DE844494C

DE844494C - Einrichtung und Verfahren zur Verringerung unerwuenschter Niederschlaege auf den Aussenflaechen von wassergekuehlten elektrischen Lampen

Info

Publication number: DE844494C
Application number: DES17476A
Authority: DE
Inventors: Andres Ferrari Jun
Original assignee: SCOPICON Inc
Current assignee: SCOPICON Inc
Priority date: 1950-03-22
Filing date: 1950-07-09
Publication date: 1952-07-21
Also published as: CH288268A; GB677679A; BE497600A; US2682006A; FR1022425A

Description

(WiGBL S. 175)

AUSGEGEBEN AM 21. JULI 1952

S17476 VIII c I 21 f

elektrischen Lampen

Die Erfindung bezieht sich auf wassergekühlte elektrische Lampen nach Art der Quecksilberbogenlampen. Wie in den amerikanischen Patentschriften ² 435 ²99 ^und 2435 300 beschrieben ist, sind solche Lampen als hochintensive Lichtquelle für Mikroprojektionszwecke vorgesehen.

Die Lebensdauer einer Lampe der oben beschriebenen Art ist verhältnismäßig kurz, und weiterhin verringert sich, bevor die Lampe vollständig ausfällt, die Lichtintensität schon ganz wesentlich nach einer verhältnismäßig kurzen Gebrauchsdauer. Die Intensitätsverringerung des von der Lampe ausgestrahlten Lichts beruht auf dem Niederschlag eines Überzugs auf dem Quarzrohr, in welchem sich der Bogen bildet.

Der Hauptgegenstand der vorliegenden Erfindung liegt nun darin, ein Niederschlagen von Überzügen auf dem Quarzrohr einer wassergekühlten Lampe der obenerwähnten Type zu verhindern und so die Lebensdauer der Lampe zu erhöhen. ao

Wie in der erwähnten amerikanischen Patentschrift 2 435 300 erläutert ist, tauchen die Anschlüsse der Lampe, welche in dem Kühlwassermantel angeordnet sind, in das Wasser ein, welches durch den Mantel und um das Quarzrohr zu dessen Kuh- »5 lung fließt. Das Mantelrohr hat einen eingezogenen

Teil, so daß die Leitfähigkeit des Wassers zwischen den Larripenärischlüssengenügend niedrig ist, so daß beide Anschlüsse in das Kühlwasser eintauchen können.

Die Erklärung für das Niederschlagen vo» überzügen auf dem Quarzrohr ist unsicher. Es ist bekannt, daß das Niederschlagen von solchen Überzügen nicht auf Verunreinigungen, welche in L^eF-tungs- oder Stadtwasser vorhanden sind, beräpt, ίο weil selbst bei Verwendung von destilliertem Was? ser zur Kühlung des Rohres ein Niederschlagen von Überzügen auf dem Quarzrohr stattfindet. Obwohl die Erfindung natürlich nicht durch irgendwelche theoretische Erklärungen beschränkt werden soll, so ist doch anzunehmen, daß infolge der hohen Spannung, mit welcher die Lampe arbeitet, eine ionisation des Kühlwassers stattfindet und" daß hierdurch «las Wasser hoch reaktionsfähig' wird. Bei seinem Durchfluß durch das Umlaufsystem werden so -verschiedene Verbindungen erzeugt, möglicherweise unter Einschluß von Metallkarbonaten, und zwar durch Umsetzung zwischen 1. dem Wasser, 2. der Kohle, 3. dem Sauerstoff, 4. Kohlenstoff und Sauerstoff enthaltenden Verbindungen, welche in dem Wasser oder in den Wandungen des Kühlsystems vorhanden sind und 5. dep Metallwänden des Kühlsystems, wobei diese Verbindungen dann auf dem Quarzrohr niedergeschlagen werden.

Hs wurde bun die ül>erraschende und unerwartete Feststellung getroffen, daß beim Durchgang des Kühlwassers bei dem Umlauf durch das Kühlsystem eine Mischung von Anionen- und Kationenaustauscherharzen das Niederschlagen eines Überzugs auf dem Quarzrohr verringert, wenn nicht sogar vollständig ausschaltet, woraus sich die Erhaltung der Lampe mit einer optimalen Lichtintensität für eine maximale Zeitdauer ergibt.

An Hand der schematischen Zeichnungen soll der Gegenstand dex Erfindung noch näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt eine Lampe mit einem Wasserkühlsystem in Verbindung mit einer .Einrichtung, das Kühlwasser des Systems der Wirkung von Ioneiiaustauscherharzen zu unterwerfen; Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1. Wie in den Abbildungen erläutert ist, kann'die Lampenanordnung die gleiche sein, wie sie in der Fig. 5 der amerikanischen Patentschrift 243530ο dargestellt ist. Diese Anordnung umfaßt das Quarzlampenrohr 10, welches in dem Wasserkühlmantel 12 und zwischen den Anschlüssen 14 und 15 innerhalb des Rohres 12 angeordnet ist, wobei die Anschlüsse in das Kühlwasser bei dem Durchgang durch das Rohr eingetaucht sind. Die beiden Enden des Mantels stehen mit den Rohren 18 und 20 bzw. mit dem Umlaufsystem, welches die Wasserpumpe 22, einen luftgekühlten Radiator 24 mit einem Ventilator 26 umfaßt, in Verbindung, wie es in der ol>enerwähn-' ten Patentschrift erläutert ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält ein Behälter 28 ein Bett, bestehend aus einer Mischung von An ionenaustauscherharzen und Kat ionenaustauscherharzen, in welcher vorzugsweise die Anipnenaustauscherharze überwiegen. Dieser Behälter 2*8 befindet sich ίη dem Umlaufsystem, in'welchem das Kühlwasser fließt. Es besteht aus dem Teil 30 mit den entfernbaren Kappen 32 und 34, welche mit entsprechenden Rohrarmaturen 36 und 38 zur Verbindung mit dem Wassereinlaßrohr 40 und dem Wasser-

• abführungsrohr 42, das wiederum mit dem Rohr 20 '70

• in Verbindung steht, versehen sind. Ein entfernbares 'Siebist unmittelbar an einem Ende des Behälters 2<S angebracht; ein Euter 46, vorzugsweise in Eorm eines porösen Metallteils, ist an dem Austrittsende des Behälters 28 angeordnet und mit der Armatur 38 verbunden.

Es ist ersichtlich, daß das Sieb 44 und das Filter 46 den Ionenaustauscherharzkörper des Behälters 28 begrenzen und daß das Wasser zunächst bei seinem Durchgang durch das Filter 46 gefiltert wird, so daß praktisch keine Bestandteile ' der Ionenaustauscherharze in dem umlaufenden Kühlwasserstroiii in und durch das Austrittsrohr 42 fließen. Die Ionenaustauscherharze sind in granulierter Form, wie sie leicht haudelsüblich erhältlich sind und wie sie z. B. durch die Rohm und Haas Company unter der geschützten Warenbezeichnung Amberlite oder durch die American Cyanarnid Company unter dem; geschützten Warenzeichen I on ac vertrieben werden. Beispiele von Kationenaustauscherharzen sind a) die Produkte der Kondensation eines Methylenkörpers und eines mehrwertigen Phenolkörpers, d.h. durch Kondensieren von Formaldehyd mit einem mehrwertigen Phenol, wie Katechol, wie sie z. B. in der amerikanischen Patentschrift 2 104 501, beschrieben sind; b) synthetische Harze, hergestellt durch Kondensation von Tannin mit Formaldehyd, wobei diese Harze so weit sultiert sind, daß der Schwefelgehalt eines jeden Harzes nicht weniger als 2,4⁰A ist, oder ein Harz'vom'Phenolformaldehydtyp, welches auch bis zu einem Grade sulfiert ist, „daß der Schwefelgehalt des Harzes nicht weniger als 2,4% ist (derartige Harze sind z. B. in der amerikanischen Patentschrift 2 191 853 beschrieben) ; c) modifizierte Harze vom Phenolformaldehydsulfonsäuretyp (Amberlite IR-100); d) Sulfonsäureharztyp von hoher Dichte in vollständig regeneriertem Natriumzustand (Amberlite IR-120) und e) polymerisiert Sulfonsäure mit einem Gehalt von ersetzbarem Wasserstoff n₀ (lonac C-200 und lonac C-240).

Beispiele von Anionenaustauscherharzen sind a) Harz, hergestellt durch Kondensation von Formaldehyd mit aromatischen Aminen, wie Anilin, m-Toluidin, m-Äthylaminobenzol oder m-Phenylendiamin, wie sie z.B. in der amerikanischen Patentschrift 2 151 883 (Amberlite lRA-400) beschrieben sind; b) verharzte organische Basen, welche die Eigenschaften der Entfernung von sauren Molekülen besitzen, d. h. Harze aus der Umsetzung von Aminen mit Aldehyden, wie z. B. die Melaminformaldehydguanidinharze, Phenolformaldehydpolyaminharze und Acetonformaldehydpolyaminharze (lonac A-300).

Eine Vorzugsmischung wird durch Mischen von Amberlite IRA-400 mit Amberlite TR-120 her-

gestellt. Wenn auch die Anteile des Anionen-und des Kationenaustauscherharzes geändert werden können, besteht die bevorzugte Mischung aus 6 Teilen Anionenaustauscherharz und 4 Teilen Kationenaustauscherharz. Wie gefunden wurde, ergab diese Mischung ausgezeichnete Ergebnisse mit der Lampe und dem Kühlsystem, welches oben erwähnt wurde, unter Verwendung von Stadtwasser in dem Kühlsystem. Da die Anionen- und Kationenaustauscherharze allgemein bekannt sind und handelsübliche Produkte darstellen, wie schon oben erwähnt, wird eine weitere Beschreibung 'derselben nicht für erforderlich gehalten.

Hei der Anwendung in dem Kühlwassersystem eines Projektors, welcher entsprechend der amerikanischen Patentschrift 2435300 hergestellt wird, werden 4 Gallonen (15,2 1) Wasser je Minute durch den Kühlmantel 12 der Lampe zur Erzielung einer ausreichenden Kühlung der Lampe gepumpt. Für

ao die Durchflußmenge von Wasser durch den Mantel und auch den Behälter 28 hat eine Gesamtmenge von ungefähr 110 ecm von Ionenaustauscherharzen in diesem Behälter sich als zweckmäßig zur Erzielung von ausgezeichneten Resultaten erwiesen; selbstver-

»5 ständlich ist die Erfindung nicht auf solche Harzmengen beschränkt. Der Behälter 28 ist vorzugsweise in waagerechter Stellung angebracht, und sein inneres Volumen ist ungefähr um ein Drittel größer als das Volumen des Harzes im feuchten aktiven Zustand, in welchem diese Harze von den Herstellern oder anderen Stellen bereit zur Verwendung erhalten werden.

Es ist noch zu bemerken, daß das Wasserumlaufsystem ein geschlossenes System darstellt, mit der Ausnahme, daß lediglich Wasser von Zeit zu Zeit zur Ergänzung" der Verluste zugegeben wird, so daß im wesentlichen das gleiche Wasser ununterbrochen unter Wirkung der Pumpe 22 durch den Kühlmantel 12 und die anderen Durchgänge des Systems uinläuft. Das Wasser ist also jederzeit der Behandlung durch das loneiiaustauschermaterial in dem Behälter unterworfen, d.h. zu jeder Zeit während der Tätigkeit der Lampe. In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß die Einrichtung, wie sie tatsächlich hergestellt und vertrieben wird, mit einem durchflußgesteuerten Schalter (nicht dargestellt) versehen ist, so daß die Lampe 10 nur dann in Betrieb gesetzt werden kann, wenn die Pumpe 22 in Tätigkeit ist und Wasser durch den Mantel 12 fließt. Dementsprechend ist das Kühlwasser der Wirkung der .Anionen- und Kationenaustauscherharze in dem Behälter 28 unterworfen, wodurch, wie festgestellt, das Niederschlagen von Überzügen auf dem Lampenrohr 10 verhindert wird. So wird die Höhe der Lichtintensität, welche von der Lampe angestrahlt wird, im wesentlichen ohne Verringerung während der gesamten Lebensdauer der Lampe aufrechterhalten. Weiterhin ist die Lebensdauer der Lampe wesentlich erhöht, wobei die Lebensdauer viele Stunden mehr als die Lebensdauer der Lampe, wie sie von dem I [ersteller angegeben wird, beträgt.

Im Rahmen der Erfindung sind natürlich noch die verschiedensten Ausführungsformen möglich.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Einrichtung zur Verringerung unerwünschter Niederschläge auf den Außenflächen von wassergekühlten elektrischen Lampen, dadurch gekennzeichnet, daß ein geeigneter Behalter, welcher eine Mischung aus Anionen- und Kationenaustauscherharzen zur Behandlung des Wassers enthält, in der Zuflußleitung eingeschaltet ist, so daß das durch die wassergekühlte Hülle der Lampe gehende Wasser durch die Ionenaustauscherharze läuft.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionenaustauschermischung in einem Bett, welches von dem Wasser durchquert wird, angeordnet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Anionenaustauscherharze in der Mischung überwiegen.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anionenaustauscherharze und die Kationenaustauscherharze in einer Verhältnismenge von 6 Teilen Anionenaustauscherharzen und 4 Teilen Kationenaustauscherharzen vorhanden sind.

5. Einrichtung¹ nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Anordnung zum Kühlen und Rücklauf des gleichen Wassers im wesentlichen kontinuierlich durch die Harzmischung und den Kühlmantel der Lampe.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch die Anordnung einer Pumpe zum kontinuierlichen LImlauf des Wassers.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ITmlaufpumpe in dem LTmlaufsystem zwischen der Kühleranordnung und dem Ionenaustauscherharzbett angeordnet ist.

8. Verfahren zur Verringerung der Bildung von Niederschlägen auf den Rohren von wassergekühlten elektrischen Lampen, bei welchen Kühlwasser durch die Lampe zur Kühlung des Rohres verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß der durchlaufende Strom des Kühlwassers durch ein Bett einer Mischung aus Anionen- und Kationenaustauscherharzen verläuft.

9. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Mischung, in welcher das Anionenaustauscherharz vorwiegt.

10. Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Mischung im Verhältnis von etwa 6 Teilen Anionenaustauscherharz und etwa 4 Teilen Kationenaustauscherharz.

11. Verfahren nach Anspruch 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlwasserstrom durch das Bett und dann durch den Lampenmantel verläuft, danach gekühlt wird und wiederum durch das Bett verläuft, so daß also ein geschlossener L^Tmlauf erreicht wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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