartigen Elektroden für Metalldampfapparate mit mindestens einer flüssigen Elektrode, insbesondere für Quecksilberdampfentladungsapparate, dadurch gekennzeichnet, daß pulveriges, gegebenenfalls sehr fein pulveriges reines Wolfram, Tantal, Niob, Molybdän, Aluminiumoxyd oder .eine seltene Erde für sich allein oder in Verbindung oder Mischung oder Legierung miteinander oder mit anderen Stoffen bei sehr hohen Temperaturen so schwach gesintert werden, daß die von scharfkantigen Körnern umgrenzten Kapillaren des Sinterkörpers erhalten bleiben. z. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Sinterung in einer vorzugsweise aus SKohlß bestehenden Form vorgenommen wird. 3. Verfahren nach Anspruch i oder dadurch gekennzeichnet, daß die Sinterung unter Vakuum erfolgt. 4. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sinterung unter indifferentem Gas, beispielsweise Edelgas, erfolgt. 5. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sinterung unter stark reduzierenden Gasen, beispielsweise Wasserstoff, ausgeführt wird. 6. Verfahren nach Anspruch i ti oder z, dadurch gekennzeichnet, daß der Dochtkörper teilweise aus feinerem und teilweise aus gröberem Wolframpulver gebildet wird. 7. Verfahren nach Anspruch i oder dadurch gekennzeichnet, daß das Wolframpulver vor oder während des Sinterns unter starkem Druck gehalten wird. B. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die den Dochtkörper aufnehmende Form nach dem Pressen entfernt und der Dochtkörper frei gesintert wird. 9. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Dochtkörper zur Herabsetzung des Ouecksilberquerschnittes am Kopf mit feineren Poren und Kapillaren versehen ist als in den übrigen Teilen. io. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung eines Schutzmantels am Dochtkörper als Werkstoff für die den Dochtkörper aufnehmende Form ein Werkstoff verwendet wird, der mit dem zu sinternden Metallpulver eine feste Bindung chemischer, physikalischer oder physikochemischer Art eingeht, 'durch deren Außenhaut das Ansetzen einer elektrischen Entladung ausgeschlossen wird. ii. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Dochtkörper durch Sintern von Wolfram-Carbid-Pulver hergestellt wird. i2. Einrichtung für das Verfahren nach i Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den zu sinternden Körper aufnehmenden Formen innenseitig mit Rillen, «die gegebenenfalls längs schraubenförmig gewundener Steiglinien verlaufen, ver- i sehen ist.