Die

ion und Eigens c h aften

e ta d ra h am p en.

Dr. ph il . N . L. Mü l ler ,

Ha l le a . S .

D ruck und Verlag von Wilhelm Knap p .

1 9 1 4 .

Vorw ort .

Ein Buch über die Fabrikation der Met a l ld rah t l ampen entsprichtdem Bedürfnis der Zeit . Eine gewaltige Industrie hat sich in demle tz ten Jahrzehnt entwickel t ; vom rein industriellen S t andpunktbetrachtet

,is t sie sehr wich tig und von einer noch viel größeren

volkswirtschaftlichen Bedeutung .

Ausgelös t durch die Osm ium l ampe A u e r v o n We l sb a c h s,

des genialen Erfinders des Gasglühl ichtes,wurden in die Industrie

der elektrischen Glühlampen die modernsten Erfahrungen der Naturwissenschaften und Technik hineingetragen

,eine Unzah l von geis t

reichen Erfindungen gemach t und die Popularisierung des elektrischenLich tes durchgeführt .

Wohl wurde in einer Anzahl von Werken und Fachblätternuber die Industrie der Me tal ld rah t lam pen und deren Entwicklungberichte t

,eine zusammenfassende Beschreibung dieser Industrie lag

bis heute j edoch noch nich t vor . Diesen Mangel versucht nun dasvorliegende Buch zu beheben .

Eine ungemein verstreute und umfangreiche Literatur wurdehier von dem Verfasser

,der selbst jahre l ang im Zentrum der

modernen Gl üh lampenindu s t rie tätig w ar,in kritischer \Neise

zusammengetragen und in leicht faßl icher Form dargestell t . Es solldamit al len jenen Interessenten

,die sich über die Entwicklung und

den augenblicklichen Stand der Gl üh lam penindus t rie informierenwollen , gedient werden . Dem Laien dürfte der p0pu l äre Ton , demFachmann di e sorgfäl tige Berücksich tigung der Patent l itera t ur , sowieder Ausblicke der Industrie für die Zukunft wil lkommen erscheinen .

Die mögl ichs t weiten Kreise für die aufblühende Industrie zum

Wohl derselben zu interessieren,das ist der Zweck des Buches und

Wunsch des Verfassers .

Dem Verfasser wäre es nicht möglich gewesen,das vorliegende

Buch zu schreiben,ohne die Hilfe

,welche ihm gewährt wurde von

dem Generaldi rektor der \Ves t inghouse Metallfaden -G lüh lampenfabrik

in Wien,Herrn An t o n L e d e r e r

,durch freundlich ste Überlassung

der Fachliteratur und Patent schriften,sowie durch di e vielen Ra t

schläge des hervorragenden Fachmannes . Hier sei dem ergebenstenDank dafür Ausdruck verliehen .

Z u großem Dank ist auch der Verfasser mehreren Firmenfur die freundliche Überlassung von Photographien

,Kl ischees

,

Zeichnungen und Beschreibungen von Apparaten verpflichte t .

Wi e n,im Dezember 1 9 1 3 .

Der Verfasser.

Inha ltsvetz’

eichnis .

G e s c h i c h t l i c h e sD i e p h y s i k a l i s c h e n G e s e t z e d e r T e m p e r a t u r s t r ah l ung

Das Stefan —Bol tzmannsch e Gesetz der Gesamt strah lungDas Energiem axim um der StrahlungDer absolut söhWarze KörperSelektive StrahlerZ iele der Leuchttechnik v om Standpunkt d er St rah lungstheorie .

D i e Me t a l l d r a h t l am p e n u n d i h r e Fab r i k a t ion s m e t h od enEinleitungDie Tantal lampe

Tanta l erze

Darstellung und Eigenschaften des Tantalmetal ls

Der Bau und Eigenschaften der Tanta l lam penDie Osmium lampe

Gewinnung d es OsmiumsDarstellung und Eigenschaften d es Osm iummetal ls

Auer v on Welsbach s Verfahren zur Herstellung von Glühfäden aus OsmiumLegierungsv erfah ren

Osm iumkoh lev erfah ren

Oxydzusat zpatente

Bau und Eigenschaften der Osmium lampenD i e Wo l f r am l amp enWol framerze

Aufarbeitung der Wol fram erze

Wol fram säu re

Darstellung des Wo l framm etal l s

Das Wol framm etal l,seine physikalischen und chemischen Eigen

schaftenDas Mol y bdänmetal l

,seine Darstellung und Eigenschaften

Verfahren zu r Herste llung v on Wol fram leu ch tkö rpern

Das Substitu t ionsv erfah ren

Die Wol fram spritzv erfah ren

Verfahren mit organischen B indemi tte ln .

Verfahren mit anorganischen Bindemi tt elnKol loidv erfah ren .

AmalgamverfahrenBiegsame Fäden nach dem Wol framsp ritzverfah ren (Thoriumdioxyv erfah ren .

Sei teForm ierau tom ate undMassenform ierung für dasWol fram 5pritz

verfahrenDie Wol fram ziehv erfah ren und die Darstellung streckbarenWolframsD ie Verfahren der Firma Siemens H al ske

Die Verfahren der General Electric Company in AmerikaDie Herstellung des dukt ilen Wolframs

Herstellung des MetallpulversPressen und Vorsinterung der Wol fram s tabe

Sinterung der Wo l fram s tabe

D ie H ämm erm asch ine und deren Anw endungDas Ziehen des \Vo l fram d rah tesD ie Pa tent fah igkeit des Wo l fram zieh v erfah rens der

Neue Verfahren zur Herstellung v on bearbeitbaremWolframmetall

D ie Herstellung d er D iam antzieh s teine

Das Bohren d er DiamantenDas Polieren der D iam antd usen

Die mechanischen PolierverfahrenBau der Wolframlampen

Charakterist ische LampentypenDer Aufbau der Glühlampen .

G lasop erat ionen

Platin und P lat inersatz fu r Glüh lamp enzw ecke

Halterung der LeuchtkörperDas Mont ieren der LeuchtkörperD ie Wickel patenteDas EinschmelzenDas Entlüften der Lampen

Quecksilber und ÖlpumpenDie Mol eku larlu ftp umpe

Der Ent lü ftungsv organgVerfahren zur Verbesserung d es Gluh lampenv akuum s

V akuum p rü fung an fertigen GlühlampenPh otom etrierung

Das Sockeln der LampenDas Verhalten der Wolframlampe beim Brennen

Der Wol framleu ch tk ö rp er

St ruk tu rv eranderung beim BrennenVerfahren zur Vermind erung der S t rukt urv erand erungZerstäubung

Das Glüh lamp env akuum

Die elektrischen Erscheinungenim Glüh lampenv akuumD ie Gasströ m e

Der Ed isoneffek t

Der posit ive Effekt .

D ie Fu l l ungs lamp en

Die H a lbw at t -Wolframlampe mit St ickstoffu l lung

Allgemeine Eigenschaft en der WolframlampenDer Wolframdraht als Leuchtkörper

Temperatur bei versch iedenen Belas tungenFläch enh el le

Der positive TemperaturkoeffizientSelbstregulierung bei Spannungsschwankungen , Zundst rom

Der spezifische Effek tv erb rauch und Nutzeffekt derWolframlampe

Die Lebensgeschichte der WolframlampenD ie Konstante der WolframlampenEnergieverluste in der Lampe durch WärmeleitungLichtfarbe und Lichtverteilung der “

'

o l frarnlampen

Stoßfest igkei} der WolframlampenDas Flimmern der Wolframlampen im WechselstromDie Wirtschaft li chkeit im Betrieb und Preis

Gesch icht l iches .

Der Gedanke,den elektrischen Strom für Beleuchtungszwecke

zu verwenden,tauchte bereits mit der Erfindung des galvanischen

Elementes von V o l t a auf . Sehr bald machte m an die Beobachtung,

daß durch genügend starken S trom elek trische Leiter zum Glühengebrach t werden können . Im Jahre 1 80 1 zeigte T h e n a r d daß man

Fig. 1 . G r o v e s P l atindrah tgl ü h l amp e . Fig. 2 .

Metalldrähte durch den galvanischen Strom zur hellen Glut bringen ,

j a sogar di ese schmelzen und verdampfen kann . Der Erfinder dese lektrischen Elementes , G r o v e , veröffentlicht die erste elekt rischePl at indrah tglüh l ampe im Jahre 1 840 ( „Phil . thi rd series

,Bd . 2 7 ,

S . Aus der Fig . 1 kann man leicht die einfache Konstruk tionder Lampe ersehen . Fas t zur gleichen Zeit , im Jahre 1 84 1 , meldetF r e d e r i c d e Mo l e y n eine Plat indrah tgl üh l ampe zum Patent an .

Die Lampe,Fig . 2

,erscheint schon hier in einer recht kompendi ö sen

Form . Eine Pl at indrah t sp irale L wird durch den elek tri schen S tromin einer Glasglocke M zum Glühen gebrach t . Im oberen Teil derLampe befindet sich ein mit Kohle oder Graphitpulver gefül l tes Rohr ,welches unten eine feine Oeffnung besitzt , die ein langsames Au s

s trömen des Pu lvers längs des glühenden Drahtes gestattet . DaM ü l l e r

,Met al l d rah t l am p en. 1

durch soi l auct as 1ilv etr g

—Zinh

C‘

t l u t geraten , verbrennen , und dieLichtstärke ampe $éféfcsß

'

éffi . Eine ganze Reihe von Erfindernbeschäftigt sich noch mit der Plat indrah t lam pe . 1 845 sch l agenA . Ki n g und I . W . S t a r r

,nach vergeblichen Versuchen mit einer

Pl at inirid ium l ampe ,eine Kohlenfadenlampe vor . Im Jahre 1 848 er

findet I .W . S t a i t e eine I rid iumd rah t l am pe (S t a i t e ,engl . Pat . 1 2 2 1 2 ,

Die Hauptarbeit,welche S t a i t e hier zu bewältigen hatte

war nichts Geringeres,al s das Iridium in mechanisch bearbeitbare ,

dukti le Form zu bringen . Heute noch bereite t dieses Metall infolgeseiner Brüchigkeit bei seiner Bearbeitung große Schwierigkeiten .

S t a i t e unterwirft nun dieses Metal l einer längeren Bearbeitung inder Hitze

,er walzt und hämmert es bei Weißglu t so lange

,bis das

Metal l durch die Behandlung hinreichend weich und dukti l gewordenis t für die nachfolgende mechanische Formgebung bei gewöhnlicherTemperatur . Historisch ist diese Erfindung schon deshalb sehrinteressant

,als gerade das wich tigste Wol framd uk t il isierungsp a tent

der General Electric Company in Amerika,welches in der letzten

Zeit eine Umwälzung in der Wol fram l ampenfabrikat ion hervorgerufenh at

,im wesentlichen denselben Gedanken enthält .Im Jahre 1 858 führt d e C h a n gy Versuche mit einer Platin

drah t lampe aus (V . J o b a r d,Comptes rendus de l ’Académ ie des

sciences,Februar 1 858) und findet , daß der Drah t viel besser d ie

Glut verträgt,wenn derselbe beim Auspumpen der Lampe nu r l ang

sam auf die volle Glut gebrach t wird . 2 0 Jahre später hat E d i s o nbei seinen Versuchen dieselbe Beobachtung gemach t . Auch er fand ,daß ein gewöhnlicher Platindraht in einer Lampe beim Glühen vielleichter zers täubt

,schmilzt und brüchig wird

,als ein Draht

,der im

hohen Vakuum bei allmählicher S teigerung seiner Temperatur ganzlich entgast wurde . Diese Beobachtung teil t E d i s o n im Jahre 1878

in einem Patente mit (amerik . Pat . 2 1 4 636 , und diesem folgenauch andere Patente (franz . Pat . 5306 , 1 8 78 ; franz . Pat . 2 402 ,

1 879 ;

amerik . Pat . 2 2 7 2 2 9 , in welchen sich der Erfinder einen m itOxyden von Kalzium

,Magnesium

,Zirkon und Cer überzogenen

Pl at inirid ium drah t als Glühkörper für elektrische Glühlampen schützt,

sowie eine Anordnung,bei welcher ein hochfeuerfestes Oxyd in

Stäbch enform,von einem Platindraht spiralförmig umgeben

,zur Glut

gebracht wird . Schließlich weich t das Platin und Iridium vor demKohlenstoff , der sich als Leuchtkörper doch vorteilhafter erweist al sdiese Metalle . Z u dieser Ansicht kamen auch früher oder späterfas t alle früher genannten Erfinder . Erst aber al s Ed i s o n selbst

,

nach Durchführung seiner eingehenden und sorgfäl tigen Versuche,

sich auch davon überzeugt hatte und die Ausarbeitung einer brauchbaren Kohlenfadenlamp

\

e in seine geschickte Hand nahm,lös te die

Kohlenfadenlampe die Metal l d rah t l ampe endgü l tig ab und feierte denTriumph ‚fas t zwei Jahrzehnte . In dieser Zei t erfuhr di e Kohlenfaden l ampe wesentliche Verbesserungen und erreichte einen Gradvon Vervol lkommnung , der ers t durch gänzlich neue Erfindungenübertroffen werden konnte .

Der erste S treich,der gegen die al leinherrschende Kohlen

fadenlampe ausgeführt wurde , kam mit der Erfindung der Nernstl ampe . Professor N e r n s t s tell te fest , daß verschiedene Oxyde inder Hitze eine beträchtliche Leitfahigkeit besitzen . Es gelang ihmauch

,entsprechende Mischungen au s hochfeuerfesten Oxyden

,wie

Thorium Cer‚

Zirkon Yttrium und Erbiumoxyd herzustellen ,welche diese Eigenschaft besaßen und eine Temperatur von 1 800 bis

1 9000 C vertrugen . Die Nernstlampe verbrauchte bei einer Nutz

brenndauer von etwa 400 Stunden bis Watt pro Hefnerkerze .

Trotz der recht großen Empfindlichkeit der Lampe und des verh äl tnism äßig hohen Preises ers tand in dieser der Kohlenfadenlampeeine gefährliche Konkurrentin . Vor allem aber durchbrach di eserErfolg die durch Jahrzehnte hindurch berei ts eingebürgerte Ansicht

,

daß die Kohle als Materi al für Glühlampen unübertrefflich sei . Das

Problem der Schaffung einer Glühlampe mit geringem Energieverbrauch wurde damit v on neuem aktuell

,und nun folgen

,von

A u e r eingeleitet,in schneller Reihenfolge Erfindungen auf Erfin

dungen,die die Gl üh l am penindus t rie in wenigen Jahren volls tändig

rev ol u t ionisiert haben .

1898 erhäl t A u e r v o n W e l s b a c h ein Patent fu r eineOsm ium lampe ,

in welchem er eine ganze Reihe von Methodenangibt

,nach denen man spröde und hochschmelzende Metal le zu

dünnen Fäden gestal ten kann . Es beginnt die Suche nach hochschmelzenden Metallen . 1 903 s tell t We r n e r v o n B o l t o n das duktil eTan tal her

,welches die Firma S i e m e n s H a l s k e für die Fabri

kation der Tanta l lampe in Verwendung nimmt . J u s t und H an am an

melden am 1 5. April 1 903 in Deutschland ein Verfahren zur Hers tellung von Wolframfaden für G l üh lampenzw ecke an . Von nun anübernimmt d as Wolfram als Leuch tkö rperm at erial die Führung

,und

es scheint,daß es diese für lange Zeit behal ten wird

,da es schein

bar das schw ers tschmelzbare Metal l is t . Eine sehr große Zah l vonErfindungen

,we lche die Darste l lung von Wo lframfaden für

'

Glühlampenzw ecke betreffen , wird zum Patent angeme ldet . Das Osmi umverfahren von A u e r wird von der Deutschen Gasglüh licht -Akt . -Ges .

au f das Wolfram übertragen . Dr . H an s K u 2e l erfinde t die Wolframkol loid l ampe. Die Firma S i e m e n s H a l s k e sieht in ihren Patentenalle Möglichkeiten voraus

,nach denen sich Wolfram auf dem ein

fachen Wege d es Wa lzens und Ziehens auf Draht verarbeiten lassenkönnte . Eine Zeitlang erlangt das Nickel w ol fram z1eh v erfah ren dieserFirma größere Bedeutung . Es zeigte sich näm lich

,daß Wolfram

mit etwa 8 Nickel eine zabe,duk tile Legierung bildet

,aus welcher

durch Ziehen die feinsten Drähte herges tel l t werden konnten . Durcheinfaches Glühen des Drahtes im Vakuum l ieß sich das Nickel ausder Legierung gänzlich verj agen

,und es blieb ein reiner Wo lfram

drah t zurück . Dieser Erfolg der Firma S i e m e n s H a l s k e machtedas Prob lem der Wol framduk t il isierung aktuell , es wurde der seitlangem vorgesch lagene Weg

,das Wo l frammeta l l in der Wärme zu

walzen und ziehen,von der General Electric Company betreten . Bei

diesen Versuchen fand man,daß das sonst spröde Wolfram durch

die Warmbeh and l ung schließ lich auch bei gewöhnlicher Temperaturbiegsam und duktil wird . Die Entdeckung dieser Tatsache brachtees mit sich

,daß die Wol fram l ampenfabrikat ion gänzlich umgestal te t

wurde . Der der Wolframlampe noch einzig gemachte Vorwurf derZerbrech lichkeit i s t auch damit hinfäl lig geworden

,da der Wo lfram

draht gegen S töße noch um vieles w iderstand sfah iger is t als derKohlenfaden . Durch die große Vereinfachung der Fabrikation tratauch eine wesentliche Verbilligung der Lampen ein

,alles in al lem

,

man gewinnt j e tzt den Eindruck,tro tz der vielen Ueberraschungen ,

die m an au f dem Gebiete der G l uh l ampen in le tzter Zeit erleb t hat ,daß diese Metal ld rah t l ampe für längere Zeit wohl ihre gegenwärtigeForm behal ten wird .

Die phys ika l ischen Gesetze der Temperaturst rah lung.

Die Wolframlampe gestatte t uns,die Umwand lung elektrischer

Energie in Licht mit vie l größerem Nutzeffekt durchzuführen,als es

bisher mit den Koh l enfadenlampen möglich war . Während di e

Wolframlampe bis Watt e lektrischer Energie für eine aus

gest rah l te Hefnerkerze verbraucht , braucht die beste Kohlenfadenlampe für 1 HK . Watt . Dies läß t s ich leich t erk lären mitHilfe der physikalischen Gesetze der Temperaturstrahlung

,deren

Kenntnis unbedingt erforderlich ist,wil l m an das Wesen der Metall

drah t l ampen und die Ursachen ihrer Vorzüge klar begreifen . DieKennfnis der Gesetze is t aber vor allem deshalb wichtig

,weil sie

erlaub t vorauszusehen , welche Wege zur weiteren V erv ol lkomm

nung ‚der e lektrischen Glühlampen beschritten werden müssen . (Das

vortreffliche Buch : Die Zie le der Leuchttechnik , von Prof . Dr . O t t oL um m e r

,so l l bei die ser Gelegenheit wärmstens empfohlen werden .)

Die Glühlampe is t eine Vorrichtung,mit we lcher wir elektrische

Energie in Lich t umwandeln . Der durch e lektrischen S trom aufhohe Glut erhitzte Glühkörper sende t Licht und unsichtbare Wärmestrahlen aus

,in einem Verhäl tnis

,welches durch die Gese tze der

Temperaturstrahlung genau definiert ist . Das Verhältnis der sichtbaren Lichts trah len zu den unsichtbaren Wärmestrahlen ist besonderswichtig und für den Nutzeffekt

,mit we lchem die Glühkörper die

e lektrische Energie in Lich t umwandeln,aussch laggebend

,da die

Aussendung von \Ä’armestrah len einen Energieverlust bedeutet . Nungeben uns die Gesetze der Temperaturstrah lung die Faktoren an

,

von welchen das Verhältnis der sich tbaren Strahlung zur umsichtbaren abhängt . Das S t e f a n -B o l t zm an n sche Gesetz besagt

,daß

die von einem„schwarzen “ Körper ausgestrahlte gesamte Energie

die Gesamts trahlung proportional i s t der vierten Potenz derabso luten Temperatur . S teigt also z . B .

" die absolute Temperatureines Körpers im Verhaltnis von 1 2

,so wächst die Gesamtstrah lung

dieses Körpers auf den 2 4 ten,also den 1 6 fachen Betrag . Das Wort

Gesamtstrah lung bedeute t sowoh l die sich tbare w ie unsichtbareS trahlung

,die ein glühender Körper aussendet ; würde d as Verhältnis

der sichtbaren zu unsichtbaren Strahlen bei al len Temperaturen dasgleiche bleiben

,so würde eine Temperaturerhoh ung in unserem

Fal le fur den Nutzeffekt ohne jede Bedeutung sein . Aus der Erfah rung wissen wir aber , daß , j e höher ein Glühkörper erhitzt wird ,um so größer wird auch der Nutzeffekt der Umwandlung von Elek t riz it ät in Licht . Diese Tatsache is t leicht zu erklären . Wir wissen

,

daß bei tiefer Glut die festen Körper hauptsäch l ich rote S trahlen,

bei höherer gelbes,bei der höchsten Temperatur weißes Licht aus

senden . Es bes teh t also bei glühenden fes ten Körpern die Tendenz,

mit steigender Temperatur immer kurzw el l igere Strah len auszusenden .

Die Aussendung der einzelnen Strahlenarten nimmt nicht mits teigender Temperatur im gleichen Maße zu

,sondern die Intensität

der kürzeren Wel len nimmt schneller zu als die Intensität derlängeren We llen . Das Energiem axim um der Strah lung bewegt sichmit s teigender Temperatur von den längeren zu den kürzeren We llen .

Je höher die Temperatur T des glühenden Körpers ist , um so k leineris t die Wellenl änge Am ,

bei welcher sich das Energi em axim um derStrahlung b efindet . In einer Formel ausgedrückt , lautet das Gese tz

‚l m const .,oder i m ?

"

const . ; die Wel lenlange der rn

malen Energie is t umgekehrt proportional der absoluten Temperatur.Durch Messungen wurde die Größe der Konstante zu 2 940 ermittel t .Finden w ir z . B .

,daß ein glühender Körper im Gebiete der Wellen

länge' M mm) das Maximum an Energie aussendet ,so ergibt sich au s der Formel die absolute Temperatur dieses

Körpers zu

2 94

;0

. Gleichzei tig sehen wir au s diesem117

Beispiel,daß bei der Temperatur von 0 abs . ,

also 1 3780 C

,

das Maximum der ausgestrahlten Energie noch immer im Gebieteder unsich tbaren Wärmestrahlen liegt da die sichtbarenStrahlen sich nur von bis

‚a ers trecken . Mit Hilfe der Formel

können wir auch berechnen,auf welche Temperatur ein Körper

erhitzt werden müßte,damit er in derjenigen Wel lensorte das Maxi

mum an Energie ausstrahlt,für welche unser Auge am empfindlichs ten

ist (Wel lenlange M) . Wir finden dann T : :

2

520

oder 5647 0 C . Da die Messungen im Sonnenspektrum fur dieLage des Energiem aximum s ) .m

‚u ergeben haben ,

so durftedie berechnete Temperatur auch ungefähr die Temperatur der Sonnesein . Ein Gesetz der Temperaturs trahlung belehrt uns auch überden absoluten Anstieg des Energiemaximum s Em mit der Temperatur . Es laute t : Die maximale Energie is t proportional der fünftenPotenz der absoluten Temperatur . Em T

—

5= const .Diese Gesetze gelten genau nur für den absolu t

„schwarzen “

Körper . Der Begriff des absolut„schwarzen “ Körpers is t von K i r c h

h o f f formuliert . Es is t nach seiner Definition derj enige Körper,

„welcher alle S trahlen ,die auf ihn fallen

,vol lkommen absorbiert

,

also S trahlen weder reflektiert noch h indurch l äß t “ . Das K i r c hh o f f sche Gesetz von der Absorp tion und Emission d es Lichtes besagtnun

,daß eiri Körper bei j eder Temperatur vorzugsweise diejenigen

Wel lensorten aussendet (emittiert) , welche er bei der gleichen Tem

p erat ur verschluckt (absorbiert) . Der absolut„schwarze “ Körper

besitzt demnach das Maximum an Emissionsvermögen für alleS trahlenarten

,da er fur alle S trahlenarten das Maximum an Absorp

t ionsv erm ö gen besitzt . Bei j eder Temperatur wird somit ein absolutschwarzer Körper immer hell er leuchten al s j eder andere bei dergleichen Temperatur . Man kann sich davon leich t überzeugen , wennman einen mit Eisengallus tinte beschriebenen Porzellanscherbenerhitzt . Durch das Glühen wird die Tinte zersetzt

,es

_

v erb l eiben

j edoch die Schriftzüge,welche aus Eisenoxyd bes tehen . Das Eisen

oxyd ist nun ein viel schwärzerer S trahler als das Porzellan,und

,

https://www.forgottenbooks.com/join

die Gesamts trahlung dar .Gesamtstrahlung mit der Temperatur wächst .dern absolu t

164 8‘

44 80‘

0 1 2

Schw arzer

Kö rper

3 41 5 s

I fig . 3 .

Wir sehen aus den Figuren,wie die

Während aber beischwarzen “ Körper

,genau nach dem S t e f a n -B o l t z

m ann schen Gesetz,die

Gesamts trahlung derv i e r t e n Potenz der absol u tenTemperatur proportional ist

,is t beim

blanken Platin die Gesam t s trah l ung der f ü n ft e n Potenz der absolutenTemperatur p roportio

nal . Das Wandern desEnergiem aximum s von .

l ängeren Wellenzu den kürzerenden

mits teigender Temperaturläß t sich sehr gu t beobach ten . Wir sehenaus den Fig . 3 u . 4 , daß

das Energiem axim um,

sogar bei recht hohenTemperaturen

,sich

im Gebiete der unsich tbarenStrahlen befinde t . Die

punktierten Linien trennen das enge Gebie tder Lichtstrahlen v on

noch immer

den unsichtbaren ultraviole tten und ul trarotenS trahlen .

größ te Betrag der GeDer weitaus

sam t s trah lung l iegt imGebiete der unsich t

barenWarmestrah len . Denken wir uns die Kurven nach links gegenden Nullpunkt des Koordinatensystems zu fortgesetzt

,so bedeuten d ie

kleinen Flächen,welche von den Kurv enstücken zwischen bis

und der Abszissenachse j eweils abgegrenzt werden,den Energieanteil

der sichtbaren S trahlung . Bolometrisch läß t sich diese Energie kaumfeststellen . Durch Helligkeitsmessungen läß t sich der Anstieg der

als Licht empfundenen Energie mit der Temperatur bes timmen . Manfindet

,daß die Helligkei t mit der Temperatur außerordentl ich rasch

zunimmt . Nach den Untersuchungen von O . L u m m e r und F . K u r ib a u m („V erh and l . d . Deutsch . Phys . Bd . 2

,S . 89 bis 92 ) nimm t

die Gesamthelligkei t bei 900 0

abs . mit der 30 . Potenz undbei 1 900

0 abs . immer noch Blankes130

mit der 1 4 . Potenz der absolu ten Temperatur zu . 120 Plö hfl _

Durch Berechnungen konnteermittel t werden

,daß ein MO

Körper bei 4000 0 abs . rund100

4ooo m al mehr Li cht proFlächeneinheit aussenden 90

würde als bei 2 000 0 abs .Nach L u m m e r übertrifft die 80

Sonne,welche ungefähr die

70

besitzt,den Glühkörper einer

60

Temperatur von 6000 0 abs .

Kohlenfadenlampe an H el l ig

keit pro Fl ächeneinheit um 50

das 600 000 fache !Die S t rah lungsgeset ze

40

schreiben also vor,daß 1 . der

Leuchtkörper möglichs t hoch 30

erhitzt wird,2 . sich möglichs t 20

von dem schwarzen Körperunterscheide t . Die Folge der 10

ersten Bedingung ist,daß in

den Glühlampen die Leuch tkörper so hoch als möglichbelas te t werden . D a der Fig _ 4 _

Leuchtkörper aus praktischenGründen auch möglichs t hohe Lebensdauer besitzen soll

,so darf er bei

der Belas tung,welcher er ausgesetzt wird

,nich t wesen tlich verdampfen

und zerstäuben . Die Zerstäubung des Leuchtkörpers bedingt nich tnu r die Verkürzung der Lebensdauer der Lampe

,sondern auch eine

Verringerung des Nu tzeffek tes infolge der Bildung des Beschlagesan den Wänden der Lampenglocke . Es wird somit derjenige Leuch tkörper für G lüh l ampenzw ecke der geeignetste sein

,welcher die

höchste Belas tung aushäl t,ohne dabei wesentlich zu verdampfen .

D ie modernen Gluh lampen verdanken ihre größere Ökonomie gegenüber den Koh lenfadenlam pen vor allem diesem Um stande

,daß die

Metall e,wie Tantal

,Osmium und Wolfram

,welche in den modernen

G lühlampen verwendet werden ,bei gleicher Nutzbrenndauer viel

höher erhitzt werden dürfen als die Koh l enfäden. In den modernstenWo l framglüh l ampen,

welche mit einem Nu tzeffek t von Wa t t /HK .

b rennen,wird der Wolframdraht auf eine Glut von rund 2 400

0 C

gebracht , wobei die Nutzbrenndauer über 1 000 Stunden betragt .D emgegenüber vertragen die Kohlenfaden in den bes ten Kohlenfadenl ampen höchstens die Temperatur von 2 000

0 C bei einer Nutzb renndauer von etwa 500 Stunden . Auch die zweite Forderung derS trah l ungsgesetze ,

daß der Leuchtkörper sich möglichs t viel vond em

„schwarzen “ Körper als S trahler unterscheidet

,wird von den

Me tallen in wesentlich höherem Maße erfüll t al s von der Kohle,

deren S t rah l ungsv erm ö gen dem des absolut „schwarzen “ Strahlers

am nächsten s teht . Die Aufgabe des Lichttechnikers is t,nach Mate

rial ien zu suchen,welche möglichs t hohe Temperaturen vertragen

,

ohne dabei zu zers täuben oder zu schmelzen . Wohl h a t der Kohlens toff von allen bisher bekannten Materialien den höchsten Schmelz

p unkt . Infolge seiner großen Neigung zur Zerstäubung ist j edochseiner Beanspruchung in der Lampe eine weit unter dem Schmelzpunkt liegende Temperatur al s Grenze vorges teck t Es is t bishernich t gelungen

,Kohlenfaden einer Temperatur von uber 2 000 0 C

,

bei befriedigender Nutzbrenndauer,auszusetzen

,während die Metalle

wie Osmium,Tantal und Wolfram

,welche wesentlich tiefer schmelzen

a l s die Kohle,die Belastung von über 2 000 0 C ohne wesentliche

Zerstäubung leich t vertragen . Es is t nicht unmöglich,daß eins t

noch die Kohle dem Wolfram seinen ers ten Platz a l s Leuch tkörpers trei tig machen wird . Es mußten nur die Ursachen der s tarkenZerstäubung der Kohle ermittel t und Anordnungen getroffen werden

,

welche die Zerstäubung verhindern oder deren Wirkung aufheben .

Viele Beobach tungen deuten darauf hin,daß die Lösung der Problems

nich t ausgeschlossen is t . Die Einführung der sogen . metallis iertenKohlenfaden bedeutet in dieser Richtung einen wesentlichen Schrittnach vorwärts . Natürlich fehl t es auch bei den Met al ld rah t lampen ,

speziel l derWol fram lampe , nicht an Bestrebungen , die Zerstäubung derLeuchtkörper zu verlangsamen oder die Schwärzung der Glasglockezu verhindern . Auch durch die Auffindung von Leuchtkörpern mitgünstigstem selektiven S trah lungsv erm ö gen dürften sich noch w esent

l iche Fortschritte in der Leuchttechnik erzielen lassen Wohl bedeutetdas selektive S t rah l ungsv erm ö gen der Metal le gegenuber der Kohle

einen erheblichen Fortschritt . Das S t rah l ungsv erm ö gen der Metalleis t aber auch nicht sehn verschieden von dem des absolu t schwarzenKörpers . Es fehlte nicht an Versuchen

,das S t rah l ungsverm ö gen

der metal lischen Leuchtkörper durch Auftragung selek tiv strah lenderOxyde günstiger zu gestal ten . Die Versuche scheinen v or allem an derFlüchtigkeit der verwendeten Oxyde gescheitert zu sein . Mehr Erfolgauf dem Gebie te der selektiven S trahlung scheinen die Gaslampen

,

die sogen . Lum ineszenzl am pen zu versprechen . Die Erfolge,w elche

man bisher mit dem Moorel ich t,Neon Quecksilber und neuerdings

mit der Quecksil berkadm ium l am pe erziel t hat , sind sehr bedeutendund vielversprechend . Das v on diesen Lampen entwickel te Lichtis t aber sehr s tark

,vom Sonnenlich t verschieden und in vielen Fällen

für das menschliche Auge au f die Dauer unerträglich . Die Quecksi lberkadm ium lampe scheint h ier einen großen Fortschritt zu bedeuten ,doch dürfte sie nur für sehr große Lich ts tärken

,e twa al s Ersatz für

Bogenlampen,in Betrach t kommen . Bei den mannigfachen Vorzügen

der modernen Wolframlampe is t es deshalb kaum zu erwar ten,daß

ihr so bald von seiten der Lum ineszenzl ampe eine ernste Konkurrentinerstehen könnte .

Die Meta l ld rah t lampen und ih re Fabrikat ions

met hoden.

Die ersten Vorgänger der Meta l l d rah t l ampen waren die imgeschichtlichen Teil des Buches erw ähnten Platin und I ridium l ampen.

Die Tatsache,daß diese Metal ld rah t lam pen vor der Kohlenfaden

lampe vorgeschlagen wurden,beweist

,daß die Verwendung schwer

schmelzbarer Metalle für Leuchtkörper naheliegender war al s dieVerwendung von Gl uh kö rpem aus Kohle . Lediglich der Umstand

,

daß seinerzeit nur Platin und Iridium,denen man damals den höchsten

Schmelzpunkt zugeschrieben hat,für G l üh l ampenzw ecke in Betrach t

gezogen wurden,h at der Kohlenfadenlampe zu ihrem Siege verholfen .

Fast 2 0 Jahre hindurch behielt die Kohlenfadenlampe unbes trittenden ers ten Platz .

E d i s o n hat bei der Einführung der Kohlenfadenl ampe mitgroßer Sicherheit behaup tet

,daß die Kohle das geeignetste Material

für Gl uh l ampenzw ecke sei , und versicherte daß er alle inBetracht kommenden

,schwer schmelzbaren Material ien durchgep rü ft

hat,bevor er zu diesem Resultat gekommen sei . Obendrein haben

die Untersuchungen von M o i s s a n über die hochschmelzendenMetal le für alle Metalle einen viel zu tiefen Schmelzpunkt ergeben

,

da die meisten in nich t genugend reinem Zustand von dem Forscheruntersuch t wurden . Diese Tatsachen waren wenig geeignet , Erfinderndie Hoffnung zu geh en ,

ein für Gl üh l ampenzw ecke besser geeignetesMaterial al s die Kohle zu finden . Ers t die Erfindung der Nerns tlampe spornte die Erfinder zur ernsten Suche nach schwer schmelzbaren Metallen an . Au s Tradition lenkte A u e r v o n We l s b a c hseine Aufmerksamkeit zuers t der Platingruppe zu . Das Osmium

,

welches die unangenehme Eigenschaft der leich ten Oxyd ierbarkeit

besitzt,war aus diesem Grunde damal s noch wenig untersucht .

Dieses Me tal l nahm nun A u e r vor und entdeckte dessen v orzüg

l iche Eigenschaften für Glüh lampenzw ecke. Nach dieser Erfindungerstand eine wahre S turmflut von Patenten

,so daß heute fast gar

kein Metal l mehr oder eine Legierung von halbwegs hohem Schmelzpunkt bekannt ist

,welche nicht für Gl üh kö rperzw ecke vorgeschlagen

worden wäre . Von all den Vorschlägen haben nur zwei Metalle,

das Tantal und Wolfram,Bedeutung erlangt . Die Fabrikation der

Osm ium l ampen erreich te im Jahre 1 905, bald nach dem Erscheinender Wolframlampe

,ihr Ende

,während die Tan tal lampe ,

trotz desgeringeren Nu tzeffek tes beim Brennen

,neben der Wolframlampe so

lange gu t bestehen konn te , bis die Duk t i l isierung des Wolframserfolgte . Der Verfasser hatte ursp rungl ich die Absich t , nur überdie Fabrikation der Wolframlampen zu schreiben . Es erschien aberratsamer

,der Beschreibung der Wol fram lampenfabrikat ion ,

zum

besseren V erst andnis ihrer Entwicklung,eine kurze Beschreibung

der Fabrikation der Tant al l ampen und Osm ium l am pen anzugliedern .

Die Tanta l lampe.

Das Tantalm etal l,aus welchem die Leuchtkörper der Tantal

lampen bestehen,wird aus Mineralien

,wie Columbit

,Tantalit

,

Yt tro tantal it,Branzil i t

,Niobi t u . v . a .

,gewonnen

,welche

,zwar sehr

allgemein verbreitet,nur in geringen Mengen vorkommen . Die

wichtigs ten Lagers tätten befinden sich in Amerika und Australien .

In Europa befinden sich die größten Lagerstätten in Skandinavien,

in geringeren Mengen findet man die Tant alerze aber auch im Ural,

in Bayern und Italien . Die australischen Tantalerze,Tantali te

,

besitzen den H och s tgeh al t an Tantal säure von 50 bis 70 Essind dunkelgraue Gesteine von hohem spezifischen Gewicht . Dieamerikanischen Tantal erze

,Columbite genannt

,besitzen einen Tantal

s äuregehalt von 1 0 bis 70 0/o und sind wesentlich dunkler gefärb t

al s die aus tralischen Tantalerze. Al s s tändiger Begleiter des Tantalsin den Mineral ien tri tt das Niob auf . Die in der Natur vorkommenden

i 3

Verbindungen dieser Elemente sind Salze ihrer Säuren vom TypusM11(Ta M

I I (N ö wobei als .M„hauptsächlich Eisen

,Mangan

,

Kalzium,sehr oft aber Yttrium

,Thorium

,Lanthan

,Cer und Uran

die Rolle der Basis Spie len . Auf recht umständlichem Wege wirdnun aus diesen Mineralien das reine T61205 dargestel l t , _

w el ch es alsAusgangsmaterial für die Hers tel lung des Metalles benutz t wird . DasMetall l äß t sich in reinem Zustande herstel len nach den Methoden vonWe r n e r v o n B o l t o n

,dessen Verfahren von S i e m e n s H a l s k e

patentiert wurde [We r n e r v o n B o l t o n , „Z . f . Bd . 1 1

,

S . 45 bis 51 und 7 2 2 und S i e m e n s H a l s k e,A .

-G .‚

D . R . P . 1 52 848 1 52 870 1 53 8 2 6 We rn e rv o n B o l t o n gibt zwei Verfahren an

,nach welchen man zu reinem

Tantal gelangen kahn :1 . Das reine Tan talpentoxyd wird mit Zusatz von wenig

Paraffin zu Stäbchen geformt,welche durch Glühen in Kohle

pulver in Tan tal tetroxyd umgewandel t werden . Die auf dieseWeise erhaltenen Stäbchen aus Tantal tet roxyd lei ten gut den elektri schen Strom . Sie werden nun mit s tarkem Wechsels trom imVakuum au f hohe Glut gebrach t

,in welcher das Tantal tet roxyd in

Metal l und Sauerstoff zerfäl l t . Der Sauers toff wird durch Evakuierendauernd abgeführt

,so daß sch l ießlich nach genügend langer Erhitzung

ein Stäbchen aus ganz reinem duktilen Tantal resu l tiert . Bei demV organge des Erhitzens bemerkt man an der Oberfläche des Stäbchensviele äußers t helle Punkte

,welche immer größer werden

,bis der

ganze Körper gleichmäßig gl uh t . v o n B o l t o n nannte diesen Vorgangschwingende Elektrolyse “

,weil er glaubte

,daß die glühenden

Punkte im Wechselstrom bald zur Kathode,bald zu r Anode werden

und daß durch solchen schwingenden “ Elek trolysev organg der Zerfal lin Metall und Sauers toff bewirkt wird . Es is t j edoch wahrschein l ich

,

daß der Zerfal l ein rein thermischer Vorgang ist . Dieses kann manaus folgenden Tatsachen schließen : I n einer Atmosphäre von Sauers toff verbrennt ein weißglühender Tan tald rah t ni ch t

,wenn der Druck

2 0 mm Hg beträgt . Die Zersetzungsspannung von Tantal oxyden

is t demnach so hoch,d aß j edes au s Tant aloxyden bestehende Gebilde

bei Weißglu t im Sauerstoff unterhalb 2 0 mm Hg in reines Metallund Sauers toff zerfal len m uß . Die Tatsache , daß Tan ta l tetroxyds täbchen

,mit Gleichstrom erhi tzt

,sich nicht reduzieren ließen

,scheint

andererseits für die Ansicht von v o n B o l t o n zu sprechen,daß der

Reduk t ionsp rozeß doch ,zum Teil wenigstens

,ein Vorgang e lektro

lytischer Natur sein könnte . Die Überp rüfung der Angaben erschein t

jedenfal ls sehr wünschenswert .

1 4*

2 . Für die Dars tellung größerer Mengen reinen Tantal rrietal l sschlägt v o n B o l t o n das Schme lzen von Tanta lpu l v er im elektrischenV akuum l ich tbogen vor . Das Tantalp u l v er wird nach B e r z e l i u saus Tantal kal ium fl uorid und Natriummetal l hergeste l lt . Die Redukt ion des Tantalkal ium fl uorids mit Natrium geht glatt vor sich ,und das auf diesem Wege erhaltene Metal l s tel lt ein grauschwarzesPulver vor . Dieses Pulver wird zu einem Stäbchen gepreßt

,durch

Erhi tzung im Vakuum zuers t v orgesintert und sch l ieß lich als Anodeim Vakuum der Wirkung des e lektrischen Lichtbogens ausgesetzt .Durch die hohe Glut des Lichtbogens schmilzt die Tantal anode zueinem Metallk lumpen zusammen und gerät ins Sieden . Bei diesemVorgang

,we lcher sich bei e twa 3000

0 C abspie l t,werden al le

absorbierten Gase (hauptsäch lich Wasserstoff , Sauerstoff und Stickstoff) und sonstigen Verunreinigungen aus dem Metal l entfernt undes bleib t ein sehr reines Metal l zurück . I st der Raffinierp rozeß vo l ls tändig durchgeführt

,so läß t sich das Metal l in der Käl te leicht

bearbeiten und zu Drahten von dünnstem Durchmesser ausziehen .

Verhältnismäßig dicke Stäbe lassen sich in einem Zuge,ohne Au s

glühen,

zu feins tem Draht ausziehen . Es gibt kaum ein anderesMetal l

,welches eine ähnl ich große Zähigkei t und Widerstandsfähig

keit gegen mechanische Überans trengung zeigen könnte .

Die physikal ischen Eigenschaft en des Tantals.

Der Schmelzpunkt des Tantals liegt nach den Messungen vonv o n P i r a n i und M e y e r bei 2 850 0 C i 40 . Der hohe Schmelzpunkt des Metall s erklärt die Brauchbarkeit dieses Materiales fürG l üh l ampenzw ecke. Das spezifische Gewich t des zu Barren geschmolzenen Metalls beträgt des Drahtes von mm Durchmesser Die spezifische Wärme der elektrischeWiderstand von 1 m Tant al drah t bei einem Querschnitt von 1 qmm

Ohm . Die Zerreißfestigkeit bei 1 mm starkem Draht be trägt

93 kg , bei mm Draht 1 50 bis 1 60 kg pro Quadratmil limeter . DerWärmeausdehnungskoeffizient zwischen 0 bis 50 C 7 ,9

o Das

Tant al meta l l is t gegen chemische Reagenzien sehr widerstandsfähig .

Es widersteht dem Angriff von heißer Schwefelsäure,Salpetersäure

,

Salzsäure und Königswasser,lös t sich aber leich t in Fl ußsäu re . An

der Luft bleib t es unverändert und behäl t dauernd seinen si lbergrauen

,s tah lähnl ichen Glanz . Eine Erhitzung bis 400 C an freier

Luft verändert das Metal l nicht,etwas höher erhitzt

,l äuft das Tantal

gelb an . Bei hoher Glut verbrennt es ruhig zu gelbem Tantal

pentoxyd . Das Tantal hat große Verwandtschaft zum Stickstoff und

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Patente gesch u tzt .Diese Patente haben in le tzter Zeit die größte

Wichtigkeit erlangt,als die Wol fram lam penfabriken , nach erfolgter

Duk t il isierung des Wolframs , d ie alte Form des Traggestell s miteinzelnen Drahtbügeln aufgeben und . ein dem Tantalges tel l äh n

l iches Gestel l verwenden wollten . Die Formen der gebräuch lichen

Fig. 7 .

Tantal l ampen geben die Fig . 7 u . 8 wieder . Fig . 7 zeigt eine1 1 0 Volt -Lampe

,wahrend Fig . 8 eine 2 2 0 Vol t -Lampe darstell t .

Die Tantal l ampen brennen mit einem Nutzeffekt von Watt proHefnerkerze bei einer Nutzbrenndauer von etwa 600 Stunden . DieLebensdauer der Lampe beträgt über 1 000 Stunden . Der Widerstand des Drahtes beträgt bei der üblichen Belastung etwa d as

Sechsfache des Widers tandes bei gewöhnlicher Temperatur . Diewahre Temperatur des Leuchtkörpers beträgt nach den Messungen vonv o n P i r a n i ( „V erh and l . d . Deutsch . phys . Gesellschaft “ 1 9 1 2 , S . 2 1 3)

bei der Belastung von 2 Wat t/HK . 2 02 1 0 C ; Wat t/HK . 2 1 2 50 C .

Die Fläch enh el le beträgt bei einer Belas tung von Wat t/HK .

1 3 2 HK . pro Quadratzen timeter (L o r i n g , „The I l l um . Eng .

“ London,

Bd. 2,S . 398 Die Änderung der Lichtstärke der Tantal

l ampen mit der Spannungsänderung ist infolge des positiven Temperatu rkoeffizienten des Tantals wesentlich geringer al s bei derKohlenfadenlampe . Im al lgemeinen ändert sich bei der Tantal lampedie Lichtstärke um 4 bei j edem Prozent der Spannungsänderung .

Au s nachfolgender Tabelle is t zu ersehen , in welcher Weise mit derSpannungsänderung sich die Lichts tärke und der spezifische Effek tverbrauch bei verschi edenen Tantal lampen verändert .

Ä nderung der L i chts tärke

Norma l kerzen

I 9 7 39 4

16 I 25 32 50 100

1 212 1915 3015 3910 60

19 1 2 119 1

135Spannungs + 10

überschreitung + 15

+ 20

Aus nachstehender Tabelle kann m an das Verhalten der Tantall ampe beim Brennen ersehen .

Die Lichtstärke nimmt zu Beginn des Brennens sehr stark zu,

und in gleichem Maße nimmt der spezifische Effek tv erbrauch ab .

Im Laufe von etwa 50 S tunden erreich t di e Lichts tärke das Maximumund nimmt sodann allmählich wieder ab . Diese Erscheinung is toffenbar auf eine Strukturänderung des Tan ta ldrah tes zurückzuführen .

Nach längerem Brennen wird der ursprüngl ich glatte Draht rauh,

seine S truktur grobkristal l inisch und das s pezifische Gewicht desM ü l l e r

,Me tal l d rah t l amp en. 2

Metal ls vergrößert sich . Der Leuchtkörper zieht sich dabei s tarkzusammen

,er wird wesentlich kürzer und dicker . Dies h a t eine

beträchtliche Verringerung des Widerstandes zur Folge,durch welche

wieder die Zunahme der Belas tung und Lichts tärke verursach t wird . Dieglatte Oberfläche des Tantal d rah tes wird wellig und glitzernd . Fig . 9

zeigt ein S tück neuenDrahtes

,sowie denselben

nach 1 000 S tunden Brennzeit . Auf Wechsels tromgebrannt

,verhal ten sich

die Tantal lam pen ungün

s tiger als bei Gleichstrom,

da die St ruk turverände

“

m

i—ii 15 rung des Tanta l drah tes beiWechsel s trombetrieb nochviel intensiver ist . Der

Leuchtkörper wird in kurzer Zeit sehr grobkris tal lin,die einzelnen

Kr is tal le werden senkrecht zur Drah tach se gegeneinander versetztund es resultiert schließlich eine

„schach tel h alm art ige

“ Struktur,wie

40°

50° 60° 70°80

°90° 80° 70° 60° 50°

Fig . 1 1 . Räuml iche L ichtverteilung der Tantal l amp e.

s olche Fig . 1 0 zeigt . Die raum l ich e Lichtverteilung einer Tantallampe zeigt schließlich Fig . 1 1 . Solange die Tantal l ampe als Konkurrenz nur die Osm ium l ampe hatte , konnte sich diese Metalldrah tlampe gu t behaupten . Mit der Wolframlampe is t der Tantal lampej edoch eine gefährliche Konkurrentin ers tanden

,welche dieser in

vieler Hinsich t überlegen war . Nur wegen der größeren Stoßfest igkeit konnte sich die Tantal l amp e gegenüber der Wolframlampe

behaupten . Al s aber die Duk ti l isierung des Wolframs erfolgte,

entfiel auch diese letzte Existenzberechtigung der Tantal l ampe ,und

es is t zu erwarten,daß die Lampe nich t mehr lange in Gebrauch

b leiben wird .

Die Osm ium lam pe .

Die Osm ium l am pe wird schon seit 1 906 nich t mehr fabriziert .Trotzdem is t es aus vielen Gründen fu r das richtige Verständni sder Wol fram l ampenfabrika t ion fas t unerläßlich ,

die Erfindung undFabrikation der Osm ium l ampe zu besprechen . War sie doch dieerste Meta l ld rah t l ampe ,

welche die Koh l enl ampe ernstlich bedrohte .

Zweifellos verdankt auch die Wolfram lampe ihre Ents tehung derOsm ium l am pe ,

da.

die bei dieser Lampe von A u e r v o n We l s b a c haufgedeckten Prinzip ien und Fabrikationsmethoden für die Fabrikationder Wolfram lampe in Anwendung gebracht wurden . Es is t sicher

,

daß die Osm ium l am pe nicht so bald der Wolframlampe den Platzgeräumt hätte

,ware der Preis des Osmiums nicht so hoch . Vom

rein technischen S tandpunkt betrachtet,bedeutete die Erfindung der

Osm ium l ampe prinzipiel l die Lösung des Problems der Metalldrahtlampen

,da das Leu ch tkö rperm a terial dieser Lampe

,das Osmium

,

in seiner Eignung für die Glühlampen dem Wolfram selbst kaumum vieles nachsteh t .

Das Osmium ist ein der Gruppe der Platinmetalle angehörendesMetal l und kommt al s s tändiger Begleiter des Platins in der Naturvor . Die wich tigsten Fundstätten befinden sich im Ural

,Nord und

Südamerika,Australien und Japan . Die Gewinnung des Osmiums

aus dem natürlich vorkommenden Gemisch der Platinmetalle gestalte tsich sehr einfach . Nach der Behandlung m i t Königswasser bleibtdas Osmium neben hi dium ungelöst zurück . Der Rückstand wirdnun mit Zink legiert

,das Zink mit gewöhnlichen Sauren gelöst und

das Osmium und I ridium bleiben in Gestal t eines feinen schwarzenPulvers zurück

,welches die nachfolgende Trennung der Metall e

leich t gestattet . Das Osm iumm et al l bilde t in der Hitze mit Sauers toff ein l eich t fluch t iges Oxyd , das 0804 , die Osm ium säu re . DieseEigenschaft des Elements kann zu seiner Trennung von Iridium aus

genutzt werden . Das feine Osmium - I ridiump u l v er wird im Sauerstoffst rome erhitzt

,di e Osm ium säure verflüchtigt sich und w ird durch

Einl eiten in alkalische Lösungen absorbiert . Durch beliebige Redukt ionsm i t tel l aß t sich daraus das Osm iumm etal l in Form eines feinenPulvers gewinn en . Al s geschmolzener Regu lus ist das Osmium sehrhart und spröde

,so daß in erster Linie kaum daran zu denken war ,

2*

auf rein mechanischem Wege , durch Bearbeitung des erschmol zenen

Osm iummetal l s,zu dünnen Drähten zu gelangen . Die Aufgabe

,die

A u e r v o n We l s b a c h zu lösen hatte,war neben der Auffindung

des passenden Materiales die Erfindung der Methoden,nach denen

man dünne und gleichm aßige Drähte aus dem spröden und hochschmelzenden Körper erhalten könnte .

Die Verfahren,welche A u e r in seinen Patenten (D . R . P .

1 38 1 35 vom 1 9 . Januar 1 898 ; österr . Pat . 9693) für die Herstel lung von Glühkörpern au s Osm iummetal l angibt

,sind : 1 . das

Legierungsv erfah ren“

,2 . das

„Osm iumkoh lev erfah ren “

. Nach demLegierungsverfah ren

“ wird ein dünner Platindraht in reduzierenderGasatmosphäre

,welche Überosm ium säuredämp fe enthält , elektrisch

erhitzt,wobei sich metallisches Osmium in feiner Form au f dem

glühenden Platindraht niederschlägt . Auf diese Weise wurde dasOsm iummetal l in solcher Menge abgeschieden ,

bis das entstandeneOsmium -Pl at ingebil de weniger als 5 Platin enthiel t . Hieraufwurde die Temperatur des Fadens zur hellen Weißglut gesteigertund das Platin volls tändig oder bis auf sehr geringe Spuren verflüch t igt . Würde dabei der Faden mehr als 5 0

/O Platin enthalten ,so könnte das Platin auf diese Weise nicht entfernt werden , da diefünfprozentige Osmium -Platinlegierung bereits unter dem Verd ampfungspunk te des Platins schmilzt . Das Überziehen des Platinsmit Osmium kann auch auf anderem Wege bewirkt werden

,indem

m an den Platindraht mehrmals mit einem Brei , welcher fein verteil tesOsmium oder Osm iumsalze enthäl t

,bes treich t

,den Faden erhitz t und

d as Platin,wie oben beschrieben

,vertreibt . Die auf diese Weise

herges tel lten Drähte besitzen eine röhrenförmige Struktur . Dergrößte Nachteil des Legierungsv erfah rens w ar die Tatsache

,daß

man auf diesem Wege nicht zu genügend dünnen Osm ium drah ten

gelangen konnte . Der fertige Osmium-Platindraht durfte nur höchstens

5 Platin enthalten,somit muß te der Querschnitt eines nach dem

Legierungsv erfah ren hergestel l ten Osm iumdrah tes 2 0mal so großwerden als der Querschnitt des al s Seele verwendeten Platindrahtes .

Da nun die Pl at indräh te unter mm damals kaum hers tellbarwaren

,so war der dünns te Osm ium drah t

,den m an nach dem

Legierungsv erfah ren hers tel len konnte , e twa mm stark . SolcheDrähte eignen sich nur für Lampen über 1 Amp . Es mußte deshalbein anderer Weg beschritten werden

,um zu genugend dünnen

Drähten aus Osmium zu gelangen . Ein solches Verfahren war das

„Osm iumkoh l ev erfah ren “

. Das Verfahren beruh t auf dem Prinzip,

daß ein osm iumh al t iger Kohlefaden in einer w asserdamp fh al t igen

reduzierenden A tm osph are erhitzt wird . Bei geeigneter Glut , etwa1 1 00 C

,oxydi er t der Wasserdampf den gesamten Kohl enstoff ,

während das Osmium infolge seiner leich ten Red uzierfäh igkei t inreduziertem metallischen Zustande zurückbleib t . Auf sehr m annig

fache Weise kann m an nun das Verfahren praktisch ausführen . Sokann m an z . B . eine vegetabilische Faser mit fein verteil tem Osmiumoder Osm ium v erbindungen imprägnieren , oder fein verteil tes Osmiummit Zucker oder anderen organischen Klebstoffen zu einer Art Pasteverreiben und unter hohem Druck durch D iam antdüsen zu Fädenpressen . Durch einfaches Glühen in einem Ofen in reduzierender

Fig. 1 2 . D er erste Osmiumf orm ierap p arat .

Atmosphäre werden nun die Faden verkohlt und osm ium h al t ige

Koh lefäden erhal ten . Es folgt hierauf das Erhitzen in oxyd ierend

reduzierender Atmosphäre,das sogen . Form ieren . Der Kohlenstoff

w ird dabei w egoxyd iert , die einzelnen Osm iummetal l tei l chen schweißenbei der Glut zusammen

,und es ents teht ein Draht au s reinem

Osmium . Der Draht besitz t eine„m etal l schw amm art ige

“ Struktur,

is t elastisch,wenn auch nicht biegsam

,und spröde

,und im Gegen

satz zu dem nach dem Legierungsv erfah ren hergestell ten Drahtnicht rö h renform ig ,

sondern kohärent . Damit ein absolut gleichmäßiger Querschn itt erreicht wird

,was bei der Verwendung von

vegetabilischen Fasern meistens nich t der Fall is t,unterwirft A u e r

den Osm ium faden einem Egal isierungsprozeß ,indem er denselben in

einer Überosm ium säuredamp f enthal tenden reduzierenden A tm 05ph are

nachbehandelt . Ein in so lcher Atmosphäre elektrisch erhi tz ter Faden

2 2

schlagt an den hel ler glühenden,also d unneren Stellen mehr Osmium

nieder als an dickeren S tel len und wird dadurch in kurzer Zeit volls tändig gleichmäßig . In der Fig . 1 2 is t der sehr interessante

,überaus

einfache Form ierappara t abgebilde t , dessen sich A u e r in den ers tenVersuchen bedient hat . In eine Glasglocke mündet ein gewöhnlicherBunsenbrenner

,dessen Flamme man absichtlich durchschlagen läßt .

Die nur zum Teil verbrannten Gase strömen in die Glasglocke underzeugen dort die gewünschte oxydierend

- reduzierende Atmosphäre,

in welcher der an den Klemmen hängende Osmium -Kohlefadendurch elektrischen Strom erh itzt und formiert werden kann .

Die Osm iumpatente von A u e r betreffen nich t nur die Hers tellung von Fäden au s reinem Osmium

,sondern auch Fäden

,welche

a us Legierungen des Osmiums mit anderen Platinmetallen bestehen .

Da alle anderen Platinmetalle viel tiefer schmelzen als das reineOsmium

,durften die Legierungen naturgemäß nur ganz geringe

Mengen anderer Platinmetalle enthal ten . Es ist prinzipiell möglich,

daß eine solche Osm ium legierung manche Vorteile gegenuber demreinen Osmium besitzt . So erniedrigt nach den physikalischen Gesetzeneine kleine Verunreinigung den Dampfdruck der Substanz

,in der sie

gelös t ist . In solchem Falle würde also der Osm ium faden in geringeremMaße zerstäuben

,also die Lampenglocke weniger schwärzen al s ein

reiner Osm ium faden . Eine kleine Verunreinigung kann aber auch schonau s dem Grunde nu tzl ich sein

,weil durch diese das Kri s tal linisch

werden des Fadens w ährend der Brennzeit verlangsamt wird .

Auch der Zusatz von feuerbes tändigen Oxyden,wie Thor

oxyd,Z irkonoxyd usw . zu den Osm ium fäden wurde von A u e r

durch Patente geschü tzt . Die Oxyde können den Osm ium faden

durchsetzen oder auf diesem einen Überzug bilden . Das erstekann dadurch leich t erreicht werden

,indem der Osm iumpas te die

betreffenden Oxyde zugesetzt werden . Dabei erteilen sogar mancheOxyde

,wie z . B . das Th oriumoxyd , der Paste eine größere Plas tizität

und erleichtern das Pressen der Fäden . Nach der Verkohlung undFormierung erhäl t m an einen Metalldrah t

,der von dem verwendeten

Oxyd innig durchsetz t ist und dementsprechend auch andere physikal isch e Eigenschaften besitzt . So kann der elektrische Widerstanddurch entsprechenden Oxydzusatz in fast beliebiger Weise verändertwerden . Einen Überzug von feuerfesten Oxyden auf Osm ium fäden

kann m an nach A u e r erhalten,indem m an der Osm iumpas te zu

gleich 1ni t dem feuerfesten Oxyd auch ein bei Weißglut fl üchtige sOxyd

,z . B . Aluminiumoxyd

,zusetzt . Beim Formieren solcher Fäden

schmilzt das Aluminiumoxyd und bildet zusammen mit den feuer

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gegen die Anwendung der feuerfesten Oxyde . Es is t bekannt,daß

glühende,mit feuerfesten Oxyden

,wie Ca 0,

Mg 0,Th 02 u sw . be

deckte Körper als Kathoden in V akuument l adungsgefäßen schon beiverhältnismäßig niedrigen Spannungen zu Entladungen führen .

Glühende Oxyde besitzen namlich einen sehr geringen Kath odenfal l

(Wehnel tkathode) . Schon bei 1 1 0 Volt -Lampen macht sich oft beiGegenwart der genannten Oxyde im Leuchtkörper eine ähnliche Erscheinung in Form von Lichtbogenentladungen unangenehm bemerk

bar,welche zur Zers törung der Lampe führen . Dies sind nun tat

sächlich di e Ursachen , warum in der Praxis der Oxydzusatz in demUmfange

,wie durch die Patente von A u e r vorgesehen

,niemal s

Anwendung finden konnte .

Zur Befestigung der Osm iumdrah te an die Z ufüh rungsdrah teempfiehlt A u e r das Osm ium zem ent

,einen wässerigen Brei von

Osmium und Osm iumch lorid . Die zu befestigenden Enden wurdenmit einem Klümpchen Osm iumzement verbunden . Die V erbindungss tellen wurden nach dem Trocknen schwach erhitzt

,der Ki tt

backte dabei zusammen,wurde fes t und bestand aus fas t ganz

reinem Osmium . Es ergaben sich aber bei der Verwendung desZementes Schwierigkeiten

,da dieses hartnäckig Gase okk lud ierte

und dadurch das Vakuum in den Lampen verschlechterte . Die Auergesellschaft verließ auch alsbald den Osm iumzem ent und besorgtedie Befes tigung der Osmiumdräh te an die Zuleitungen durch Verschmelzen der zu verbindenden Enden in einem elektrischen Flammenbogen (D . R . P . 1 62 4 1 7 vom 2 7 . Juli Die Anordnung derOsm ium fäden in der Lampe war am Anfang ähnlich der bei denKoh lenfadenl ampen . Da die elektris che Leitfahigkeit des Osmiumsviel größer w ar als die der Koh lenfäden

,mußten in der Lampe

mehrere Drahtbügel angebracht werden . Da aber die Osmiumdrähte in der Glut ganz weich wurden

,muß ten die Fäden durch

Schlingen,welche an der Glockenwand angebrach t waren

, geh al tert

werden (siehe Fig . Bald wurde aber der für dieMeta l l d rah t l ampenso charakteristische mittlere Glass tab mit Haltern eingeführt (Fig .

Der Stengel bildet die Fortsetzung des Lampenfußes und ist zentrischdurch das Lampeninnere geführt . Am oberen Teil des S tengelswurden die Halter angebracht

,welche aus ‘ einem hochschmelzenden

Metalle , wie Platin , oder aus einem Oxyd , wie Thoroxyd -Magnesiumoxyd (Th orium d ioxydsch leifen) (D . R . P . 1 2 8 1 58 , 1 0 . Nov . 1 900) bestanden . Die Osm ium fäden hingen ganz lose durch die Hal terhindurch .

‚

Die Lampen konnten deshalb nicht in bel iebiger Lagebrennen

,sondern nur vertikal

,mit der Spitze nach unten gerichtet .

Durch die Einfuhrung der s tarren Halterung wurden aber alsbald ( 1 905)Osm ium l ampen hergestel lt , welche in bel iebigen Lagen brannten .

Bei der Aufnahme der Fabrikation derOsm ium l am pen durch die Auergesel l sch aft inBerlin hatten die h ö ch s tv ol t igen Lampen2 7 Volt . Die ersten Lampen

,die verkauft

wurden,waren für 3 7 Volt Spannung bestimmt ,

konnten al so zu dri tt in Serienschaltung mit1 1 0 Volt betrieben werden . Bald wurden aber

55 Volt und 73 Volt -Lampen fabriziert , und imJanuar 1 905 führt Dr . F . B l a u die ers ten

Fig. 13 .

F1g . 15.

32 und 35 Kerzen vor ( „Elek tro techn . Z t sch r .

t 8,

1905 D1e Osm 1um lampen wurden mit einem Energieverbra‘uch von Watt pro Kerze gebrannt . Der \Viders tands

L eitfähigkeit pro 1 0 C . Bei der normalen Belas tung vonWatt pro Kerze hatte die Lampe einen fach so großen

W iders tand wie bei gewöhnlicher Temperatur . Infolge des großenpositiven Temperaturkoeffizien ten der Leitfähigkeit beeinflussenS pannungsschwankungen das Licht der Osm ium lampe viel wenigera l s das der Koh lenfadenl ampen . So gibt z . B . eine Erhöhung derS pannung um 1 0 bei der Osm ium lampe nur einen um

e rhöhten Strom,wahrend bei der Kohlenfadenlampe der Strom durch

gleiche Spannungserhöhung um 1 2

erhöht wird . Die- “

r“ Nutzbrenndauer der

'

F'

f'

Osm ium l ampen be

trägt bei der nor

m alenBe l as tungetw a

2 000 Stunden . I n

der Fig . 1 6 i s t dieLich tänderung derOsm ium l ampen

während der Brennzeit in Prozenten derursprünglichen Hell igkei t angegeben .

Der Anstieg derLich tkurve in den

700200 400 800 7000 ( 600 2000 Std .

Fig. 16 L ichtveränderung v on O sm ium l amp en für 37 bis 44 V.

erS ten 2 00 S tunden

u nd 2 5 bis 32 HK . in Prozenten der ursprüngl i chen H ell igkeit .I St dadurch V € I

'

l l l'

s acht,daß der ursprungl ich rauhe Draht beim Brennen glätter , also

seine Oberfläche kleiner wird . Da aber die zugeführte Energie dies elbe bleibt

,wird die Temperatur des Leu chtkörpers höher , es

wächs t die Ökonomie und das ausges trah lte Licht . Der nach etwa2 00 Stunden eintretende Abfall der Lichtkurve wird durch d as Überh andnehmen des Einflusses der Schwärzung der Lampe , sowie desD ünnerw erdens des Fadens infolge Zerstäubung

,gegenüber dem

Einfluß des erstgenannten Vorganges,verursach t . Die Osm ium lampe

k önnte auch die Belastung von etwa 1 Watt pro Kerze vertragen , ohned abei wesentlich zu zers täuben . Bei solcher Belastung s tell t sich jedoche ine andere Erscheinung ein

,und zwar die molekulare Veränderung

d es Leuch tkörpers,durch welche die Festigkeit beeinträchtigt und di e

Lebensdauer der Lampen verringert wird . Die ausgebranntenL ampen wurden von der Auergesel l sch aft mit 75Pf . zurückvergütet .

2 7

Die nur geschw arzt en Lampen konnten in d er einfachstenWeise dadurch regeneriert werden ,

d aß man durch Einlassen vonLuft in die Lampe und Erhitzen der Lampenglocke den schwarzen

,

undurchsichtigem Ösm iummeta l lbesch l ag in weißes Os04 verwandel te .

Osm ium lampen ,welche von vornherein mit geringen Quantitäten

von Sauers toff oder oxydierenden Gasen gefüll t wurden ,verhielten

sich beim Brennen besonders gu t . D ie Ursache ist eben darin zuerblicken

,daß der Sauerstoff das zers täubte Osm iumm et al l in farb

loses OS C , umw andelt und dadurch die Schwärzung der Lampeverhindert

,während gleichzeitig das ents tehende Os 04 sich an den

heißeren , also dünneren Stel len des Leuchtdrahtes unter Abscheidungvon Metal l zersetzt und dadurch auf den Leuchtdraht egalisierendwirkt . Der günstige Einfluß der Sauers toffü l l ung bei den Osmiumlampen wurde frühzeitig erkannt

,und von der Österreichischen Gas

glühlicht und Elektrizitätsgesell schaft in Wien (D . R . P . 1 43 454 vom2 9 . Mai 1 902 ) und der Deutschen Gasglühlicht -Akt . -Ges . in Berlin

(D . R . P . 1 53 32 7 vom 1 4 . Juni 1 903) beschrieben .

Die Wo lfram lampen.

Das Wolfram is t ein in allen Erdteilen reichlich verbreitetesElement . Die Wol framerze bestehen meistens aus Verbindungen , indenen das Wol fram al s WO

3den sauren Teil

,das Eisen

,Mangan

,

Kalzium oder Bleioxyd den basischen Teil bilden . Die wichtigs ten\Nol framm ineral ien sind : 1 . Wolframit , ein Eisen -Mangan —\Vo l fram at

mit wechselndem Eisen und Mangangehalt,dagegen recht kon

s tantem Gehal t an \Vo l fram säure von 74 bis 7 7 Das Mineralbesitz t die Härte 5 bis spezifisches Gewicht bis DieFarbe is t dunkelbraun bis schwarz mit metallischem Glanz . Das

Mineral wird hauptsächlich für die Ferrow ol fram dars tel l ung verwendet . 2 . H übneri t

,ein Manganw o l fram at mit 73 bis 7 7 W03 .

Das Mineral besitz t eine bräunl ich rote Farbe . Bezüglich Härte,

Kris tal lform,spezifisches Gewicht ähnlich dem Wo l framit . 3 . Scheelit ,

ein Kalziumw ol frama t . Das Mineral enthäl t in reinem Zustand °/OWO3 . Die Farbe is t weiß

,mit einem Stich in s Gelbe oder Braune .

Die Härte ist bis 5, d as spezifische Gewich t bis Wenigerw ichtig s ind die Mineralien wie Stolzit

,Ferberit

,Megabasi t , Tungs t it

oder Wo l fram ocker . Der Tungs t it i s t ein natürlich vorkommendes\Vol fram säurehyd rat , welches sekundär durch die Zersetzung vonWolframit oder Scheeli t entstanden is t . Das Mineral l äß t sich leichtpulverisieren , besitz t goldgelbe Farbe und einen \Vo l fram säuregeh al t

von e twa Die Wol framerze kommen am h au figs ten inZinnerzlagerstätten vor

,sel tener in Eisenerzlagern

,auf Klüften von

kris tallinem Schiefer oder Trachyt . Die größten Fundstätten befindensich 111 Australien (Queensland) , den Vereinigten Staaten , Colorado

,Sudamerika

,Großbritannien (Cornwall) , Portugal und Spanien .

Kleine Mengen findet man auch in Deutschland (Sachsen) , Frankreich (Vogesen) und Ungarn . Die Produktion der einzelnen Grubenrichte t sich nach der Marktlage des Wolframs . So förderte z . B .

Spanien im Jahre 1 900 ,wo 1 kg Wolfram mit Mk . bezahlt

wurde,

1 958 Tonnen von 40 1 336 Mk . Wert,wahrend im nächst

folgenden Jahre infolge der schlechten Mark tl age Mk . pro Ki logramm W) kaum 6 Tonnen gefördert wurden . Ähnlich

,wenn auch

weniger schwankend,sind die Produktionsverhältnisse in anderen

Ländern . Daraus ersieht man,daß bei genügend hohem Preis noch

unverhältnismäßig größere Mengen von Wo l framerzen produzie rtwerden könnten

,al s zurzeit gefördert werden .

Die Aufarbeitung der Erze richte t sich nach der Beschaffenheitund dem Verwendungszweck derselben . Alle Erze werden zuers t einerVorbehandlung unterworfen

,we lche meis tens gleich in der Nähe

der Förders tellen ausgeführt wird . Die Vorbehandlung bezw ecktdie Konzentration und Reinigung der Erze . Die Erze werden pu lv erisiert

,und durch Sch l ämmprozesse oder auf Sch ü t telh erden werden

die spezifisch schwereren Wol framm ineral ien von dem leich terenQuarz

,der hauptsächlichen Verunreinigung

,getrennt . Der Schwefel ,

welcher in C h al kopyriten oder Blenden als Verunreinigung der Erzevorkommt

,wird von den Wol framm ineral ien am leichtes ten mittel s

eines elektros tatischen Separators getrennt . Hier wird infolge derverschiedenen elektrischen Kapazitat der Mineralien beim Durchgangder feingepu l ver ten Erze zwischen mit hohen elektrischen Ladungenversehenen Flächen eine weitgehende Trennung der schwefelhaltigenMineralien von den Wol framm ineral ien bewirkt . Für manche Zwecke ,wie z . B . die Ferrow ol fram fabrikat ion

,is t eine weitere Reinigung der

Erze nicht erforderlich . Die Erze,welche der beschriebenen Vor

behandlung unterworfen wurden,werden mit H olzkoh l enp ul v er zur

Reduktion und mit Quarz (zur Verschlackung der neben dem Eisenin den Erzen noch vorhandenen basischen Bestandteile

,hauptsächlich

der Erdalkalien) versetzt . Dem Gemisch wird noch etwas Kolo

phonium oder Pech zugesetzt,welche durch Schmelzen eine Ent

mischung des spezifisch schweren Wol fram erzes von der leich tenHolzkohle verhindern . Durch hohes Erhitzen des Gemisches inTiegeln tritt die Reduk tion des Erzes ein und man erhäl t ein Ferro

wolfram,das j e nach der Zusammensetzung des verwendeten Erzes

50 bis 97 Wolfram neben Eisen und geringen Spuren von Kohlenstoff

,Mangan und Silizium enthalten kann . Das Ferrow o l fram wird

für die S tahlfabrikation (Schnel ldrehstah l) in großen Mengen verwendet

,welche den H aup tkonsum enten der Wol fram erze vorstel lt .

In den meisten anderen Fällen handel t es sich um die Darstel lungder Wol fram säu re aus den Wo l framerzen

,welche erst in mehreren

chemischen Operationen durchgefüh rt werden kann .

Die Wol fram saure bildet das Ausgangsmaterial für die Darstel lung der verschiedensten \Vol fram präp arate und des reinenWol frammetal l s für G l üh lampenzw ecke und Legierungszw ecke . Jenach der Zusammensetzung des Erzes rich tet sich dessen Aufarbeit ung . Die Erze , we lche größere Mengen Eisen oder Manganenthal ten

,wie d as Wolframit oder H übnerit , werden am besten durch

oxyd ierendes Rös t en mit alkalischen Zuschlägen aufgearbeitet . DerVorgang spiel t s ich auf folgende Weise ab :

2 FeWO4O 2 N 0

2C03 2 N a .‚ I VO„

Fe.

203

2Mn I VO_1O 2 N 0

2C03 2 1c2IVO4 Mn

203 2 C O2 .

Fur diesen Vorgang braucht m an keine sehr hohe Temperatur,

da sich derse lbe am besten bei Temperaturen abspie lt,we lche unter

halb der Temperatur des Zusammenschmelzens der Masse l iegt .Nach erfo lgter Röstung wird d as Rö s tgu t mit Wasser ausgelaugt ,wobei das leich t l ö s l ich e Nat riumw o l framat in Lösung geht . DurchKristallisation läßt sich das Salz reinigen und durch Fällung mitSa lzsäure daraus das reine \Vo l fram säurehydrat gewinnen . Es sindauch andere Verfahren bekannt

,nach we lchen die Wo l framerze

aufgearbeite t werden . So werden die Erze z . B . mit Nat riumbisu l fa t

unter Zusatz von Kalk,Kal ksalzen oder C h loralkal ien

,oder in redu

zierender Schmelze mit Zusatz von Koh le aufgesch lossen . DerScheeli t

,welcher von der G l üh l ampenindus t rie vorw iegend verwendet

wird,kann durch einfaches Verschme lzen mit Natriumkarbonat nach

fo lgendem Vorgang aufgeschlos sen werden :

Ca I VO4 N a? CO3 C a C03 N a

2WO4 .

Nach einem anderen Vorgang wird der Scheeli t mit konzent riert er Salzsäure aufgeschlossen

,wobei sich Wo l fram säure und

Kalziumchlorid bi ldet . C a I/V O4

2 H C ! C a C l2

I/VOa-IV

20.

Nach Abgießen der C h lorkalzium l ö sung und Waschen des Rücks tandes erhält man die Wo l fram säure

,

‘welche zu r Reini gung inkonzentriertem Ammoniak gelöst wird . Durch Kristallisation des

Amm onsalzes, (Nh g )10I VI 2 041 1 1 H

2 0 ,kann eine weitgehende

Reinigung erziel t werden,worauf aus dem Ammonsal z durch ein

faches Verglühen oder Fällen mit Salzsäure die reine Wo l fram säu re

gewonnen wird . Die aus dem Ammonsal z gewonnene Wol fram säu re

h at vor dem mit Natriumkarbonat gewonnenen Produkt den Vorzug,

daß sie alkalifrei is t . Die geringste Spur von Natrium erteil t dergelben Wol fram säure einen deu tl ich grünen S tich . Die Feinheit der\No l fram säure hängt sehr von der Darstel lung ab . Für Gl uh lampenzwecke spiel t die Feinheit der \Nol fram säure

,da sie auch ausschlag

gebend is t für die Feinhei t des au s ihr gewonnenen Metalles,eine

große Rolle . Bei der Fällung der Wo l fram säure aus deren Salzlösungen mit Salzsäure is t die Temperatur und Konzentration derzur Wechselwirkung gebrachten Lösungen für die Feinheit derWo l fram säure von großem Einfluß . Im al lgemeinen kann man sagen

,

daß,j e konzentrierter die Lösungen und je tie fer die Fäl l ungs tempe

ratur is t,um so feiner wird das gefäll te Produkt . Das in der Kälte

au sgefäl l teWol fram säurehyd ra t is t weiß und in Salzsäure in bet räch tl ich em Maße löslich . Durch Erwärmung wird das Hydrat gelb . DieFäl lung in der Wärme

,welche in der Praxis m e i s tens ausgeführt

wird , ergibt ein gelbes , in Salzsaure nur sehr schwer lös l ichesWo l fram säurehydra t . Durch Erhitzen des \Vo l fram säurehydrat s beietwa 300 bis 400 0 C erhält man das wasserfreie VVo l fram t rioxy d .

Durch stärkeres Erhitzen wird das hellgelbe Wol fram t rioxyd gelborange

,die hellgelbe Farbe tri tt j edoch bei Abkühlung sofort wieder

ein . Das spezifische Gewich t der Wol framsäu re i s t verschieden,j e

nach der Dars tel lung und Erhitzung . Die Angaben schwankenzwischen bis Die Wo l fram säure schmilzt bei hoher Weißglut und ist sub l im ierbar . Leite t man Chlorwassers toffgas überschwach erhitztes Wol fram trioxyd , so verflüchtigt sich die Wolframsäure sehr leich t in Form von weißen Kristal lnadeln

,die aus einer

Doppelverbindung von W703 und H C ! bes tehen . Das WO3 is t in

allen Säuren mit Ausnahme von Fl ußsäu re unlöslich . Z ur Herstel lung der Wol fram salze wird die Wol fram säure durch Schmelzenmit A lkal ikarbonaten in das entsprechende A l kal iw ol fram at überführt .

Die Wol fram sau re bildet das Ausgangsmaterial fur die Darstellung des Wol frammetal l s in all en j enen Fällen , in welchen es

sich um ein reines Metall handelt . Die Reduktion der Wolframsäure gelingt au f die verschiedenste Weise . Durch Erhitzung mitHolzkohle erhält m an ein koh l enstoffreich es Wolfram ,

welches inder Eisenindustrie Verwendung findet . Auch die mit Aluminium ,

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3 2

s tarkes G l uh en bei etwa 1 300 bis 1 4000 C in ein grobkristal lines

Material umzuwandeln . Diese Wo l fram saure wird nun gleich beih oher Temperatur (etwa 1 1 00 bis 1 300

0 C) im Wasserstoffs tromreduziert . Das dabei erhaltene Pulver ist hellgrau und besitzt einh ohes spezifisches Gewicht . Grobes Wo l frampu l v er kann man auche rhalten

,wenn m an die Reduktion derWol fram säure im verhäl tnis

mäßig feuch ten oder sauers toffhaltigen Wasserstoff vornimmt . DieR eduktion der Wo l fram säu re wird j e nach der Temperatur , beiw elcher die Reduktion ausgeführt werden soll , in Glasröhren , Eisenröhren oder Porzel lanrö h ren ausgeführt . Die Wol fram säu re wird inSchiffchen durch solche auf beliebige Weise erhitzte Röhren ges choben

,während gl eichzeitig der Wassers toff in entgegengesetzter

Richtung das Rohr passiert . Will man ein vol lkommen sauerstofffreies Metal l dars tellen

,so muß der zur Reduktion verwendete

W assers toff sehr trocken und möglichst sauers tofffrei sein . Zud iesem Zwecke muß der Wasserstoff vor dem Eintritt in dasReduk t ionsroh r eine glühende Röhre oder ein schwach erwärmtes ,m it Pal ladiumasbes t gefülltes Rohr passieren

,wodurch eine vol l

s tändige V ere1mgung des im Wassers toff al s Verunreinigung enth al tenen Sauerstoffes mit dem Wassers toff bewirkt wird . DurchT rockenmittel , wie Phosph orpentoxyd oder konzentrierte Schwefels äure wird schließlich der dabei ents tehende Wasserdampf vollständiga us dem Wasserstoff entfe rnt . Die Wichtigkeit der Trocknung undBefreiung des Wassers toffes von Sauerstoffspuren wurde besondersin letzter Zeit bei den Versuchen

,welche zur Duk t il isierung des

Wolframs führten ,erkannt . Noch einige andere Methoden sind

bekannt,nach welchen die Reduktion der Wol framv erbindungen zu

Wol frammet al l gelingt .Vor al lem ist hier die elektrolytische Reduktion zu erwähnen .

Man versprach sich,durch die Elektrolyse ein besonders reines

W ol frammetal l zu erhalten . Wahrend durch die Elektrolyse vonA l kal iw ol fram aten an der Kathode nur Wol frambronzen zur Abs cheidung gelangten

,sol l es L . A . H a l l o p e a u ( „Comp t . rend ,

Bd . 1 2 4 ,S . 755) gelungen sein , aus Lith iumparaw ol fram at durch

Elektrolyse metallisches Wolfram kathodisch abzuscheiden . Auch dieW olframlampen -Akt . -Ges . in Augsburg hat die Hers tellung desm etal lischen Wolframs au f elektrolytischem Wege versucht undd urch Patent geschützt (D . R . P . 2 3 1 657 ,

Die Firma verwendet für diesen Zweck eine Lösung von Perw ol framsäure oderA l kal iperw ol fram aten in Wasser oder organischen Lösungsmitteln

,

d urch deren Elektrolyse an der Kathode metal lisches Wolfram ab

33

geschieden werden soll . Auch aus der Lösung von Wol framhem

chlorid (WC16) in Azeto_

n soll s ich nach den‚Angaben derselben

Firma durch Elektrolyse das metal li sche Wolfram abscheiden lassen

(D . R . P . 2 3 7 0 1 4 , Es scheint aber,daß prak ti sche Erfolge mit

diesen Verfahren bisher ni ch t erziel t werden konnten . Die Wol framlampen -Akt . -Ges . in Augsburg empfiehl t in dem D . R . P . 2 39 877

vom 1 2 . Juni 1 9 1 0 ein Verfahren zur Gewinnung eines für die Hers tellung von Wol framglüh fäden geeigneten lockeren Wol framp u l v ers

aus Wol fram trioxyd . H iem ach wird reines,trockenes und fein

pulveriges Wol fram trioxyd mit Phosphorpu lv er innig v ermengt und

in einer indifferenten Gasatmosphäre erhi tzt . Der Phosphor reduziertdabei dasWol framt rioxyd zuWol frammetal l . Auch durch die Reduktion der Wol framch loride kann man zu Wol frammetal l gelangen .

Vor allem komm en hier das WC16und WO 674 in Betracht . Beide

geben mit Wasserstoff bei hoher Temperatur ein sehr feines pyro

p h orisches Wol frampu l v er .

Nach verschiedenen Verfahren gelingt es,au s reinem Wolfram

d rah t fö rm ige Gebilde herzustellen . Diese sogen .Wolframfaden wurdendie l ängste Zeit hindurch nur in sprödem Zustande erhal ten . Ebensowaren die durch Erschmelzen vonWol fram pu l v er erhaltenenWolframklumpen harte

,spröde Massen . Erst in le tzter Zeit ist es gelungen ,

Verfahren auszuarbeiten,nach denen man zu biegsamen

,duktilen

Wol framgebil den gelangen kann . Das Wol frammetal l besitzt einedem S tahl ähnliche Farbe . Der Schmelzpunkt des Wolframs

,die

für die G lüh l ampenfabrikat ion allerwich tigste Eigenschaft des Metalles ,i s t sehr h och . Er wurde von den verschiedensten Forschern bestimmt

,und man kann wohl jetzt behaupten

,daß man recht genaue

und sichere Angaben über diese Eigenschaft des Wolframs besitz t .Aus den Messungen von v o n Wa r t e n b e r g ergibt sich die wahreSchmelztemperatur desWolframs zu 2 900

0C ( „Ber . d . Deut sch . chem .

Ges . “ 1 907 , S . 32 87 ; „Verb . (1. Deutsch . physik . Bd . XI I

,Nr . 3

Aus le tz ter Zeit liegt eine Bestimmung desWol fram schmelz

p unktes von v on P i r an i und M ey e r vor,welche den Schmelzpunk t

zu 2 9650 C bes timmt haben ( „V erh . (1. Deutsch . physik . Ges .

“1 9 1 2 ,

S . Auch O t t o R u f f Zei tschr . f . angew . Chemie “19 1 2 ,

S . 1 894)b estätigt diese Angaben . Das spezifische Gewicht des geschmolzenenWolframs wird übereins timmend zu angegeben . Durch Bea rbeitung nimmt das spezifische Gewicht des Metalles zu , und C . G .

F i n k (Vortrag , gehal ten anläßlich der 1 7 . Generalversammlung derAmeric . El . Chem . Soc . in Pittsburg am 5. Mai 1 9 1 0) findet beimgezogenen Wolfram folgende Werte :M ü l l e r

,Meta l l d rah t lamp en.

Durchmesser des Wol fram drah tes Spezifisches Gewicht

3 175 mm 1 9 130 1

012 5 1 9 158

— 1 9 164 1

Der e lektrische Widers tand beträgt bei 2 5 0 C fur h artgezogenesfür ausgeglühte s Wolfram Mikroohm /ccm . Der Temperatur

koeffizient der elektrischen Leitfähigkeit beträgt zwischen 0 bis1 70

0 C pro 1 0 C . Der Wärmeausdehnungskoeffizient is tsehr klein und beträgt nur 336 — 1 0

— 8,is t also mehr als zweimal so

klein wie der des Platins . Die spezifische Wärme des Metalles ist:nach D é f ac q z und G u i c h a r d ( „Ann . Chim . Bd . 2 4 ,

S . 1 39)bei bis 99 ,87 prozentigem Wolfram bei 1 00 0 C2 60 0 C 430

0 C woraus sich die Atomwärmezu und ergibt . Die Zugfes tigkeit desWol fram drah tes

is t besonders groß (C . G . F i n k,l . c .) und wächst mit der Bearbei tungs

menge .

Durchmesser desWol fram drah tes

in Millimeter

Zugfes tigkei tin Kilogramm pro 32 2

—

343 336 3 7 1 385 42 0 406 42 7 .

Quadratmillimeter

Das Wolfram ist paramagnetisch . An der Luft is t das Wolframbeständig und behäl t seinen Glanz unbegrenzt lange . Es oxydiert

sich ers t bei höherer Temperatur,wobei es

,ähnlich dem Eisen

,

Anlauffarben bekommt . Die Reihenfolge derselben is t Gelb,Braun

,

Blau bis Gelb der Farbe des WO3 . Durch Wasserdampf wird dasWolfram ers t bei Rotglut angegriffen . Salzsäure und Schwefelsäuregreifen das Metall gar nicht an , Königswasser und Salpetersäurenur sehr schwach . Das Metal l lös t sich leich t in geschmolzenenNitraten und Nitriten . Diese Eigenschaft wird zum Anspitzen derWol framdräh te b e i m Z i e h v e r f a h r e n benutzt . Ein in geschmolzenesKal iumni trit eingetauchter Wolframdraht reagi ert mit der Schmelzeso heftig

,daß er in Rotglut gerät . Öxydi erende alkalische Lösungen ,

w ie alkalisches Wasserstoffsuperoxyd,alkalisches Kal ium ferrizyanid

usw . lösen das Wolfram recht gut auf . Von den Halogenen wirddasWolfram ers t bei höheren Temperaturen angegriffen . Alle obenangeführten Eigenschaften beziehen sich auf das kompakte

,durch

Sinterung oder Schmelzen erhaltene,eventuell auch mechanisch

behandel te Wolfram . Bei der Beschreibung der verschiedenen Ver

35

fahren zur Herstellung der Leuchtkörper für Glühlampen aus Wolframsol len noch andere bemerkenswerte Eigenschaften dieses Meta l leserwähnt werden .

Das Mo lybdan, se ine Darste l lung und Eigenschaften.

Für die Glüh l am penindustrie besitzt auch das Schw esterel em ent

des Wolframs,das Molybdän , große Bedeutung . Als Material für

Leuchtkörper,wie es in fas t allen Patenten gleichzei tig mit dern

Wolfram vorgeschlagenwird,is t es kaum zu verw enden . Hingegen

h a t sich das Metal l für H al terzw ecke al s außerordentlich brauchbarerwiesen

,so daß die Hers te ll ung des Metalles in vielen Fabriken

einen wichtigen Fabrikationszweig darstel lt . Die Erze , in welchendas Molybdän vorkommt

,sind auf der ganzen Erde verbreitet .

Die Mineralien,

aus denen di e Erze haup tsächl i ch bes tehen,sind

meis tens Salze der Mo lybdänsaure . Die wichtigsten Molybdänmineralien sind : Der Molybdänit Mo5

2 ,auch Molybdänglanz oder

V Vasserb lei genann t . Es findet sich au f Zinnerzlagerstätten und inMagneteisenl agern in Gotthard

,Zinnwald (Böhmen ) , Altenberg

(Sachsen) usw . Wulfeni t oder Gelbbleierz P b_

Mo O4 findet sich inKärnt en (Bleiberg , Schwarzenbach) , Ru ski tza

,Annaberg

,Schneeberg

,

Badenweiler usw . Pow el l i t C aMo04

. Vorkommen : Peacock —Erzgang im Distrikt der Seven Devils “ -Min e im wes tl ichen I daho .

Auch Mo lybdänoxyde kommen al s Mineral ien vor,so z . B . al s

Mol ybdänocker Mo03oder I l sem annit (Mo02

—4MO Die Dar

stellung der Molybdänsäure aus den Erzen gelingt leich t auf verschiedene Weise . Sehr leicht is t die Verarbei tung des Mo lybdänit sauf Mo03 . Man braucht zu di esem Zwecke den Molybdänit imLufts trom zu erhi tzen

,bis alles oxyd iert und das 114003 sublimiert

is t . Man kann auch durch Rösten des fein zerriebenen Molybdäni ts ,dem man gleiches Volum reinen Sandes zugefügt hat

,das MOS

2in

Mo03 umwandeln und mit Ammoniak das ganze Mo 03 in Lösungbringen . Aus Gelbbleierz k ann das Mo 03 sowohl durch die Zersetzung des Minerals mit Säuren ,

wie auch durch di e Zersetzungmit Al kal ikarbonaten oder Al kal ibisu l fiden gewonnen werden . DieMolybdänsäu re wird durch Fällung von mol ybdänsau rem Ammonmit Säuren gewonnen . Auch durch e infaches Erhi tzen des molybdänsauren Ammons entsteht das Molybdäntrioxyd unter Abspaltung vonWasser und Ammoni ak . Das Molybdänt rioxyd ist ein weißes Pulver .Es sublimiert bei Rotglu t . Zur Darstel lung des Metalles au s demMolybdäntrioxyd kann m an fas t al le Methoden anwenden , die auchbei d er Darstellung des Wolframs aus Wol fram t rioxyd gebräuchlich

3

sind . Vornehmlich wird d as Metal l durch Reduktion des Oxydesim Wassers toffstrom darges tel l t . Die Reduktion muß infolge derFlüchtigkeit des Oxyds

,insbesondere zu Beginn

,bei recht tiefer

Temperatur,etwa 500 0 C

,ausgeführt werden

,zum Schluß s teigert

man die Temperatur bis zur hellen Rotglut . Das Molybdänmetal l

besitzt im allgemeinen dem Wolfram ähnliche Eigenschaften . DurchReduktion aus Mo03 hergestell t , s tel l t es ein schwarzes bis hellgraues Pulver dar , welches geschmolzen oder gesintert ein silberweißes

,weiches Metall darstel l t , das sich insbesondere in derWärme

sehr gut zu Drah t und Blech verarbeiten läß t . Das spezifischeGewicht des gezogenen Drahtes von mm Durchmesser is tbei mm Durchmesser Vor dem Ziehen beträgt dasspezifische Gewicht Der elek trische Widers tand des duktilenMolybdäns beträgt bei 2 5

0 C Mikroohm für h artgezogenen ,

Mikroohm für angelassenen Draht . Der Temperaturkoeffizien tdes elektrischen Widers tandes (0 bis 1 70

0 C) ist pro 1 C .

Die Zugfestigkeit des Mo lybdänd rah tes beträgt bei einem Draht vonmm Durchmesser 1 44 bis 187 kg/qmm ,

bei solchem vonmm Durchmesser 1 94 bis 2 44 kg/qmm ; es nimmt al so die

Zugfestigkeit des Drahtes ebenso w 1e das spezifische Gew ich t mitder Bearbeitungsmenge zu (C . G . F i n k

, „Am . El ectroch . Soc . Met .

Chem . Bd . 8,S . 34 1 Die spezifische Wärme des

Mol ybdänmet al ls is t (R i c h a r d s und J a c k s o n , „Zeitschr . f .

physik . Chemie “ , Bd . 70 ,II . Arrheniusband

,S . Der Schmelz

punk t ist 2 450 C j _ 300 C (P i r a n i und M e y e r , „

Verb . d . Deutsch .

physik . Bd . 1 4 ,S . 42 6 Das Molybdänmetal l behält

seinen Glanz an der Luft fas t unbegrenzt lange . Beim Erhitzen läuftes zuerst gelb , dann braun , blau , blaurot bis schwarz an , höher erhitzt ,fängt es an unter Ausstoßen von schweren

,weißen Dämpfen zu

Molybdäntrioxyd zu verbrennen . Wasser greift das Mol ybdänmetal l

nicht an . Lu ft freier Wasserdampf läß t das Mo -Metal l auch bei Rotglu t unverändert . Säuren greifen das Molybdän im allgemeinenleichter an als Wolfram . Sowohl verdünnte wie konzentrierteSalpetersäure greift das Metall leicht an . Durch Salzsäure undSchwefelsäure wird das Molybdän nur sehr wenig angegriffen .

Die geschmolzenen Öxydan t ien ,wie Natriumnitrat und —Nitrit

,

Natrium superoxyd , Kal iumbisu l fat u sw .

,greifen das Molybdän unter

Bildung von Molybdaten sehr energisch an . Nitrate bilden gleichzeitig N O

,Nitrite N 2 , welches unter Sieden der Schmelze ent

weicht . Das Molybdänmetal l gerät infolge der heftigen Reaktionin Glut .

Verfah ren zur Hers te l lung von Wo lfram leuch tkorpern

\für Glüh lam pen.

In den folgenden Ausführungen werden nur die wichtigstenVerfah ren

,welche in der Praxis Eingang gefunden haben

,eingehend

behandel t werden . Es ist ni ch t die Absich t des Verfassers,ein voll

s tändiges Bild über alle bekannten Wol frampatente ,die in überaus

großer Zahl vorhanden sind,zu geben . Übrigens besitzen wir

bereits eine sehr gute Zusammenstellung der äl terenWol frampatente

in dem ausgezeichneten Buche von Dr . H e i n r i c h L e i s e r (Wolfram ,

eine Monographie,Verlag von Wi l h e l m K n a p p

,Halle a . S .

Wohl haben durch die in neues ter Zeit bekanntgewordene Duk t il i

sierung des Wolframs auch die wichtigs ten älteren Verfahren ihreBedeutung fast gänzlich verloren . Es scheint dem Verfasser j edoch aushis torischen und praktischen Grunden immer noch unerläßlich , auchdie älteren Verfahren zu besprechen . Um mit einem Gebiete vertrautzu sein

,dazu gehört nicht nur die Kenn tnis der al lem eues ten Er

rungensch aften ,sondern auch der geschichtlichen Entwicklung . Gar

oft kommt es vor,daß die Kenntnis al ter verlassener Methoden

Erfinder und Forscher zu neuen,glänzenden Erfolgen führt . Die

Verfahren,welche zur Hers tellung vonWol fram leuch tkö rpern führen ,

kann man in folgende einteilen : 1 . Das Subs tit u t ionsv erfah ren ,2 . das

Spri tzverfahren, 3 . Legierungsverfah ren , 4 . Mechani sche Verfahren .

Das Subst itut ionsverfahren.

Die Erfinder dieses Verfahrens,mit welchem das Wolfram zum

erstenmal al s Leuch tkö rperm aterial in Vorschlag gebracht wurde ,sind Dr . A l e x a n d e r J u s t und F r a n z H a n a m a n in Wien

(D . R . P . 154 2 62 vom 1 5. April Das Prinzip des Verfahrensberuht darauf

,daß ein glühender Kohlenfaden in einer Atmosphäre

von Wol framoxych loriden und Wasserstoff sich in einen Faden aus

reinem Wolfram umwandeln läßt . Die Ausführung und der Vorgang des Verfahrens ist folgender : Unter einer Glasglocke wird ineiner passenden Klemmvorrich tung ein Kohlenfaden festgeklemmtund durch elektrischen Strom auf helle Rotglut erhi tzt . Im unterenTeil der Glocke befindet sich ein Gefäß mit Wo l framoxych lorid ,

welches erhi tzt wi rd und die Glocke mit Dämpfen von Öxych loridenerfüll t . Gleichzeitig wird ein schwacher S trom von Wassers toffdurch den Gasraum der Glocke geleite t . Der glühende

.

Kohlenstoffentzieht nun dem Wol framoxych lorid den Sauerstoff , während derWassers toff das Chlor bindet . In der chemischen Form elsprachelaute t der Vorgang

I V02 C I 2 + C + H2= W+ 2 CO+ 2 H C I ;

WO C I 4+ C + 2 H2= W+ C O+ 4 H C I .

Wir sehen,d aß bei diesem Prozesse aus dem Oxychlorid sich

metallisches Wolfram ausscheide t . Die Ausscheidung geschieht geradean der S tel le

,an welcher eben der Kohlenstoff zu Kohlenoxyd ver

brannt wird,es tritt also gleichsam eine Ersetzung

,Substi tution des

verschwindenden Kohlenstoffes durch Wolfram ein . In kurzer Zei t i s tder ganze Kohlenfaden mit einer Wol framhül le bedeckt . Bei derhohen Temperatur lös t der im Innern noch vorhandene Kohlenstoffdas Wolfram zu einem Karbid auf und diffundiert auf die Oberfläche . Hier oxyd iert er nun wieder und bringt

‘

äquiv alente MengenvonWo l frammetal l zur Abscheidung . Der Faden wird immer wolframh al t iger , der Kohlens toff nimmt fortwährend ab , schließlich ist erganz w egoxydiert . Es verbleib t ein Faden aus reinem Wolfram .

Damit der Vorgang richtig abläuft,muß die zugeführte Wassers toff

menge sehr klein sem,da sonst der Wassers toff neben dem Chlor

auch den Sauerstoff,dieses zur Entfernung des Kohlenstoffes not

wendige Element desWol framoxych lorids , selbs t bindet . Das Resultatis t

,daß bei Gegenwart größerer Wassers toffmengen eine Hülle von

Wol frammetal l den glühenden Kohlenstoff umkleidet,welcher bei

dem Vorgang nicht entfernt wird,sondern als Kern des Fadens

zurückbleibt . Wol framfäden,die Koh lenstoff enthal ten

,sind fur Glüh

l ampenzw ecke völlig unbrauchbar,da das entstehendeWol framkarbid

viel tiefer schmilzt als das reine Wolfram . Es ist also beim Sub

s t it u t ionsv erfah ren besonders wichtig,den Kohlenstoff gänzlich zu

entfernen . Oft geschieht es,daß auch bei Anwendung geringer

Mengen Wasserstoffgas neben Wol framoxych lorid der Kohlenstoffnicht bis auf die le tzten Spuren entfernt wird . Es muß dann derFaden einer Nachbehandlung unterworfen werden . Die Nachbeh andlung (D . R . P . 1 84 3 79 vom 9 . Juli 1 905) kann darin bestehen ,

daßman die formierten Fäden in einem Tiegel in ein feines Pulver vonniederen Wol fram oxyden einbette t und au f etwa 1 600 0 C erhitzt.Dabei vollzieht sich die Oxydation des in den Fäden enthaltenenKohlenstoffes auf Kos ten des Sauers toffes der Wol framoxyde nachfolgendem Schema : 2 C WO W+ 2 CO . Hierbei scheidet sichdas Wolfram nur al s loses Pulver in der Nähe der Fäden ab . Nachmehrstündiger Behandlung sind die Fäden gänzlich koh lenstofffrei .

Auch eine zweite Methode wurde von den Erfindern angegeben ,nach welcher es möglich is t

,den Kohlenstoff aus den Fäden res tlos

zu entfernen (D . R . P . 1 93 2 2 1 vom 9 . Februar Diese Methodeerinnert sehr an den Form ierungsprozeß des Osmiums und die Ver

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konstr uieren . Die hohlen Wol fram fäden haben sich aber in derPraxi s nicht bewährt

,da die Wände der Fäden beim Brennen oft

zusammenfielen,die Belas tung der einzelnen Partien des Leuch t

körpers sehr ungleichmäßig wurde und schnel l zur Zerstörung desFadens führen mußte .

Die Wolframspritzverfahren.

Die größte praktische Bedeutung für die Herstel lung vonWol framglühkö rpern hatten bis vor kurzem die Verfahren ,

welcheman mit dem allgemeinen NamenWol fram sp rit zv erfah ren bezeichnenkann . Als Wol fram spritzv erfah ren sind all e diej enigen Verfahren z ubezeichnen

,bei welchen Wolfram oder Wol framv erbindungen ,

mitden verschiedensten Bindemit teln zu einer Pas te vereint

,unter hohem

Druck zu Fäden gepreß t werden,welche dann durch geeignete Nach

behandlung in Drähte aus reinem Wolfram umgewandel t werden .

Das Wol fram wird den Fasten in Form von feins tem Pulver einverleibt . Die W'

ol fram v erbindungen müssen durch Wassers toff zuWolfram reduzierbar sein . Die Wahl der W'

ol framv erbindungen anStelle des reinen Wolframs wird im allgemeinen in der Weisegetroffen

,daß Verbindungen gewähl t werden

,welche sich zu

klebenden,zähen und plas tischen Massen gestal ten lassen und somit

die Anwendung eines separaten Bindemittels überflüssig machen .

A l s Bindemittel können die verschiedensten Subs tanzen verwendetwerden . So können organische oder anorganische Klebstoffe oderplastische Massen

,Kolloide und schließl ich sogar Metallmischungen

,

welche bei bes timmten Temperaturen plastische Eigenschaften annehmen

,al s Bindemittel zur Anwendung gebracht werden . Die

Wol fram spri tzv erfah ren kann man also einteilen : 1 . Verfahren mitorganischen Bindemitteln

,2 . Verfahren mit anorganischen Binde

mitteln, 3 . Kol loidverfah ren

, 4 . Amalgamverfahren .

Ve r f a h r e n m i t o r g a n i s c h e n B i n d e m i t t e l n .

Zu dieser Gruppe zählen die wichtigs ten und praktisch erfolgreichsten Patente . Man kann wohl behaupten

,daß nach dem Spri tz

verfahren mit organischen Bindemitteln vor der Einführung desWol framziehv erfah rens der weitaus größte Teil al ler Wolframlampenfabriziert wurde . Das Prinzip des Verfahrens wurde von demidentischen al ten Ösm ium pastev erfah ren übernommen und nur fürdas Wolfram adap tiert . Deshalb hatten die Gesel lschaften

,welche

früher die Osm ium lampe fabrizierten ,die größten Erfolge zu ver

zeichnen . Die organischen Bindemittel haben vor den anorganischen

den Vorte il der großen Bindekraft , so daß der Zusatz geringsterMengen von Substanzen

,wie Gummi , Tragant , Zucker , Kasein ,

Kollodium usw . genügt , um große Mengen Wol frampu l ver zuplastischen Massen zu vereinen . Das ganze Verfahren wird um

gefäh r auf folgende Weise au sgefuh rt : Ganz feinpu l v erig es und feingesiebtes Wolfram wird mit einer w asserigen Lösung eines odermehrerer organi scher Klebstoffe versetzt und mit diesen fein verrührt . Die dünn fl üssige Mischung wird unter ständigem Digerierenam Wasserbade eingedampft , bis eine sehr zähe , p lastische Massezurückbleibt . Diese Masse wird mit der Hand tüchtig durchknete tund der so erhaltene Klumpen so lange am Wasserbade getrocknet

,

bis di e richtige Zähigkeit und Konsis tenz erreich t is t . Durch langeErfahrung vermag

.

der Arbeiter solche Pasten mit großer Gleichmäßigkeit herzustellen . Die fertigen Pasten werden nun zu Fädengepreß t . Zu diesem Zweck wird die Paste zwischen den Handflächen zu einem fingerdicken

,walzenförmigen Gebilde gestal te t und

m e1nen passenden,dickwandigen Stahlzylinder eingeführt . Der

untere Teil des Zylinders is t durch eine S t ah l fassung verschraubt ,in deren Mitte sich eine Diam antdüse befindet . Von oben wird nunin den Stahlzylinder ein feingeschliffener und luftdich t passenderStahlstempel eingeführt und ganz langsam vermittelst einer starkenHandpresse oder einer hydraulischen Presse heruntergedrückt . EineH and fadenpresse , von der Firma G e b r . Kop p e in Berlin fabriziert ,s tell t Fig . 1 7 dar . In der Abbildung sieh t man auch den Preßzyl indersamt Stempel und Mutter

,in welcher sich die Preßdüse befindet .

Fig . 1 8 zeigt eine durch das D . R . P . 2 1 2 6 1 5 von J o h . P r i g g e inMünchen geschützte Fadenp resse in verbesserter Form . Bei dengewöhnlichen Fadenpressen machten sich zwei Umstände besondersunangenehm bemerkbar . Der erste besteht in der raschen Abnutzungdes Stempels und Preßzyl inders ,

der zweite darin,daß die Preß

masse infolge des hohen Druckes in die feins ten Fugen eindringtund oft zwischen Düsenfassung und Zyl inderboden in die Gewindegänge der Absch l ußmu t ter gelangt

,wodurch das Lösen derselben

häufig unmöglich wird . Diese Übels tände werden durch Verwendungder Fadenp resse nach P r i g g e vollkommen vermieden . In denunteren Teil des Preßzyl inders is t ein auswechse lbarer , komisch erEinsatz C aus gl ashartem Stahl eingepaßt . Die Düse D bezw . dieDüsenfassung is t kugelförmig gestaltet und in die entsprechendgeformte Absch l ußfläch e des Einsatzes C eingeschliffen . Durch Anziehen der Absch l ußm u t ter wird bei dieser Anordnung eine volls tändig sichere Abdi chtung zwischen Einsatzboden und Düsenfassung

e rreicht . Unter dem hohen Druck,welcher sich h aup tsach l ich nach

der Grö ße der Düsenö ffnung richtet , spri tzt aus der Düse ein weicher ,

j edoch genügend fester Faden hervor , welcher zickzackförmig aufhin und h er geführten Pappen aufgefangen wird . Nun werden dieFäden auf den Pappscheiben belassen und in einem Ofen bei e twa1 50

0 C getrocknet . Dadurch werden sie so hart und elastisch , daß

s ie sich bequem zu Bügeln zerschneidenund in Eisensch iffchen

,ohne die Form zu

v erändern,zusammenlegen lassen . Die

Eisensch iffchen werden nun in ein Eisenrohr eingeführt

,durch welches Wasserstoff

Fig . 1 7 .

oder ein Gemisch von Wassers toff und Stickstoff s trömt . Das Eisenrohr wird mit Hilfe eines Gasgebl äses zur Rotglut gebrach t , wobeider größ te Teil des in den Fäden enthal tenen Klebs toffes in Formvon Teer und Wasserdampf entweich t . Es bleiben zum Schluß imEisensch iffchen Fäden zurück

,welche hauptsächlich aus Wolfram

und nur zum geringen Teil aus Kohle bes tehen . Die Kohle,welche

von dem verkohl ten Bindemittel herrührt,bewirk t e1ne recht beträch t

l iche Fes tigkeit der Fäden,so daß man m it diesen bei den nach

folgenden Operationen ohne besonderen Bruch handhaben kann .

Die Fäden werden j etzt der Formierung unterworfen . Diese Operation is t besonders wichtig und interessant . Das Formieren bewirkt

43

die Ü berfuh rung des kohlenstoffhal tigen Wol fram fadens in einenDraht aus ganz reinem “Wolfram . Zu diesem Zwecke wird der Rohfaden unter eine Glasglocke , den Form ierzyl inder , gebracht und vermittels t Kl emmen an eine elektrische S tromquelle geschaltet . Dasuntere Ende des Fadenbügel s wird mit einem passenden Gewich tbeschwert

,damit der Faden sich während d es Form ierprozesses nicht

verbiegt,sondern schön gerade gestreckt wird . Der Form ierzyl inder

wird von w asserdamp fh al t igem Wassers toff , dem zur Verdünnunggrößere Mengen Stickstoff beigemischt sind

,durchströmt . Der Zusatz

von S tickstoff i s t aus dem Grunde vorteilhaft,weil dadurch erstens

der Wasserstoffv erbrauch geringer wird,außerdem große S trom

ersparnisse zu erzielen s ind , da der reine Wasserstoff ein v ort reff

l icher Wärmeleiter is t und al s solcher den glühenden Faden derartabkühl t

,daß ein verhältnismäß ig viel größerer S trom als im S tick

stoff —Wasserstoffstrom verwendet werden muß,um den Faden auf

die gleiche Temperatur zu erhitzen . Is t der Form ierzyl inder genügendm it Form iergas (so wird nämlich das Gasgemisch genannt) gespül t ,so wird der Faden unter S trom gesetzt und zuers t auf helle Rotglut

,

etwa 1 1 00 0 C,gebracht . Hierbei spiel t s ich ein Öxyda t ionsvorgang

ab,indem der im Roh faden enthaltene Kohlenstoff auf Kosten des

im Wasserdampf vorhandenen Sauers toffs zu Kohlenoxyd verbrennt :C + H

2 O= C O+ H2

. Das Wolfram wird vom Wasserdampf beidiesen Temperaturen infolge der Gegenwart von Wassers toff nichtangegriffen . In kurzer Zeit wird der gesamte Kohlenstoff wegoxyd iert und es verbleib t ein mattgrauer Wolframdraht von metal lschwammartiger S truktur zurück .

-Die Zeitdauer,welche zur voll

s tändigen Entfernung des Kohlenstoffs notwendig ist,richtet sich

nach der Dicke des zu formierenden Fadens und dem Partialdruckdes Wasserdampfes . Bei dicken Fäden is t es deshalb vorteilhaft ,zur Beschleunigung des Formierv organges das Form iergas hinreichendmi t Wasserdampf zu sättigen

,etwa dadurch

,daß man vor dem

Eintritt in den Form ierzyl inder d as Form iergas durch ein mit Wassergefülltes Gefäß s treichen läßt . Dieselbe Wirkung wie der Wasserdampf hat auch ein entsprechender Zusatz von Kohlensäure

,welche

mit dem Kohlenstoff des Roh fadens auch Kohlenoxyd bilden kann :C02 C : 2 C O. Bei dünneren Fäden

,wie solche hauptsächlich

für Glühlampen in Betrach t kommen,i s t ein besonderer Zusatz von

Wasserdampf oder Kohlensäure zum Form iergas nicht erforderlich .

Dafür genügt schon die geringe Menge von Sauerstoff oder Wasserdampf

,welche in jedem Form iergas als Verunreinigung enthal ten ist .

So kommt es,daß viele Firmen die Bedeutung des Wasserdampf

44

form ierp rozesses , welcher der Auergesel l sch aft durch Paten te geschützt war

,unterschätz t haben , indem sie glaubten

,daß die Ent

fernung des Kohlenstoffs auch bei der Form ierung der Roh fäden invöllig sauers toff und w asserdamp ffreien Atmosphären gelingt . Sieglaubten

,daß der Kohlens toff mi t dem Wasserdampf des Form ier

gases sich zu Methan vereinigt C + 2 H2

— + CH 4‚und daß

auch auf diese Weise die Entfernung des Kohlenstoffs aus dem Rohfaden gelingt . Daß dies praktisch nich t der Fal l sein kann , beweistdie Tatsache

,daß bei Gegenwart der geringsten Spuren von Methan

im Form iergas gerade der entgegengesetzte Vorgang stattfinde t , d . h .

das Methan zerfäll t in Wasserstoff und Kohlenstoff,welcher mit dem

Wolfram ein Karbid bilde t . Freil ich is t es auch prinzipiel l möglich,

da es sich beim Zerfal l des Methans offenbar um ein reversiblesGleich gewicht handelt

,daß auch der entgegengesetzte Vorgang

,wenn

auch in verschwindendem Maße,s tattfinde t . Gerade in der aller

letzten Zeit wurden von_W l . I p a t i ew ( „ Journ . f . prakt . Chemie “

1 9 1 3 , Bd . 87 , S . 479 bis 48 7) Bedingungen aufgefunden , bei welchendie Synthese des Methans gelingt . Bei hohen Drucken findet dieSynthese des Methans aus Kohle und Wassers toff bei Gegenwartvon reduziertem Nickel al s Katalysator bei 51 0 bis 52 0 0 C statt .Daß auch Wolfram ähnliche katalytische Wirkungen ausüben könnte

,

scheint sehr wahrscheinlich . Demnach dürfte bei den eben erwähntenBedingungen eine Formierung mit reinem Wassers toff al s möglichzu betrach ten sein . Bei den gewöhnlichen Bedingungen der Formierunggeht die Bildung des Methans jedoch in derart verschwindendgeringem Maße vor sich

,daß an eine praktische Ausübung eines

solchen Verfahrens gar nicht zu denken wäre . In den großenProzessen

,welche die Auergesel l sch aft mit den Firmen führte , is t

es ihr auch gelungen,nachzuweisen

,daß in einem völlig von Wasser

dampf und Sauerstoff befreiten Form iergas die Entfernung des Kohlenstoffs aus dem Roh faden bei der in Betrach t kommenden Temperaturvon etwa 1 1 00 0 C und darüber nicht gelingt . Bei viel höherenTemperaturen tritt auch ein anderer Vorgang ein

,welcher auch zur

Entfernung des Kohlenstoffs aus dem Roh faden führt , die Zyanbildung . Bei der höchsten Weißglu t

,1 900 bis 2 000 0 C

,verbindet

sich nämlich der Kohlenstoff mit dem im Form iergas enthal tenenS ticks toff zu Dizyan : 2 welches Gas weggeführtwird . Auch dieser Vorgang wurde der Auergesel l sch aft 1 94653

vom 1 2 . Augus t 1 905) für die Entfernung des Kohlenstoffs aus demRoh faden geschützt . I s t durch den Form ierprozeß der gesamteKohlenstoff entfernt

,so wird nunmehr der Wolframfaden stufenweise

45

auf die höchste Glut gebracht . Der Faden sintert dabei sehr zusammenund wird wesentlich kürzer . Die endgü l tige Form iert empera tu r liegtviel höher als die Temperatu r

,we lcher der Wolframdraht in den

Glühlampen selbs t ausgesetzt wird . Dies is t deshalb notwendig,

damit der Faden beim Brennen in der Lampe sich nicht weiter verändert und dadurch etwa die Lebensd auer der Lampe ungünstigbeeinfluß t . Der fertig formierte Wolframdrah t besitzt eine glänzende

,

metal lische Oberfläche und zeigt al le Eigenschaften der reinen Metalle .

Fig. 19. Formi erapp arat für Wo lframfaden .

Er ist aber sehr spröde und brüchig und wird nur bei dunklerRotglut ganz weich und biegsam . Die F0rm ierdauer beträgt beigewöhnlichen Fäden etwa 3 Minuten . Einen Form ierapp arat , inwelchem einige Fäden auf einmal formiert werden können

,zeigt

Fig . 1 9 (Fabrikat der Firma G e b r . K ö p p e in Berlin) . Durch einenbesonderen Kuns tg1i ff gelingt es auch beim Form ieren ,

aus dengewöhnlichen vollen Roh fäden hohle

,röhrenförmige Wol framdräh te

herzustellen (D . R . P . 1 93 2 92 ,Zu diesem Zwecke wird der

Faden nicht allmäh l ich stufenweise,sondern möglichs t rasch auf die

höchs te Form iergl u t gebracht . Bei dieser Behandlung ents teht ander Oberfläche des Roh fadens sehr schnell ein starrer Mante l ausWol frammetal l

,w elcher nich t mehr in gleichem Maße mit dem noch

46

unveränderten Innern w eiter zusammenschrumpfen kann . Dadurchentsteht im Innern des Fadens

,seiner ganzen Länge nach

,ein Hohl

raum . Praktische Bedeutung haben die hohlen Wol fram fäden,wie

vorhin erwähn t,nicht erlangt . Von einigem Interesse is t noch die

Tatsache,daß fur die Formierung g

‘anz dünner Drähte nur Gleichs trom verwendet werden kann (Deutsche Anmeldung D . 1 6 3 73 , VIII ,vom 2 1 . Oktober Bei der Formierung solcher Fäden mitWechsels trom macht sich der Einfluß des Erdmagnetismus au f dieleich ten und vom starken Strom durchflossenen Gebilde unangenehmbemerkbar

,indem durch diesen die Fäden oft verdreh t und ver

zogen werden .

Al le anderen Methoden,welche sich auch organischer Binde

mitte l zur Herstel lung der Wol fram fäden bedienen,versuchen auf

verschiedenen Wegen der Notwendigkei t der Wasserdamp fform ierung

auszuweichen . Z u diesem Zweck werden viel fach organische Bindemittel vorgeschlagen

,welche bei der trockenen Destillation der

gepreßtem Fäden,ohne zu verkohlen

,sich verflüchtigen und einen

nur aus reinem Wolfram bestehenden Faden zurücklassen . Hierher

gehort das Pa tent jv on Dr . Maj e r t (D . R . P . welcher Wolframsäureglyzerines ter verwendet , und die Patente von J o h a n n L u x

(D . R . P . 1 94 welcher die Verwendung von Kamp fer oder Pinenchlorhydrat als Bindemitte l schützen ließ . Zu erwähnen ist hier nochdas Verfahren von Dr . A l ad a r P a c z (D . R . P . 2 45 1 90 vom1 2 . Juni Hiernach wird eine Ammoniumw ol fram at l ö sung mitSalzsäure und Gal l u sgerbsaure gefäll t . Der entstehende schwarzblaueNiederschlag

,welcher im wesentlichen die Verbindung H

6W2C903

dars tell t,l äß t sich sehr gu t durch Diam antdüsen zu Fäden pressen .

Beim‚Glüh en der Fäden zerfäl lt die Verbindung unter Entwicklung

von Kohlenoxyd und Benzoldamp f und l äß t reines Wol framm etal l

zurück . Der Zerfal l geh t nach folgendem Schema vor sichH e I V2 C 903 W2 C6H e 3 CO Der Vorteil der Erfindungsol l auch darin bestehen

,daß die nach diesem Vorgang hergestell ten

Fäden unter s tarker Schrumpfung zusammensintern (Schrumpfungetwa 75 der benutzten Düsengröße) , wodurch sich dieses Verfahren zur Herste llung sehr dünner Drähte besonders gu t eignet.

Nach anderen Verfahren wieder wird der Entkoh l ungsp rozeßvermittels t derWasserdampfform ierung dadurch zu vermeiden gesucht ,daß der mit organischen Bindemitteln hergestell ten Wol frampaste

Verbindungen zugesetzt werden,welche mit der Kohle beim Glühen

in Wechselwirkung treten und diese in Form flüchtiger Verbindungenaus dem Wolframfaden gänzlich entfernen können . So wird z . B. der

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zugesetzt . Die gl uhenden Roh fäden zersetzen bei der Formierungd as Phospham in N

„F und H

2. Der S ticks toff verbindet sich mit

dem Kohlenstoff zu Zyan,der Phosphor entfernt al le Spuren von

S auerstoff,und der Wasserstoff bewirkt die noch eventuel l erforder

l iche Reduktion .

Ve r f a h r e n m i t a n o r g a n i s c h e n B i n d e m i t t e l n .

Diese Verfahren haben den Vorteil,d aß der Kohlenstoff hierbei

gänzlich vermieden wird,wodurch man sich die Schwierigkeit der

Entkohlung erspart . Al s geeignete Bindemittel,welche mit Wolfram

pulver plastische Massen liefern,wurde z . B . von der Wolframlampen

Akt . -Ges . (D . R . P . 1 85585) Schwefel , von W i l h e l m H e i n r i c h

(D . R . P . 2 14 493 ) Schw efel ph osphorverbind ungen ,von Dr . J o h .

S c h i l l i n g (D R. P . 2 2 3 498) Schwefelammonium undAmmoniak

,von Dr . F r i t z E i s n e r (engl . Pat . 1 7 469 , 1 9 1 0) Hydrazin

vorgeschlagen . Bei diesen Verfahren,insbesondere dem Verfahren von

S c h i l l i n g,is t es notw endig

,ein besonders feines

,fas t kolloidales

Wo l frampu l ver zu verwenden , wenn genügend plastische Massenerziel t werden sollen . Interesse verdient noch das Verfahren vonJ o h a n n L u x (D . R . P . 2 00938 vom 1 6 . Juni welcher alsBinderhi t tel kolloidale Wol fram säure oder Ammoniumw ol framat verw endet . Diese Substanzen bilden mit wenig Wasser klebrige

,zähe

,

gumm iähnl ich e Flüssigkeiten , welche , mit feinemWol frampu l ver vermengt

,eine plastische Masse ergeben

,die nach gewöhnlicher Art zu

Fäden gespritzt werden kann . Zur Umwandlung der Roh fäden inFäden aus reinem Wolfram is t es nur erforderlich

,dieselben bei Gegen

wart reduzierender Gase zu formieren . In zahlreichen Patenten läßts ich die Firma S i e m e n s H a l sk e in Berlin die Verwendung vonplastischen anorganischenWol fram v erbindungen ,

hauptsächlich Ammoniumw ol frama te

,al s Pastem aterial für Wol fram fäden schützen . Wir

s ehen,daß diese Patente sich kaum wesentlich von dem oben be

sch riebenen Patent von J . L u x unterscheiden können . Dr . L e i s e rh at in seinem Buch : „

Das Wolfram “

,S . 1 54 , den Wert dieser Patente

zur Genüge charakterisiert .

Wo l f r am k o l l o i d v e r fa h r en .

Wir gehen nun zur Besprechung des Wol framspri tzv erfah rens

nach Dr . H an s K uze l (D . R . P . 1 94 348 v 0m 2 5. Jul i 1 905 ; D . R . P .

2 069 1 1 vom 2 8 . Juni 1 908 ; D . R . P . 2 08 599 vom 1 6 . Oktober 1 908)ü ber . Dr . K u 2e l benutzt in seinem Verfahren kol loidales Wolframz ur Herstel lung von homogenen p lastischen Massen

,welche sich zu

Faden spri tzen lassen . Das kol loidale Wolfram stel l t der Erfinderher

,indem er feinstes Wol frampu l v er durch abwechselnde Behand

lung mit Säuren und Alkalien derart anätz t, daß sich das Metall

schließlich in reinstem des tillierten Wasser löst . Durch Zusatz vonbeliebigen Elektrolyten wird aus di eser kolloidalen Lösung des

Wolframs das gelatinose Wol framgel ausgefäll t . Das Wol framgel

besitzt eine große Klebekraft,so daß man diesem große Mengen

von gewöhnlichem kristal linen Wol frampu l v er zusetzen und beide zueiner homogenen

,plas tischen Masse ges tal ten kann . Diese Masse

,

welche nur au s Wol frammetal l und kolloidal gebundenem Wasserbes teht

,l äß t sich zu Fäden spri tzen

,welche durch einfaches Erhi tzen

im Vakuum oder ine rter Atmosphäre in Fäden aus reinem Wolframumgewandelt werden können . Die Erhi tzung der getrocknetenWol fram fäden vermittel st des elektrischen S tromes wird durch dieTatsache erschwert

,daß die Faden den elektri schen Strom fast gar

nich t leiten . Diese Erscheinung wurde bereits früher auch beianderen kolloidalen Metallen beobachte t . Damit nun die Fädenelektrisch leitend werden

,werden dieselben auf etwa 80 0 C erhitzt

,

bei welcher Temperatur sich eine geringe Le i tfähigkeit der Fädeneinstell t . Nun is t es möglich

,einen wenn auch nur schwachen

Strom d urchzu sch icken . Dadurch gerät der Faden in Glut,leitet

den Strom immer besser und kann sch ließlich bis auf hell s te Weißglut erhitzt werden . Hierbei sintert der Faden sehr s tark

,sowohl

seiner Länge nach,wie im Querschnitt

,und bekommt das Aussehen

eines glänzenden Metal ld rah tes . Es gelingt auch auf anderen Wegen,

den Ko l loid faden l eitend zu machen . Man kann z . B . durch Anwendung eines S tromes

,dessen Spannung wesentlich höher is t als

die gewöhnl ich für di e Formierung benutzte Spannung mit etwa1 000 Volt einen Kol loid faden zur Rotglut bringen und dadurchauch für Ströme von gewöhnlicher Spannung leitend machen . Auchdurch sehr hohes Erhitzen der Roh fäden in einem elektrischen Öfengelingt es

,diese derart zu sintern

,daß sie fü r den elektrischen

Strom leitend werden . Da der nach dern Kol loidv erfah ren hergestel l te Roh faden außer Wo lfram nur noch Wasser enthäl t

,so

genügt eine Erhitzung al lein,um den Faden in einen Draht au s

reinem Wo lfram zu überführen . Es ist deshalb prinzipiell mögl ich ,die ganze Formierung im Vakuum auszuführen . Vortei lhafter undeinfacher is t es jedoch

,die Form ierung 111 e1ner reduzierenden Atmo

sphäre durchzuführen,da in dem Roh faden immer noch betracht

liche Mengen von Oxyden enthal ten sind,wie es bei kol loidalen

Metallen fas t immer der Fal l ist,welche alsdann zu Wolfram redu

M ü l l e r,Meta l l d rah t l amp en . 4

50

ziert werden . Die Anwendung reduzierender Gasatmosphären zurFormierung der Kol loidfäden erscheint insbesondere da notwendig

,

wo ein absichtlicher Zusatz von kolloidalen Oxyden des Wolframszur Paste

,wie durch besondere Modifikation des Kol loidv erfahrens

vorgesehen (Zusatzpatent 2 0558 1 vom 4 . August erfolgt ist .Den nach dem Kol loidv erfah ren herges tellten Wol framdrah ten wird ,wie es sich aus dem Verfahren von selbs t ergibt

,die vol l ständige

Koh lenstofffreiheit al s besonderer Vorteil nachgerühm t . Es bestehtaber kein Zweifel

,daß auch die nach dem Verfahren m it organischen

Bindemitteln hergestellten Wol framdräh te ebenso gänzlich frei vonKohlenstoff herges tell t werden können . A l s besonderer Nachtei l desWol framkol loidv erfah rens kann hingegen diese Tatsache hervorgehoben werden

,daß die nach diesem Verfahren herges tel l ten Wolfram

fäden häufig im Innern Hoh lräume enthalten,welche deren Qualität

und Lebensdauer ungünstig beeinflussen . Außerdem stel len sichbeim Pressen der Fäden aus der kolloidalen Wol frampaste durchdie Diamantdüsen oft sehr beträchtliche Schwierigkei ten ein

,die

zum Teil auf die Entmischung der Kolloide bei dem hohen,beim

Pressen angewendeten Druck zurückzuführen sind,welche Schwierig

keiten die Fabrikation nach diesem Verfahren im großen außerordentlich erschweren . Tatsächl ich hatten die Firmen

,welche nach

diesem,an sich höchst interessanten und originellen Verfahren ge

arbei tet haben,fas t sämtlich keinen günstigen finanziellen Erfolg zu

verzeichnen .

D a s Am a l g am v e r f a h r e n .

Z u den Wol fram sp ritzv erfah ren is t schließlich das sogenannteAmalgamverfahren zu zählen . Der Erfinder des Am a lgamv erfah rens

ist W . D . C o o l i d g e in Schenectady . Nach seinem Verfahren (engl .Pat. 2 3 336 ,

1 906) wird ein Amalgam ,welches aus Quecksilber

,

Kadmium und Wismut bes teht,als Bindemitte l für das Wolfram

pulver verwendet . Das Amalgam stel l t bei gewöhn li cher Temperaturein festes

,duktiles

,silberweißes Metall vor

,welches bei 1 00 bis I 2 O OC

zu einer plastischen Masse wird . Zur H ers tellung der Wolframamalgampaste wird das Amalgam in einem auf etwa 1 2 0 0C erhitztenMörser zum Schmelzen gebracht und diesem ungefähr die gleicheMenge feingesiebten \Nol fram pu l vers unter ständigem Umrühren mitdem Pistil l port ionenw eise zugesetzt . Das Amalgam wird mit demWol frampu l v er so lange verrieben ,

bis eine volls tändig homogeneDurchmischung zu einer s ilberweißen Paste erziel t is t . Diese Pastekann “man nun erkalten lassen und nach Bedarf zum Pressen derFäden verwenden . Das Pressen geschieht in ähnlicher Weise wie

51

bei den anderen Spritzverfahren durch eine Diam antduse,nur w ird

in diesem Fall sowoh l die Preßform wie Düse durch eine geeigneteVorrichtung auf e twa 1 000 C erhitzt . Aus der erhi tzten Preßformspri tzt unter dem Druck der hydraulischen Presse ein silberglänzenderWol fram am a l gam faden hervor und ers tarrt sofort zu einem schönen ,m etal lischen

,biegsamen Draht . Derselbe wird zu bügel fö rm igen

Gebi lden gestal te t und nun einer Behandlung unterworfen,durch

welche die Entfernung des Quecksilbers,Kadm ium s und WiSmu t s

bewirkt wird . Zu diesem Zweck werden die bügel fö rm igen Fädenin einem Schiffchen in ein Glasrohr eingeführt und im

_

V akuum aufetwa 350 0 C erhitzt . Hierbei des til lie rt aus dem Faden das gesamteQuecksilber mit dem größten Teil des Kadm ium s heraus und esbleiben graue

,poröse Wol fram fäden zurück

,welche nur e twas

Wismut und ganz ger1nge Mengen Kadmium enthalten . Die Fädenwerden hierauf in einem Eisenrohr

,welches durch ein Gebläse auf

hel le Rotglu t erhitzt wird,im Wassers toffstrom längere Zeit be

hande l t,wodurch der größte Teil der Fremdmeta l le verdampft und

die Wol fram fäden selbs t eine wesentliche Verfestigung erfahren . Jetztfolgt das eigentliche Formieren der Fäden

,welches ähnlich verläuft

wie das Formieren der nach anderen Spritzverfahren hergestel ltenRoh fäden . Die Fäden werden im Vakuum

,oder einfacher in einer

Atmosphäre inerter oder reduzierender Gase durch elektrischenS trom auf hohe Weißglu t erhitzt . Die le tz ten Spuren der in denFäden noch enthaltenen Frem dmetal le oder sons tiger Verunreinigungenverdampfen dabei

,es tri tt eine starke Sinterung ein

,bis schließlich

ein fester,glänzender Draht aus ganz reinem Wolfram resultiert .

Das Amalgamverfahren wurde eine Zeitlang von der General Electri cCompany in Amerika und der British Thomson Houston Co . in Londonausgeübt . Das Verfahren scheint j edoch nach kurzer Zeit durchdas gewöhnliche Pastev erfah ren mit organischen Bindemitteln verdrängt worden zu sein .

Die Wolframfaden,welche nach den verschiedensten Spri tz

verfahren hergestell t wurden,waren trotz der großen chemischen

Reinheit des Metalls sehr spröde und brüchig . Wollte man die Formder fertigen Wol framdräh te verändern , so machte man sich dafür dieEigenschaft der Fäden

,in der Wärme schon bei etwa 500 C bieg

sam zu werden,zunu tze .

In neuester Zeit i s t e s gelungen,bei gewöhnlichen Tempe

ra turen biegsame und duktile Wol framdräh te nach dem gewöhnl ichenWol fram sp ri tzverfah ren herzustel len (Vereini gt e Glühlampen undElek trizitäts -Akt . -Ges . in Ujpest . Ung . Patentanmeldung , Grundzahl :

J . 1409 vom 8 . März Die Erfinderin h a t die Beobachtunggemacht

,daß durch Zusatz von Thorium dioxyd zur gewöhnlichen

Wol frampaste beim Einhal ten gewisser Vorsichtsmaßregeln sich ganzweiche und biegsame Drähte ,

°

welche im wesentlichen aus Wolframbestehen

,nach dem gewöhnlichen Spritzverfahren hers tellen lassen .

Bei diesem Verfahren ist vor allem die äußers t feine und gleich

m äßige Verteil ung der beiden Komponenten Wolfram , Thoriumdioxyd in der Paste von größter Wichtigkeit . Zu diesem Zweckwird Wol fram säure mit der Lösung der entsprechenden Menge Thornitrat (etwa ‚

2 bis 5 Teile Th oriumd ioxyd auf 1 00 Teile Wolframpulver) gut verrührt und so lange unter s tändigem Ruh ren amWasserbade erhitzt , bis die breiige Masse ganz trocken wird . Hierau fwird die Masse pulverisiert und bei 300 bis, 400 0 C zur volls tändigenZersetzung des Th oriumnitrats erhitzt . Nun wird das Wolframt rioxyd

-Th oriumdioxydpu lv er in Wassers toff in gewöhnlicher Weisereduziert . Die Erfinderin nimmt an

,daß schon hierbei

,also bei

1 000 0 C,eine teilweise Reduktion des feinvertei lten Thorium d ioxyd s

vor sich geht,w as sehr wenig glaubhaft erscheint . Das reduzierte

Pulver wird zu einer Paste mit einem gewöhnlichen organischenBindemittel verarbeite t und d ie daraus gepreß ten Fäden in gew ö hnl icher Weise karbonisiert und entkoh l t . Nun folgt der wichtigeProzeß des Sinterns dieser Fäden . Die Sinterungstemperatur wirdso weit erhöht

,al s es der Faden ohne

‘

zu schmelzen überhaup t verträgt . Die Atmosphäre , in welcher die Sinterung ausgeführt wird ,besteht aus vollkommen trockenem

,sauers tofffreiem Wassers toff . Wird

nun die Sinterung unter solchen Verhältnissen genügend lange fortgesetzt

,so bekommt man schließlich einen Wolframdraht

,der sich

auch bei Zimmertemperatur wie ein weicher Kupferdraht biegen läß t .Dieser Effekt i s t sehr auffal lend

,da bisher nach dem Pastev erfah ren

niemals duktil e Wol framdräh te hergestel l t werden konnten . AlsErklärung für diese merkwürdige Erscheinung gibt die Erfinderin an

,

d aß das Th orium dioxyd bei den außerordentlich hohen Sinterungstemperaturen in Gegenwart von Wolfram nach folgender Gleichungreduziert wird : Th 02 W : Th W0

2. Das entstandene Wolfram

dioxyd wird durch Wasserstoff wieder zu Metall reduziert,während

sich das gebildete Th oriumm etal l mit dem Wolfram legiert . DieErfinderin h at auch beobachtet

,daß der Zusatz sehr geringer Mengen

von H alogensal zen , wie Mg C l .„ Z n C l2 ,Al C l 3 , die Duk ti l isierung

nach dem beschriebenen Th oriumd ioxydv erfah ren sehr begünstigt .Nach Ansicht der Erfinderin is t es die nach dem eben geschildertenVerfahren hergestel l te Wol fram thorium legierung , w elche die hervor

ragende Duktilität besitzt . Dem Verfasser scheint der erzielte Effek tweniger au f die Entstehung einer dukti len Legierung ,

als auf diedurch die speziellen Bedingungen des Verfahrens erziel te volls tändigeReduktion des Wol frammetal l s zurückzuführen zu sein . Sowohl diehohe Sinterungstemperat u r , welche den Sauers toffdamp fdruck derWol framoxyde erhöht , als auch die Anwendung eines möglichst vonSauers toff befreiten Reduk t ionsgases Sprechen dafür , daß eine aus

gezeichnete Reduktion unter solchen Bedingungen zu erwarten wäre .

Sehr viele Tatsachen lassen nun die Vermutung zu,daß wirklich

vollkommen reduziertes Wolfram ein duk tiles Metal l darstell t . DieAnnahme hingegen

,daß das Thoriumd ioxyd sich bei dem be

sch riebenen Verfahren vollkommen zu Metal l reduzieren läßt , k l ingtsehr unwahrscheinlich . Viel eher dürfte das Thoriumd ioxyd dieRolle eines vermittelnden Reduk t ionska talysators für di e niederenWol framoxyde spielen .

Gegen die Annahme der Bildung einerWol fram thorium legierung

kann man noch einen sehr ernsten Einwand erheben . Bekanntlichis t das Th oriummeta l l verhältnismäßig leicht schmelzbar (Schmelzpunkt etwa 1 750

0 C) . Somit müßte auch das Thoriummetal l beimBrennen eines 2 bis 5 Thorium enthal tenden Wo l framdrah tes mitLeichtigkeit herausdes tillieren und in kurzer Zeit eine intensiveSchwärzung der Glühlampe verursachen . Daß dies aber nicht derFall is t , scheint dem Verfasser der beste Beweis dafur zu sein

,daß

das Thorium in den nach dem Th oriumdioxyd verfah ren herges te ll ten\?Vol framdräh ten nicht a l s Metall

,sondern als das viel weniger

flüchtige,farblose Thorium d ioxyd enthal ten ist .

Is t die Ursache des nach dem Verfahren der VereinigtenElek trizit a ts -Akt . -Ges . erzielbaren Effektes noch nicht als ganz sichergeste ll t zu betrachten

,so is t die Erzie lung des Effektes selbs t eine

fests tehende und sehr wich tige Tat sache . Das neue Verfahren kanndem besten bisher bekannten Duk ti l isierungsv erfah ren des Wolframsauf mechani schem Wege würdig an die Seite ges tell t werden . I n

vieler Hinsicht ist sogar das nach dem eben beschriebenen Verfahrendargestell te Material besser al s das auf anderem Wege gewonneneduktile Wo lfram . Vor allem bleibt der nach dem Th oriumdioxydverfahren herges te llte V V

o l framdrah t auch nach j eder noch so hohenErhitzung vol lkommen duktil

,während di e nach dem Z ieh v erfah ren

herges tel l ten Wol framd räh te durch hohe Erhi tzung ihre Dukti l itätzum größten Teil verlieren . Die Gegenwart von Thoriumd ioxyd indem Leuch tkorper verhindert auch das Auftreten des sogen . Wechsels t romeffek tes

, wie später berich te t werden soll . Der einzige Nach teil ,

54

welcher sich bei der Verwendung der nach dem Th oriumd ioxyd

verfahren herges tell ten Wo l fram dräh te ergibt,is t die Tatsache

,daß

solche Wol fram dräh te nur mit der größten Vorsich t sich 'bei Glühlampen für hohe Spannungen verwenden lassen .

Den Einfluß eines Zusatzes von Thoriumdioxyd oder Oxydenanderer Erdalkalien und seltenen Erden auf die Duktilität desWolframs h at schon früher die Westinghouse Metal Filament LampCo . Ltd . in London erkannt und in Patenten geschü tzt (franz .

Pat . 450 762 vom 1 9 . Dezember 1 902 ; Prior . der ös terr . Anm . vom2 0 . Dezember Die Neuheit und Patentfähigkeit der Erfindungder Vereinigten Elek t rizitä ts -Akt . -Ges . muß deshalb sehr stark bezweifelt werden . Das Th oriumdioxydv erfah ren wird gegenwärtig vonvielen Fabriken

,welche das Wo l framzieh v erfah ren nicht ausüben

dürfen,ausgeübt .

Die Fabrikation der Wol framdräh te nach dem Spri tzverfahrenwar auch bei Anwendung der besten und einfachsten Verfahren rechtumständlich . Mußte m an doch j eden Fadenbügel gesondert formieren ,eine Operation

,die mindes tens 2 bis 3 Minuten erforderte . Da die

größten Fabriken täglich fast Million solcher Fäden hers tellenmußten , kann man sich leicht vors tellen , welchen Umfang die Form iers tationen in den Fabriken annehmen mußten und welche Betriebskosten sie verursachten . Die großen Fabriken wandten deshalb frühzeitig ihre Aufmerksamkeit dem Problem zu

,die Formierung auf

automatischem Wege durchzuführen . Dr . F r i t z B l a u hat sich indem V . S t . Pat . 985502 vom 2 8 . Februar 1 9 1 1 einen Automaten z

'

ur

Formierung der Wol fram dräh te geschützt . Die Westinghouse MetalFilament Lamp Co . Ltd . h at in dem D . R . P . 2 36 7 1 1 vom 2 7 . März1 9 1 0 einen sehr praktischen Apparat zum kontinuierlichen autom at isch en Formieren von Wolframdrah t angegeben . Der Automatfunktioniert sehr gu t und ist auch heute bei einigen großen Firmenin Gebrauch . Die schematischen Zeichnungen (Fig . 2 0) zeigen dieKonstruktion des Wes t ingh ouseau tom aten zur kontinuierlichen Form ierung . Die Wo l framp aste wird aus dem Preßzyl inder I zu einemFaden gespritzt und gelangt in einen umgekehrten trichterförmigenRaum 4 ,

in welchem der Roh faden verm i ttelst eines Brennersge trocknet wird . Der Faden gelangt sodann in ein trichterförmigesGebilde6

,welches erlaub t

,daß dieser nach Bedarf in Spiralen auf

gestapel t wird,ohne gegenseitige Versch lingung der einze lnen

Windungen . D ie sogen . Kanne 6 führt den Faden weiter in denForm ierapp arat , welcher sich in der Kammer 8 befindet , die mitForm iergas gespul t wird . Der Eintritt für den Faden in die Form ier

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d u rchgesch ick te S trom wird so bemessen , daß die Glut des Fadensbeim Passieren der Kontakte vom obers ten zum untersten allmählichsteigt und bei dem le tzten Kontakt 1 9 die höchste Form iergl u t erreicht .Die Kontakte 1 7 ,

1 8,1 9 ,we lche sich sons t durch die hohe Glut

des formierten Drahtes beträchtl ich erwärmen würden,werden durch

entsprechende Kühlsch langen 2 4 gekühlt . Der fertig formierteWo lframfaden tritt sch ließlich aus der Form ierkammer heraus undwird auf die Rolle 2 7 aufgewickel t . In den Zusatzpatenten derWestinghouse -Gesel lschaft (D . R . P . 2 36 7 1 2 vom 30 . Oktober 1 9 1 0 ;D . R . P . 2 43 652 vom 1 . Juni 1 9 1 1 ; D . R . P . 2 44 06 1 vom 2 4 . Mai1 9 1 1 ; D . R . P . 2 44 886 vom 1 1 . Ju li 1 9 1 1 ) sind noch besondere Verbesserungen fur den Form ierau tom aten vorgesehen . Wie wir sehen ,stell t der Form ierau tomat der Westinghouse -Gesell schaft einen sehrbrauchbaren Apparat vor

,der eine Konkurrenz mit dem neuesten

Wol framzieh v erfah ren gestatte t . Dies wird insbesondere dann derFall sein

,wenn der Apparat in Kombination mit dem Wo lfram

Thoriumd ioxyd-Duk t il isierungsv erfah ren benutzt werden wird . Ein

anderes Verfahren,welches sich für die Massenform ierung von

Wol fram fäden scheinbar gu t eignet , is t das der Lichtwerke -G . m .

b . H . in Konkurs in Berlin (D . R . P . 2 469 1 1 vom 1 9 . Februar1 9 10) geschützte Verfahren . Hier werden die bugel fö rm igen Rohfäden nicht einzeln durch elektrischen Strom erhitzt

,sondern in

großer Zahl in feuerfes ten Schiffchen durch einen hocherh itzten

Rö h renofen,welcher mit reduzierenden Gasen gespül t wird

,hindurch

geschickt und auf einmal gesintert . Die nach diesem Verfahrenhergestel l ten Fäden sind wohl nicht vol ls tandig fert iggesintert , dieEndsinterung muß vielmehr nach Fertigs tel lung der Lampen durchelektrischen S trom bewirkt werden .

Bevor wir zu dem Wol framzieh v erfah ren ubergeh en ,wo llen

wir noch kurz auch die Fabrikation des Mo lybdandrah tes nach demSpritzverfahren besprechen . Das Pasten

,Pressen

,Glühen und

Formieren der Molybdänfäden geschieh t in einer dem Wolfram völliganalogen Weise . Der dabei erhältliche Molybdändrah t is t im Gegensatz zum Wolfram weich und biegsam . Man muß nur

,will man

biegsamenMolybdändrah t erhal ten , ein möglichs t gründ lich reduziertesMolybdänpu l v er verwenden , sowie auf sehr gründliche Wasserdampfformierung bedacht sein . Die Tatsache der Biegsamkeit des Molybdändrahtes gab den Gl üh l ampenfach leu ten die Hoffnung , daß auch dieDukt il isierung des nur in sprödem Zus tande bekannten Wolframseinmal gelingen wird

,eine Hoffnung, die früher in Erfüllung

gegangen ist,al s es die größten Optimisten erwarte t haben .

57

Die Wolframz iehverfah ren und d ie Darste l l ung

st reckbaren Wo l frams .

In der Technik werden fas t al le Metalle auf mechanischemWege durch Walzen und Ziehen auf Draht verarbeitet . Das Werkstück passiert meistens im heißen Zustande eine Anzahl immerkleiner werdender Walzprofile und wird von bes timmtem Durchmesser ab verm ittels t Ziehens durch Stahl Saphir und Diamantdüsen zu einem Draht von gewünschtem Durchmesser gestreckt .Das Ziehen

,welches bei verhältnismäßig geringem Querschnitt des

Werkstückes einsetzt , wird gewöhnlich in der Käl te ausgeführt , wobeider Drah t immer nach dem Passieren einer Anzah l Düsen durchAusglühen angelassen , d . i . weich gemacht werden m uß

,da er durch

die mechanische Behandlung sehr bald hart w ird . Es is t klar,daß

die Erfinder,a l s es sich darum handel te

,Drähte aus Osmium

,Tantal

,

Wolfram und anderen Metallen für G l uh lam penzw ecke herzus tellen,

in erster Linie daran dachten,die Drähte auf mechanischem Wege

herzustellen . Der hohe Schmelzpunkt,die erforderl iche Reinhei t

und leichte Oxydat ionsfah igkei t dieser Metalle erl aubten es nicht ,größere homogene Werkstücke aus diesen Metallen herzus tellen . Manwar höchstens in der Lage

,kleine Klumpen aus diesen Metallen zu

erschmelzen oder dünne S täbchen zu sin tern,welche j edoch

,m it

Ausnahme von Tantal,bei gewöhnlicher Temperatur zu spröde waren

,

um irgend eine mechanische Behandlung zu vertragen . So sagtauch A u e r v o n W e l s b a c h zu Beginn seiner Patentschrift

(D . R . P .

„Die Herstellung absolut dichter Drähte oder

Fäden aus Osmium war ni cht möglich,da das nur in den höchsten

Temperaturen schmelzbare Osmium sich als Regulus in keinerleiWeise

,weder durch Ziehen noch durch Walzen

,infolge seiner großen

Sprödigkeit bearbeiten läßt . “ Der Erfinder mußte al so einen Umwegwählen

,um zu Drähten aus diesem Metall zu gelangen . Beim

Wolfram verhiel t sich die Sache völ lig analog . Auch dieses Metall,

durch Sinterung oder Schmelzen erhal ten,war bei gewöhnlicher

Temperatur ganz Spröde und ließ eine mechanische Behandlung nich tzu . Wohl wußte m an

,daß dieses Metal l bei dunkler Rotglut weich

wird,sich schm ieden und schweißen läßt (M o i s s a n ,

Der e lektrischeOfen ,

1 900 ,S . m an zweifel te auch nicht an der Möglichkei t ,

Wol fram d räh te durch Walzen und Ziehen in ‚der Wärme hers tel len

zu können . Da aber in der Technik Apparate und Vorrichtungennicht bekannt waren

,mit denen es möglich gewesen wäre

,Werk

stücke von v erh äl tnism aßig kleiner Dimension , wie solche aus Wo l framnur erhältlich waren

,bei Rotglut au f Drah t zu verarbeiten , so war

e s nötig,solche Apparate selbs t zu konstruieren

,eine Aufgabe

,vor

der so mancher Z iehereifachmann zurückschrecken würde,nicht nur

d ie Erfinder , denen meistens al s Chemiker die Technik des Ziehensan sich nicht sehr geläufig war . Diese Verhäl tnisse spiegeln sichsehr gu t in den Worten von Dr . H . K u 2e l wieder (D . R . P .

„Dem Ausziehen so spröder und hochschmelzender Metalle zu allerfeinsten Drähten

,w i e s1e für die Hers tell ung von Glühkörpern einzig

und allein in Betracht kommen , s tehen die größten technischenS chwierigkeiten im Wege . Diese Metalle werden ers t bei hoherHitze für dieses Verfahren geschmeidig genug

,und die Bauart der

Vorrichtungen fu r diesen Prozeß wird überdies noch durch den notwendigen Ausschluß der Luft weiter kompliziert . “ Die ersten Bes trebungen

,ein praktisches Wol framzieh v erfah ren auszuarbeiten

,

waren darauf gerichtet,Verfahren zu finden

,nach welchen sich aus

Wolfram durch mechanische Behandlung bei gewöhnlicher Temperatur Draht hers tel len ließe .

Die Firma S i e m e n s H a l s k e in Berlin hatte bereits eins olches Verfahren für das Tantal ausgearbeitet

,und es is t deshalb

l eich t begreiflich,d aß diese Firma bes trebt war

,ein ähnliches Ver

fahren auch für das Wolfram auszuarbeiten,in sbesondere als die

F irma wegen der hohen Ökonomie und anderer Vorteile der \Volframlampe in dieser für die Tantal lam pe eine gefahrvolle Konkurrentine rbl icken und deshalb selbs t rechtzeitig nach brauchbaren Wolframpatenten Umschau hal ten mußte . Die Vermutung

,daß man durch das

S chmelzen vonWolfram im elek trischen V akuum l ich tbogenofen ,äh nlich

wie beim Tantal,einen duktilen

,bei gewöhnlicher Temperatur be

a rbeitbaren Metal l regu l us'

erhalten kann,h at sich nicht bestätigt .

S owohl das Verfahren (D . R . P . 1 69 92 8 vom 30 . Juli nachw elchem Reguli aus geschmolzenem Wolfram ,

als auch das Wolframz ieh v erfah ren

,nach welchem nur gesintertes Wolfram (engl . Pat . 3 1 74 ,

1 907) durch mechanische Behandlung bei gewöhnlicher Temperatur sichz u Draht verarbeiten las sen sol l

,h aben sich praktisch nich t bewährt

,d a

d ie analog dem Tantal hergestel lten Wo l framkö rper spröde und hartb l ieben und eine mechanische Behandlung bei gewöhnlicher Temperatur nicht vertragen konnten . Die Firma S i e m e n s H a l s k e

schlug nun einen anderen Weg ein,um durch Ziehen zum Wolfram

d raht zu gelangen . So versuch t die Firma (D . R . P . 1 8 1 050 vom1 6 . November auf einen Tantal drah t Wo l frammetal l aus gee igneten chemischen Verbindungen niederzuschlagen und diesesG ebilde zu dünnen Drähten auszuziehen . Nach einem anderenPatent (D . R . P . 1 73 1 34) wird an Stelle des Tant al drah tes ein Eisen

draht verwendet,welcher in einer Atmosphäre vonWol fram ch loriden

und Wasserstoff,ähnl ich dem Verfahren von J u s t und H an am an

,

mit Wol framm etal l überzogen wird . Nachdem auf diese Weise eingenügend dicker Niederschlag aus Wolfram erzeugt wurde , sollteder Draht einem Z ieh prozeß unterworfen und zum Schluß das Eisendurch Erhitzen auf Weißglut aus dem Draht vol ls tändig entferntwerden . Nach einem anderen

,auch von S i e m e n s H a l s k e

s tammenden Verfahren (D . R . P . 1 97 382 vom 1 7 . März 1 906 ,und

2 06 142 vom 1 2 . Februar 1 908) soll m an au f mechanischem Wegezu Drähten au s Wolfram dadurch gelangen

,daß man in ein Rohr

aus duk tilem Metal l Wol fram pul v er h ineinp reß t , alle Reste von Luftdurch Evakuieren ‚ entfernt und die Roh renden auch im Vakuumzuschm ilzt . Hi erauf wird das mit Wol frampu l ver gefüll te Rohr ingewöhnlicher Weise zu einem feinen Draht ausgezogen

,die Hülle

in Säuren w eggel ö st , wobei schließlich das Wolfram in Form einesDrahtes zurückbleibt . Da reines Wol fram bei dieser Behandlungkeinen festen Draht lieferte

,schlägt die Firma S i e m e n s H a l s k e

vor (D . R . P . 2 50 1 1 3 vom 1 2 . Dezember dem Wol frampu lv er

1 0 bis 15 eines dukti len Metalles,wie Silber

,Kupfer

,Nickel

,

Gold oder Platin,auf galvanischem oder chemischen Wege durch

Bildung eines Überzuges auf den einzelnen Teilchen zuzuse tzen .

Schließlich wird auch noch vorgeschlagen (D . R . P . 1 94 682 vom

4 . November das Rohr beim Walzen derart zu erhi tzen,daß

im Inneren desselben aus dem Gemisch eine Wo l fram legierung ents teht . Nach beendetem Z iehprozeß wird die Hülle durch Säurenentfernt und ein Draht

,aus einerWol fram legierung bes tehend , bleibt

zurück . Dieser wird nun durch e lektrischen Strom im Vakuumoder einer inerten A tmosph are auf hohe Weißglu t erhitzt , wobei dieFremdmetal le herausdes til lieren und ein fester

,gesinterter Draht aus

reinem Wolfram zurückbleibt . Alle die bisher angeführten Verfahrensind nur von geringer praktischer Bedeutung .

Diese Versuche aber führten di e Firm a S i e m e n s H a l s k e

zu einer Erfindung,die für die G lüh lam penindus t rie viel leicht von

der größten Bedeutung geworden ware,hätte man nich t inzwischen

auf anderemWege die Dukt il isierung des Wol fram s erreicht . S i e m e n sH a l s k e entdeckten die Tatsache

,daß eine Wol fram l egierung mit

geringem Prozentsatz von Nickel hervorragend duktil is t und sichbei gewöhnlicher Temperatur zu den feinsten Drahten ausziehen l äß t .Das in den Patenten (D . R . P . 2 33 885 vom 2 7 . September 1 907 und2 32 2 60 vom 8 . Juli 1 908) niedergelegte Verfahren versprach dengröß ten Erfolg . Danach wird ein Nickelw ol frama t mit Wolfram

60

pulver oder Wol fram t rioxyd mit Nickeloxyd in dem Verhaltnis vermengt

,daß nach der Reduktion des Gemisches dieses ungefähr aus

90 Wolfram und 1 0 Nickel bes teht . Die Reduktion desGemisches wird im Wasserstoffstrome mit besonderer Sorgfal t ausgeführt . Das reduzierte Nickelw ol frampu l v er wird durch Pressenmit oder ohne Zusatz eines flüchtigen Bindemittel s zu einem Stäbchengeformt

,welches in einem elek trischen Widerstandsofen zuers t bei

etwa 1 4000 C 6 Minuten lang v orgesintert und dann bei etwa

1 51 00 C zu einem festen Stäbchen fert iggesintert wird . Das schöne ,

blanke und völlig biegsame S täbchen wird nun einem Walz undZ iehprozeß unterworfen und zu einem beliebig dünnen Draht au sgezogen . Natürlich muß man den Draht während des Z iehprozessesöfter ausglühen

,d a er sons t durch die mechanische Behandlung zu

hart wird und beim Ziehen reißen könnte . Der fertige Nickelw o l fram

draht wird nun °

auf ein Lampengestel l , welches dem bei Tantall ampen benutzten ähnlich is t

,gewickel t und im Vakuum hoch erhitzt .

Hierbei verdampft das gesamte Nickel aus dem Draht , welcher sichs tark zusammenzieht und sintert . Der Nickelbesch l ag (der auchWolfram undWol framoxyde enthält) , welcher den G l asstengel bedeck tund leich t Kurzschluß verursachen könnte

,wird mit einer wässerigen

Lösung von Salpe tersäure —Phosphorsäure oder Chromsäure-Phosphorsäure w eggel ö st (D . R . P . 2 38 756 vom 1 8 . Juni Das Lampenges tell

,auf welchem sich nun ein Leuchtkörper aus reinem Wolfram

befindet,kann in eine Glasglocke eingeschmolzen und die Glühl ampe

in gewöhnlicher Weise fertiggestel l t werden . Man ersieht ohneweiteres die großen Vorteile einer Fabrikation nach dem Nickelw ol fram v erfah ren gegenüber dem gewöhnl ichen Spritzverfahren . Mankann aus einem Nickelw ol fram s täbchen hunderte Meter biegsamenDrahtes herstellen

,auf einer kleinen Spule unterbringen und nach

Bedarf denselben ohne Bruch auf Lampengestel le aufwickeln . DasAustreiben des Nickels

,welches an j eder Lampe vorgenommen

werden muß,kann wohl als eine Formierung bezeichne t werden ;

die Operation is t j edoch bei weitem nich t so umständlich wie dasgewöhnliche Formieren . Die Firma S i e m e n s H a l s k e hat auchtatsächlich nach dem Nickelw ol fram v erfah ren ihre Wo tanl ampe ingrößerem Maßstäbe fabriziert . Dem Nickelw ol framv erfah ren hafte tenaber auch einige wichtige Nachteile an . So konnte man z . B . Hochkerzenlampen mit mäßig dicken Wol framdräh ten nach diesem Verfahren kaum gut hers tel len

,da das Nickel aus den dicken Drähten

beim Formieren nicht restlos verj agt werden konnte und erst allmählichwährend des Brennens der Lampe herausdestill ierte und die Lampe

6 1

schw arz te . Diesem Übels tände wurde dadurch zu begegnen versucht,

daß m an dicke N ickelw ol framd räh te durch V erseilen einer größerenAnzahl dünner Drähte herstel l te . Das Austreiben des H il fsmet al l s

aus solchen Gebilden ließ sich ebenso volls tändig w ie bei dünnenDrähten durchführen (D . R . P . 2 42 Dieses Verfahren war natürl ich nicht sehr ökonomisch , d a m an

,von dicken Drähten ausgehend

,

durch einen langwierigen Z ieh p rozeß zu dünnen Drähten gelangenmußte

,um sie schließlich in dicke zu vereinen . Außerdem hatten

solche dicken Drähte keine glatte Oberfläche und strahlten deshalbschwärzer

,also unökonomischer als die gewöhnlichen glatt en Drähte .

Die merkwürdige Tatsache,daß das Wolfram mit einem kleinen

Prozentgehal t Nicke l eine bei gewöhnlicher Temperatur so zähe unddehnbare Legierung bilde t

,is t theoretisch noch nich t aufgeklärt . Man

könnte zur Erklärung dieser Erscheinung annehmen,daß das Nickel

etwa die das Wolfram spröde machenden Verunreinigungen in sichaufnimmt und dadurch das Wolfram duktil macht . Dagegen sprichtdie merkwürdige Tatsache

,daß es gelingt

,aus einem bereits dukti len

Nickelw ol framd rah t fast den größten Teil de s Nickels zu verj agen,

ohne daß dieser dabei seine Biegsamkeit verlieren würde . Die Mengedes Nickels

,welche in einem solchen noch duktilen Draht zurück

bleiben m uß,damit seine Dukti li tät erhalten bleibt

,liegt weit unter

halb der Grenze,von welcher umgekehrt ein Zusatz von Nickel dem

Wolfram die Duktilität zu verleihen beginnt . Diese merkwürdigeTatsache könnte man vielleich t mit allem Vorbehal t auf di eWeise erklären

,daß man annimmt , daß das Nickel bei der Reduk

tion und Sinterung des Nickelw ol fram s im Wasserstoff die Rolleeines Wasserstoffüberträgers übernimmt

,wodurch eine vol l ständige

Reduktion des Wolframs gelingt . Es konnte möglich sein,daß die

Sprödigkeit des Wolframs auf einen sehr geringen Gehalt von Sauerstoff zurückzuführen ist . Es sind mehrere Beisp iele au s der allgemeinen Metallurgi e bekannt

,nach welchen Metalle durch einen

minimalen Sauers toffgehal t spröde werden . Demnach wäre viel leichtdem Nickel die Rolle eines Redukt ionskat alysators zuzuschreiben .

Nich t uninteressant ist die Tatsache,daß die Duktilität des Nickel

wolframs und die Möglichkeit,aus dieser Legi erung auf mecha

nisch em Wege Draht herzus tellen,bereits früher in einem Patent

von F . K u s c h en i t z in Wien (österr . Pat . 2 4 860 vom 6 . Märzwenn auch imp l izite

,zum Ausdruck gebracht wurde . In diesem

Patent wird vorgeschl agen,einen Draht au s Chrom ,

Molybdän,

Wo lfram,Uran

,Kobal t und Nickel

,oder au s Legierungen dieser

Metalle also auch N ickelw o l fram durch Ziehen und Walzen

62

h erzus tellen . Wiewohl dieses Patent al s neuheitssch ad l ich fur das

Nickelw ol frampatent zu betrachten wäre , is t es trotzdem nicht möglich ,deshalb d em ganzen Nickel w ol frampatent , welches zweifellos eingeis treiches Verfahren darstell t

,die Original i tät abzusprechen .

Eine andere Methode zur Herstellung von Wolframdraht nachdem

. H il fsm etal l v erfah ren wurde von der Firma B e r gm a n n -Elekt rizi tätsgesel l sch aft in Berlin beschrieben (D . R . P . DieFirma geht zur Herstellung zusammehh ängender Massen ausWolframvon dessen Legierungen mit leich t v erdamp fbaren Metallen , z . B .

Antimon aus,aus welchen sich nach erfolgter Sin terung das Hilfs

m etal l sehr leicht und vollständig vertreiben läßt . Da aber schonbei den Temperaturen der Sinterung das H il fsm etal l einen betrachtlichen Dampfdruck besitzt

,so i s t es nötig

,die Formierung bezw .

das Schmelzen in einer den Dampf des H i l fsm etal les enthaltendenAtmosphäre auszuführen . Die Legierungen

,welche sich die B e r g

m an n -Elektrizitätsgesel lschaft geschützt hat,dürften wohl kaum

einen wesentlichen Dukt il i tätsgrad besitzen und sind in dieser Beziehung nich t mit dem Nickelw o l fram vergleichbar . Der Vorteil

,den

sich die Firma aus ihrem Verfahren versprich t , ist der , daß man aufdiesem Wege bei viel tieferen Temperaturen zu zusammenhängendenMassen aus Wolfram gelangen kann , welche m an in weiterer Liniein der Wärme in bekannter Weise zu Wolframdrah t verarbeitenkönnte .

Während man in Europa bestreb t war,ein Wol fram zieh ver

fahren_ auszuarbei ten ,

nach welchem das Walzen und Ziehen beigewöhnlicher Temperatur erfolgen könnte

,und deshalb

,da das reine

Wolfram bei gewöhnlicher Temperatur spröde war,genötigt war

,

Wol framl egierungen zu benutzen , h at die General Electric Company inAmerika gewagt

,das Problem des Wol fram zieh ens in der Wärme au f

zugreifen . Es gehörte viel Mut und Ausdauer dazu,um ein solches

Verfahren auszuarbeiten,insbesondere

,al s man anfangs darauf gefaßt

sein muß te,d aß auch das Endprodukt

,der feine Draht

,bei gew ö hn

l icher Temperatur spröde sein wird . Für die langwierigen Versuchesahen sich aber dafür die Erfinder zum Schluß weitaus mehr belohntals sie sich selbst erhofft hatten . Wir wollen nun die Arbeiten derGeneral Electric Company (G . E . welche zur Duk t il isierung desWolframs führten

,näher betrachten . Die G .E. C . in Amerika hat

durch die British Thomson Houston Co . in England zwei Patente angemeldet und auch erhal ten (engl . Pat . 2 1 51 3 ,

1 906 ,und 1 6530 ,

au s welchen m an den Verlauf der Arbeiten leich t ersehenkann . Z u Beginn der Patentbeschreibung versuch t die Firma zu

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G elegenhei t haben ,dieselbe Apparatur in vervollkommneter Form

kennen zu lernen . Es sei hier noch zum Schluß erwähnt , daß es

d er G . E . C . in Deutschland und Österreich nich t gelungen ist,

ähnliche Patente zu erlangen ; zum Teil aus guten Grunden,da das

Ziehen von Wolfram in der Wärme ein allgemein bekanntes Problemwar

,und die Methoden

,nach welchen ein solches Verfahren aus

g eführt werden könnte , durch die Theorie und Erfahrung bereitsvorgeschrieben waren . Trotzdem h at s ich die G . E . C . ein großesVerdiens t erw orben

,indem sie es wagte

,die Ausarbei tung dieses

in rein mechanischer Hinsich t sehr schwierigen Verfahrens aufzunehmen .

Ers t im Jahre 1 909 meldete die G .E. C . durch die British ThomsonHouston Co . in Eng land ein Patent an (engl . Pat . 2 3 499 , inwelchem die Gesell schaft zum erstenmal über die Duk t il isierung des

Wolframs auf mechanischem Wege berichte t . Das Patent hat begreifl icherw eise eine Umwälzung in der G lüh lam penindustrie hervor

g erufen . Wir wol len deshalb das in dem Patent beschriebene Verfahren eingehend besprechen . Das Wol fram zieh v erfah ren zerfäll t info lgende Arbeitsabschnitte : 1 . Herstel lung des Metallpulvers

,2 . Pressen

u nd V orsinterung der Stäbe , 3 . Sinterung, 4 . Hämmern und Walzen ,

5 . Ziehen .

Die Hers tell ung des Wo l frampu l v ers geschieht mit besondererSorgfal t . ReinsteWol fram säure wird in Sch amo t tet iegeln S tundenau f e twa 1 350

0 bis 1 4000 C erhitzt . Dadurch erreich t man , daß

d ie Säure zu grobem kris tal l inischen Pu lver zusammensintert,welches

s ich besonders gu t reduzieren läß t und grobkörniges Metal l liefert .Zur Reduktion werden H e r a e u s -Pl a t inband ö fen verwendet . Derzur Reduktion benutzte Wassers toff wird sorgfäl t igs t von allen SpurenWasserdampf und Sauers toff befreit . Die Wol fram säu re wird in einu nglasiertes Porzel lanrohr eingefüll t und durch Schaffung eines feinenKanals für den freien Durchzug des Wasserstoffs durch die Wolframs äurefü l lung gesorgt . Das mit der Wol fram säure gefü l lte Rohr wirdnun möglichs t rasch au f etwa 1 2 50 bis 1 300

0 C erhitzt und dieWol fram säure erschöpfend reduziert . Nach beendeter Reduktionl äßt man den Ofen abkühlen und schaufel t das Metal l aus dem Rohrh eraus . Das Wol framm etal l bildet

,auf solche Art dargestel l t

,ein

h ellgraues , grobkris tal lines , schweres Pulver , welches sich verhältnismäßig noch am besten zu Stäben pressen laß t .

Das Pressen des Wol frampu lv ers zu viereckigen ,etwa 2 0 cm

l angen Stäben geschieht in besonderen S tahlformen,deren Seiten

und S tirnwände sich leicht nach dem Pressen auseinandernehmen

65

lassen,so daß der gepreßte S tab , welcher noch sehr brüchig ist ,

vorsichtig bloßgelegt werden kann . Fig . 2 1 zeigt die Skizze einervon der Brei tseite gesehenen Preßform . Fig . 2 2 s tell t ein Preßw erk

zeug System W . G l a d i t z vor . Das Pressen geschieht in der Weise,

daß in die mit entsprechender Menge Wol frampu l v er beschi ckte Preßform ein genau geschli ffener S tahls tempel durch eine hydraulischePresse unter hohem Druck eingeführt wird . Der anzuwendendePreßdru ck richte t sich sehr nach derBeschaffenheit des Wol frampu l v ers .

Ein zu niederer Druck l iefert S täbe,

die außerordentlich leicht wieder zuPulver zerfal len .

‚Zu hoher Druck

hingegen liefert oft S tahe mit Längsrissen

,welche vornehmlich dadurch

entstehen,daß die massiven Seiten

wände der Preßform infolge des außerF l g . 2 1 . Preßform f 11r Wol fram stabe .

ordentlich hohen Preßdruckes sich einwenig auseinanderbiegen und nach dem Aufhören des Druckes indie ursprüngliche Lage zurückkehren . Is t der Wol fram stab ri chtiggepreßt

,so w ird er auf flache Schiffchen aus schwer schmelzbarem

Metall gelegt und der V orsinterung unterworfen . Die V orsinterung

Fig. 2 2 . Preßw erkzeug für Wo l fram stäb e,System W . G l a d i t z .

geschieh t im Wassers toffs trom bei etwa 1 2 00 bis 1 2 50 0 C in Platinh andöfen und bezweckt eine Verfestigung und weitere Reduktionder Stäbe . Nach der V orsinterung sind die S täbe derart hart , daß mandieselben ohne Bruchgefahr in die K lemmen des Sinterapp arat es

einspannen kann .

Das Sintern oder Formieren der S t abe geschieht in einembesonderen Form ierapparat . Ein solcher Apparat ist von O . R u f f

( „Zeitschr . f . angew . Chem .

“1 9 1 2 ,

S . 1 889 ) und von R ob er t P a l m e r

(canad . Pat . 1 34 946 vom 1 5. August 1 9 1 1 ) beschrieben . Der Formierapparat besteht aus einem massiven

,mit Wasser gekühlten Zylinder

,

M ü l l e r,Metal l d rah t l amp en. 5

welcher auf einem Untersatz aus Metal l ruh t . Der untere Rand desZylinders ist auf den Untersatz genau eingeschliffen und bilde t , miteinem konsis tenten Fe t t eingeschmiert , einen völ lig gasdichten Verschluß . Ein ebenso dichter Abschluß , wenn auch nicht so hygienisch ,läßt sich durch eine im Untersatz befindliche

,mit Quecksilber ge

fül l te Rinne,in welche der untere Teil des Zylinders hineinragt ,

erzielen . In dem Metallzylinder befinden sich zwei wassergekühltevoneinander elektrisch isolierte Klemmen , von denen die oberegewöhnlich fixiert

,die untere aber beweglich angeordnet wird . Diese

Anordnung muß deshalb getroffen werden,weil der Wol fram stab

,

welcher mit seinen Enden an die beiden Klemmen angeschlossenwird

,beim Vorgang des Sinterns sich stark verkürzt und deshalb

bei einer stabilen Anordnung beider Klemmen aus einer derbeiden sons t herausgerissen würde . Die beweglich e untere Klemmewird entweder nach dem Vorschlag von P a l m e r schwimmend ineinem Quecksilberbassin untergebracht (siehe Fig . durch welchesauch der elektrische Strom zugeführt werden kann

,oder an einer

s tarken Metallfeder,die gleichzeit ig als Stromleitung dient , befestigt .

An die obere und untere Klemme werden die Pole eines 15 bis

2 0 KW.-Wech sel st rom transform a tors mit etwa 15 Volt Sekundär

spannung angeschlossen . Der Form ierzyl inder besitzt zwei Ansätzefür den Eintritt und Austritt des Wassers toffs

,welcher während des

Form 1erprozesses den Zylinder durchströmt . Man kann auch s tat tWasserstoff Form iergas benutzen ,

welches aus einem Gemisch vone twa 80 Sticks toff und 2 0 Wassers toff bes teh t . Durch Einschal tung des elektrischen S tromes wird der S tab allmählich aufhohe Glut gebracht und gesintert . Die höchs te vorteilhafte Form iertemperatur wird gewöhnlich empirisch ermittel t

,indem man entweder

die Temperatur auf optischem Wege vermittels t eines Pyrometersfeststell t

,oder die S tromstärke bes timmt

,bei welcher ein Stab von

bestimmten Dimensionen gerade durch schm ilzt,die sogen . Durch

schmel zs tromstärke,und nach dieser , durch Abzug eines bestimmten

Prozent teiles,die höchst zulässige Form iers trom s tärke rich te t . Die

Formierung der S täbe wird bei möglichs t hoher Temperatur ausgeführt . Es scheint sogar

,daß dabei die Wol fram st äbe oft im Innern

bereits schmelzen,während die Oberfläche infolge der Abkühlung

durch Wärmekonvektion und S trahlung noch fes t b leibt . Es istauch leicht begreiflich

,daß bei der Erhitzung auf so hohe Temperatur

die Sinterung des Wol fram stabes so vol lständig wird,daß dessen

Aussehen und Beschaffenheit sich von der des geschmolzenen\Nol fram s kaum unterscheide t . Die Sinterungsfäh igkeit der gepreß ten

Metallpulver,auch weit unterhalb der Schmelztemperatur derselben

,

is t eine seit langem bek annte Tatsache . Es is t durchaus nicht nö t ig,

etwa anzunehmen,daß der von der G . E . C . empfohlene Kohlen

zusatz zum Wol frampu lv er (e twa 1 den Zweck verfolgt,durch

Fig. 23 . Form ierapp arat für Wol fram s täbe .

5 Z y linder, h é Klemmen , w Wol fram s tab, q Quecksfl h erw anne

,s Sch au loch .

intermediäre Bildung des leich ter schmelzenden Karbid s den Sinterungsgrad der S täbe zu erhöhen (O t t o R u f f Über die Darstell ungstreckbaren Wolframs

, „Zeitschr . f . angew . Chemie “

,Bd . 2 5, 1 9 1 2 ,

S . Die Sinterung von Stäben aus ganz reinem Wolfram läß tsich auf j eden beliebigen Grad durch einfaches Erhitzen bewirken .

Der Koh lenstoffzusatz,welchen die G . E . C . empfiehlt

,w ird vi elmehr

den Zweck verfolgen,welchen die Gesellschaft auch tatsächl ich

53

68

angib t,und zwar die v ol lst andige Reduktion des Wolframs . Die

Gegenwart von geringsten Spuren von Sauerstoff is t für die Duk

t il i tät des Wolframs v ongroßem Nachteil . Wird nun die Reduktionder relativ dicken S täbe lediglich durch die Formierung in reduzierenden Atmosphären bewirkt

,so is t zu befürchten

,daß diese auch

bei l anger F0rm ierdauer nicht vol lständig verläuft . Bei Gegenwartvon geringen Mengen Kohlenstoff is t es zu erwarten

,daß die

Reduktion in der ganzen Masse vor sich geh t und dadurch die Entfernung der letzten Spuren von Sauers toff viel leich ter gelingt . Diegesinterten Wol fram stäbe sind bei Zimmertemperatur spröde undhart . Eine mechanische Behandlung durch Hämmern , Walzen oderZiehen

,die zu dauernder Form v eränderung desWo l fram stabes fuhren

könnte,l äß t sich bei gewöhnlicher Temperatur nich t ausführen . In

der Wärme hingegen wird das Wolfram sehr weich und verträgt j edemechanische Behandlung und Formv eränderung . Die mechanischenOperationen werden deshalb alle in der Wärme ausgeführt . Dieetwa 1 0 mm im Quadrat dicken und 2 0 cm langen S täbe werdenzuers t dem H ammerp rozeß unterworfen , welcher mit Hilfe der Hämmermaschine ( „ swaging machine

“

) ausgefuh r t wird .

Die H ämmerm asch ine w ar in Europa bis vor kurzem fas t ganzlich unbekannt und feierte ers t ihren siegreichen Einzug zusammenmit dem Wol fram zieh v erfah ren der G .E. C . In Amerika war dabeimerkwürdigerweise die Maschine seit 2 0 Jahren bereits allgemeinbekannt und verwendet . Erfunden wurde diese Maschine vonW . H . D ay t o n (amerik . Pat . 3 76 1 44 vom 1 0 . Januar 1 888 ; 515576 ,

Damit die Eignung und Bedeutung dieser Maschine für dasWol fram ziehv erfah ren recht vers tändlich wird

,is t es nötig

,die Bauart

und Wirkungsweise dieser interessanten Maschine,die sicher noch

j etzt außerhalb der Fachkreise in Europa recht wenig bekannt seindürfte

,näher zu beschreiben (Fig . Eine durchbohrte

,vorn zu

einem zylindrischen Kopf B verbreiterte Achse A besitzt in derMitte des verbrei terten Teiles eine Aussparung

,in der sich j e zwei

S tah lbl ö ckch en,Hämmer d und Backen 6 genannt

,befinden . Die

Hämmer sind an der Außenseite abgerundet und stehen aus derAussparung , in der sie sich befinden , ein wenig hervor . Sie sindnach innen und außen innerhalb eines kleinen Spielraumes , den derim Schlitz g befindliche Führungss tift f zuläß t , beweglich . Die zweiS tah lbacken 6

,welche zwi schen den Hämmern den Rest der Aus

sparung ausfüllen , besitzen in der Mitte , in der Verlängerung derAch senboh rung , eine von beiden Seiten komisch verlaufende Auskehlung 11

,welche in der Mitte zylindrisch wird . Der mittlere Teil

stel l t das Profil des zu h ämmem den Stabes dar . Die Stahlachseruh t drehbar in einem Lager und der verbreiterte Teil der Achsemit den Hämmern und Backen steckt in einem innen genauzylindrisch gesch liffenen

,gehärteten Stahlkopf le. Zw ischen dem

Ach senkop f und den Wänden des Stahlkopfes befindet sich ein freibeweglicher Rollenkranz 5 mit beweglichen

,auf gleichen Durchmesser

genau gesch liffenen Stahlrollen r,die aus dem Kranz

,in dem sie

s tecken,beiderseits

,d i . gegen die Wand des Stahlkopfes und des

Ach senkop fes , hervors tehen . Die Stahlachse wird an der im hinterenTeile befindlichen Ri emenscheibe j angetrieben . Dreh t sich nun di e

Fig. 2 4. H ämmermasch ine von D a y t o n . V Quersch n i tt, L Längsschn itt .

Achse,so fl iegen infolge der Zentrifugalkraft die Hammer und die

Backen,soweit es die ‘

Füh rungssti fte f zulassen , n ach außen , wodurchder Raum zwischen den Backen etwas größer wird

,so daß m an

nun zwischen diese etwas stärkere Stäbe,al s dem Backenp rofil h

entspricht , hineinführen kann . Im nächsten Augenblick fahren diebeiden Hämmer mit den hervorstehenden

,abgerundeten Seiten gleich

zeitig an den korrespondierenden S t ahlrollen vorbei und werdengegen die Mitte geschleudert

,wodurch die Backen zusammenschlagen

und die eingeführten e twas dickeren Stäbe auf das Backenprofilh erunterh ämmern . Bei einer Achsendrehung wiederholt sich der Vorgang etwa zehnmal

,so daß bei einer mäßigen Umlaufgeschwindigkeit

von 600 Touren 6000 Schläge in der Minute gleichmäßig um den indie Maschine eingeführten Stab herum ausgeführt werden . Wurdeder Metall s tab auf diese Weise durch die H ämmerm asch ine in seiner

ganzen Länge auf das Backenp rofil heruntergeh ammert,so werden

die H ämmerbacken gegen ein anderes Paar von kleinerem Profil ausgewechsel t und der H ämmerv organg wiederhol t . Auf diese Weisegelingt es in kurzer Zeit , einen fingerdicken S tab zu einem Drahtvon kaum 1 mm Durchmesser h erunterzuhämmern . Eine etwas andereKons truktion besitzt die H ämm ermasch ine von L a n g e l l i e r (engl .Pat . 1 2 766 , Bei dieser Maschine fehl t der bewegliche Rollenkranz und die Rollen befinden sich in passenden Versenkungen desmassiven Zylinderkopfes . Sie s tehen aus der inneren Zylinderflächeein wenig hervor und schlagen an die vorbeifliegenden S tah l h ämmer.

Die S tah l hämmer selbst bes teh en nich t wie bei der H ämmermasch ine

von D a y t o n auseinem massivenStahlstück

,sondern

au s zwei gel enkart igverbundenen S tahlkugeln

,welche durch

eine einfache Vorrichtung derartgegeneinander verstell t werden können

,

daß d ie Breite desGelenkh ammers verschieden groß gemacht werden kann .

Dadurch wird erreicht

,daß der zwischen den H ämmerbacken entstehende Schli tz

auch wahrend des Arbeitens der Maschine verschieden groß ges tell t

Fig. 25. Außenansicht e iner H ämmermasch ine .

werden kann,wodurch man mit einem und demselben Backenpaar

größere Profil anderungen des zu hämmernden Werkstücks bewirkenkann

,al s mit den immer nur fur eine H ämmerstu fe bes timmten Backen

der D a y t o n - H ämmermasch ine. Es ergibt sich deshalb bei derBenutzung der L a n g e l l i e r -H ämmermasch ine eine wesentlich geringere Zahl der nötigen H ämmerbacken

,sowie ein flot teres Arbeiten

infolge der Vermeidung des allzu often Auswechselns der Backen .

Fig . 2 5 s tel l t eine von A rn o L o o s e in Chemnitz , Sachsen , fabri zierteH ämmermasch ine dar . Eine andere Type der H ämmerm asch ine

,von

F r . W . G l a d i t z,Berlin -Treptow

,vertrieben

,s tel l t Fig . 2 6 dar .

Die Behandlung der Werkstücke mit der H ämmermasch ine ist eineaußerordentlich gleichmäßige

,wie es eben aus der Wirkungsweise

der Maschine hervorgeht . Heiß eingeführte S täbe werden durch die

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wird . Man kann auch leich t die ganze beschriebene Operation ineiner vor Oxydation schü tzenden Atmosphäre ausführen

,indem man

einfach auch durch die H ämmermasch ine Form iergas oder Wasserstoff leitet . Diese Vorsich tsmaßregel is t j edoch kaum notwendig

,

da die Oxydation bei den verhältnismäßig dicken S täben und denin Betrach t kommenden Temperaturen nu r an der Oberfläche vorsich geht und nur in sehr geringe Tiefen eindringt . Allerdings tri t tinfolge der Oxydation der Oberflächenschichten des Werkstücks ofteine wesentliche Erhärtung und Sprödigkei t im Laufe der Verarbeitung ein . Wohl wäre es prinzipiel l möglich

,durch Wieder

holung der Reduktion bei sehr hohen Temperaturen die Oxydationrückgängig zu machen . Durch die hohe Erhitzung würde aber auchgleichzeitig die durch die mechanische Bearbeitung bereits zum Teilhervorgerufene günstige Strukturveränderung des Wolframs wiederverloren gehen . Um dies zu vermeiden

,schlägt die G .E. C . (engl .

Pat . 9788 vom 4 . November 1 9 1 2 ) vor , einfach die oxydierten undverhärt eten Oberfl ächenschichten au f mechanischem oder chemischemWege zu entfernen . Das Hämmern des Wol fram drah tes wird gew ö hnl ich bis zu einem Durchmesser von e twa 1 mm fortgesetz t . Schonbei ungefähr 2 mm Durchmesser wird der Drah t biegsam und erhäl tein feinkris tallines Gefüge . Nach dem Hämmern kann der Drah tbis zu einem Durchmesser von etwa mm gewalzt werden .

Zu diesem Zwecke wird der Drah t kurz vor dem Eintritt indie Walze erhitzt

,während die Walzen selbs t kal t bleiben . Der

Draht passiert j ede Ril le zweimal,wodurch der beim ersten Durch

gang durch die Walzenri l le entstehende Grat beim zweiten Durchgang nach Verdrehung des Drahtes um 90

0 wieder niedergewalztwird . DasWalzen ist

,wie wir sehen

,bei weitem keine gleichmäßige

mechanische Behandlung und wird auch gewöhnlich überhaup t ganzausgeschal tet

,indem unmitte lbar auf das Hämmern das Ziehen des

Drahtes durch Diam ant steine erfolgt . Wi ewohl es auch Hämmermaschinen gib t

,welche eine Bearbei tung des Dr ah tes au f viel kleinere

Durchmesser ges tatten,wird mit dem Ziehen bereits von etwa 1 mm

Drahtstärke begonnen,da durch die Operation des Ziehens der

Draht noch viel schneller und gleichmäßiger sich verarbei ten läßtal s durch die H ämm erp rozed ur ,

und der Draht bei dem genanntenDurchmesser eine genügend große Zugfes tigkei t und Biegsamkeitbesitzt

,um durch Ziehen verarbeite t zu werden .

Das Ziehen geschieh t in der Wärme,trotzdem das Material

auch bei gewöhnlicher Temperatur bereits ziehbar und zähe genugis t

,da dadurch das Ziehen wesentlich erleich tert wird und eine

weitere Verbesserung der Drah tbesch affenheit s tattfindet . Die Temperatur

,welche beim Ziehen desWol framdrah tes angewendet wird , is t

mit abnehmendem Durchmesser immer tiefer . Sie beträgt 600 bis

Fig. 2 7 . Drah tgrobzug nebst Schm ier und H eizvorrichtung.

Fig. 28 . M ittel und Feinzug für Wolf ramdrah t,System W . G l a d i t z .

650 C beim Ziehen von Dräh ten von bis mm, 500

0 beiDrähten bis mm

,bei noch kleinerem Durchmesser schließlich

nur 4000 C . Die Vorrichtung zum Ziehen des Wol framdrah tes in

der Wärme is t in der Patentschrift der G . E . C . beschrieben und istvollkommen zweckentsprechend . Danach befindet sich der in der

74

u bl ichen Form in Messing gefaßte Z ieh stein in einem Z iehh a l ter undw ird durch einen kreisbogenfö rm igen Gasbrenner erhitzt (Fig .

Der Draht passie rt kurz vor dem Eingang in den Z ieh stein einzylindrisches , geschlitztes Metalls tück , welches gleichfalls durch einenG asbrenner auf die gewünschte Temperatur erhitzt wird . Das Ziehend er ganz dünnen Drähte wird m it Hilfe besonders konstruierter

Präzisionszugm asch inen

ausgeführt . Fig . 30

s tel l t eine solche Maschine

,von F r . W .

G l a d i t z,Berlin -Trep

tow,vertrieben

,dar .

Diese Maschine is t zumZiehen der al lerfeinstenWol framdräh te bis herunter zu mm geF l s ! 219.

e1gnet . Der Zug i st

m it Friktionsantrieb versehen,so daß er wahrend des Betriebes in

s einer Geschwindigkeit beliebig reguliert werden kann . Außerdemi s t eine Reibungskupplung vorgesehen

,welche sich so feinfühlig

Fig. 30 . Präzisionszugm asch ine für d ie feinsten Wol f ram d räh t e .

e instellen laß t , daß der feine Drah t bei entstehenden S törungen nich ts ofort abreiß t . Damit die Drahte in die Z ieh steine eingeführt werdenkönn en , müssen diese angespitzt werden , da die Düse , durch welche derDraht gezogen werden soll

,notwendigerweise einen kleineren Durch

m esser als der Draht besitzt . Das Anspitzen könnte wohl mit einerK arborundum scheibe gelingen

,j edoch is t diese Methode zum Anspitzen

d er s ehr dünnen,harten und außerordentlich zähen Drähte kaum gut

verwendbar . Nach vorhandenen Patenten und Anmeldungen (engl . Pat .

3 98 1 , 1 9 1 0 ,British Thomson Houston Co . ; deutsche Anm . A . 1 9 995,

1 / 7 h vom 1 4 . Januar 1 9 1 1 ,A .E. G .) werden für diesen Zweck mit

g roßem Vorteil rein chemische Methoden angewendet . Am besten

bewährt sich dafür ein Bad eines geschmolzenen , oxydi erenden Salzes ,wie Kalium oder Natri umnitrit . Beim Eintauchen eines Wolframdrahtendes in ein solches Bad tritt des sen sofortige Oxydation unddie Auflösung des gebildeten Oxydes ein ,

so daß in kürzes ter Zeitder Draht gleichmäßig angespitzt wird . Auch mit einem Kaliumund Natriumnit ra tbad läß t sich d as Anspitzen von Wol framdräh ten

bewirken . In diesem Falle muß man dem Bade Verdünnungsmittel ,wie A lkal ich lorid e oder Hydroxyde , hinzufügen ,

da das Nitrat,

wenn al lein verwendet,so s tark wirkt

,daß die Oberfl äche des

Metal ls rauh wird . In der Praxis scheint sich das Bad von geschmol zenem käuflichen Natriumni trit am besten bewährt zu haben .

Das Salzbad löst .das Wolfram so rasch auf,daß es für dünnere

Drähte nötig erscheint auch diesem Bade Verdünnungsmittel,wie

Kochsalz oder Aetznatron zuzuse tzen . Für sehr dünne Drähte kannauch konzentrierte Z yankal il ö sung ,

in welche der Draht a l s Anodefür ganz kurze Zeit eingetaucht wird

,verwendet werden . Die J u l i u s

P i n t s c h -Akt . -Ges . spi tzt Wol fram dräh te in der Weise an (D . R . P .

daß die Drahtenden in einem Bunsenbrenner einfach sohoch erhitz t werden

,bis sie sich mit Oxyd bedecken . Die Oxyd

schichten werden sodann auf mechanischem Wege entfernt und dasverjüngte Ende bloßgelegt . Diese Methode is t kaum so praktisch

,

al s die vorhin erwähnten . Das Anspitzen verläuft nicht so sauberund gleichmäßig

,auch nich t schneller als in dem Nitri tbad auße1

dem wird d as Drahtende,welches für die Oxydati on notwendiger

weise hoch erhitzt werden muß,sehr leicht spröde und brüchig

,so

daß unter Zeit und Materialverlus t wiederhol t neue Spitzen gemachtwerden müssen . Die Firma J . K r em en e z k y in Wien hat auch einPatent für An spitzen von Wol framdräh ten angemeldet (österr . Patentanmeldung A . 2 903 ,

1 9 1 2 ,vom 2 8 . Dezember Die Firma

verwendet als Ätzmittel ein Gemisch von verdünnter Sal petersäureund Fl ußsäure

,in welches die anzusp i tzenden Drahtenden ein

getauch t werden . Dasselbe Patent wurde in Deutschland vonDr . L . We i ß am 1 5. April 1 9 1 2 angemeldet (Aktenzeichen W . 39545,

K l . 48 d) .Ein besonderes V erfah ren

.zum Ansp itzen ‚

v on Wol fram dräh ten

gi bt die Westinghouse Metal l faden -Gl üh l ampenfabrik in der österr .Anmeldung 3482 vom 2 3 . April 19 1 2 an . Nach dieser Erfindungwird der anzusp itzende Wolframdraht al s Kathode in verdünnteSchwefels äure eingetaucht

,in welcher sich al s Anode eine Metall

platte befindet . Schick t m an bei dieser Anordnung einen stärkerenelektrischen S trom hindurch (etwa 2 5 bis 30 Ampere pro Quadrat

76

millimeter) , so wird das eintauchende Drahtende zum Glühen gebrachtund in kürzester Zei t zugespitzt .

Als Schmiermitte l für das Ziehen von Wolframdrah t benutzt dieG .E. C . Aquadag

,eine Suspension von ent flock tem Ach esongraph it

in Wasser,wie es überall im Handel erhältl ich ist . Der Draht

passiert ein Reservoir,in welchem sich diese Graph itschm iere befindet ;

beim Durchgang durch den geheizten Metallzylinder verdampft dasWasser aus dem Aquadag und es bilde t sich eine dünne Schichtvon feinverteil tem Graphit an der Oberfläche des Drahtes

,welche

den Draht sowohl vor der Oxydation schützt,al s auch seinen glatten

Durchgang durch den Z ieh stein bewirkt . Das Ziehen geschieht anfreier Luft

,d a bei der relativ niederen Z ieh temperatur und An

wendung der Graph itschm iere j ede Oxydation vermieden wird .

Die Verwendung der Graph it schm iere für d ie Wolframdrah tzieherei wurde auch von der Allgemeinen Elek trizitäts -Gesellschaft

(A .E. G .) in Berlin in einer Patentanmeldung (deutsche Patentanmeldung A . 2 0 83 1 vom 1 . Juli 1 9 1 1 ) genau beschrieben . Derbesondere Vorteil bei der Anwendung der Graph it schm iere ergibtsich dadurch

,daß der an die Oberfläche des zu ziehenden Wolfram

drahtes aufgetragene und dort eingebrannte äußerst fein verteil teGraphit beim Z ieh prozeß die Düse m itpassiert , während ein gew ö hnl iches Öl vor der Düse zurückbleib t und keine Schmierwirkung au s

üben kann,ganz abgesehen davon

,daß es bei den in Be tracht

kommenden Temperaturen überhaup t verbrennen würde . Bei derAnwendung des Aquadags empfiehl t die Firma einen Zusatz von etwa1 0 Ammoniumsulfid . Das Schmiermittel

,welches in der Kon

sistenz einer dünnen Salbe auf einem Baumw ol lp fropfen sich befindet ,wird auf den Vi’o l fram d rah t

,welcher den Baumw ol lpfropfen passiert ,

aufgetragen . Hierauf wird das Schmiermittel auf den Draht eingebrannt

,wobei ein glatter fes th aftender Ü eberzug ents teht . Noch

vorteilhafter scheint es zu sein,den Draht unm i ttelbar vor dem Ein

tritt in das Schmiermittel durch eine Gasflamme auf dunkle Rotglutzu erhitzen

,da das Schmiermittel beim Passieren des erhitzten

Drahte s noch besser an seine Oberfl äche fes tbäckt . Naturl ich is tes auch wünschenswert

,daß die zum gleich darauffolgenden Ziehen

des Drahtes verwendeten D iamantdüsen gut abgerundete , polierteEintritts s tellen besitzen

,wodurch der Graphit auf der Drah tober

fläche zusammengepreß t und verdichte t wird und al s glänzender,

außerordentlich fes thaftender Überzug die Düse verl äßt . Der Graphitscheint al s Schmiermittel beim Wol framdrah tziehen sich außerordent

l ich gut zu bewähren und dürfte kaum von einem anderen Schmier

7 7

mittel ubertroffen werden Es wurden trotzdem noch andere Schmiermittel zum Patent angemelde t

,welche sich angeblich ebenso gut

bewähren so llen wie die Graph it schm iere . In einer Anmeldung

(deutsche Patentanmeldung A . 2 1 037 vom 15. August 1 9 1 1 ) schlägtdie A .E. G . die Verwendung von passenden Wol framv erbindungen

in Suspensionen als Schmiermittel vor . Die Wo l framv erbindungen ,

wie das al s feines , weiches , graph itähnl ich es Pulver erhältlicheWol framsu l fid (WSQ) , oder die von P a e z (siehe S . 46) angegebenekolloidale organischeWol fram v erbind ung (H ö f/V2 C9 besitzen nebender guten Schmierwirkung die angenehme Eigenschaft

,durch Erhitzen

im Vakuum oder im Wasserstoff unter Zurücklassung von reinemWo l frampu l ver zu. zerfal len , wodurch durch das Schmiermittel keinefremden schädlichen Bestandteile in den Draht gelangen

,wie dies

bei der Verwendung von Graphit vorkommen könnte . Die DeutscheGasglühlicht -Akt . -Ges . schlägt in einem Patent (D . R . P . 2 6 1 457 vom1 3 . August 1 9 1 1 ) anorganische Schmiermittel für das Warmziehenvon Wolframdrah t vor . A l s passende Verbindungen werden Polyphosphorsäure respektive Polyborsäure bezeichnet , sowie alle solchekomplexe Verbindungen

,die keinen bestimmten Schmelzpunkt be

si tzen,

‘ sondern innerhalb weiter Temperaturgrenzen als zähe Flüssigkeiten bestehen können . Solche Verbindungen werden in beliebigerWeise au f den Draht aufgetragen

,geraten bei den zur Anwendung

kommenden Z ieh tempera turen in den zähflüssigen Zustand undkommen beim Durchziehen durch die Dusen als Schmiermittel zurGel tung . Diese anorganischen Schmiermittel könnten gegenüber derGraph it schm iere nur den Vorteil der Koh l ens tofffreiheit haben . IhreSchmierfähigkeit scheint aber sehr viel schlechter zu sein

,weshalb

auch die D . G .A . den Zusatz von Graphitpulver empfieh l t . Dadurchentfäll t natürlich der einzig noch mögliche Vorteil der Kohlenstofffreiheit . Die B e r g m a n n -Elekt rizitä ts -Akt . -Ges . in Berlin lös t ineiner Patentanmeldung (deutsche Patentanmeldung B . 6751 2 ,

Kl . 7 b ,

vom 2 3 . Mai 1 9 1 2 ) das Problem der Schmiermittel für das \Volframziehen in der Weise

,daß der Z ieh stein

,durch welchen der VVo l fram

drah t gezogen wird,sich in einem Bade heißen Oles befindet . Es

sol l dabei angeblich möglich sein,das Ziehen des Wol fram d rah tes

bei der verhältnismäßig niedrigen Temperatur von etw a 300 bis

4000 C zu bewirken

,da der Draht bei der Führung durch das heiße

1 ) V on I nteresse durfte die in der Schrift : Graphite as a lubricant,

herausgegeben v on d er Joseph D ixon Crucible C o . in Jersey,S . 59 befind

liche Angabe sein ,nach welcher

„ glänzende Resultate beim Drahtziehendurch den Zusatz v on Graphit zu d en Schmiermitteln erzielt wurden“

.

Öl in seinem ganzen Querschnitt sehr gleichmäßig erhitzt wird . Das

Heizöl oder andere bei diesen Temperaturen flü ssige,passende S toffe

,

dienen gleichzeitig al s Schmiermittel . Auch die Regulierung derZ ieh temperatur soll nach diesem Verfahren viel leichter und genauerzu ermöglichen sein

,wie bei der gewöhnlichen Erhitzung an freier

Luft mit dem Gasbrenner . Das Verfahren der B e r g m a n n -Elekt rizitats -Akt . -Ges . ist eigentlich kein gewöhnliches Schmiermittel

Fig. 3 1 . Spul Glüh u nd Oberfl äch enreinigungsap p aratfür Wol fram d räh te.

patent,es s tell t vie lmehr ein regelrechtes Wol fram zieh v erfah ren vor .

Dem Z iehv erfahren eine größere Bedeu tung zusprechen kann m an

wohl kaum . Jedenfalls s teht dieses Verfahren dem gewöhnlichenWo l framzieh v erfah ren an Eleganz und Sicherheit wei t nach .

Der Wolframdraht l äßt sich nach beschriebenem Verfahren zuäußerst dünnen Drähten

,wie solche für die G lüh l ampenindustrie

erforderlich sind,ausziehen . Man erreicht auf diese Weise bis

mm dunne Drähte . Der Draht wird nach beendetem Ziehenin einer Atmosphäre von reduzierenden Gasen auf e twa 1 000 0 Cerhitzt

,wobei er von dem Graph itüberzug sowie der ge ringen Menge

von Wol framoxyd befreit und ganz blank wird . Einen solchen sehr

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Die meis ten großen Wol fram l ampenfabri ken haben diese ungew ö hn

l ich großen Schwierigkeiten überwunden und fabrizieren bereits die1 6 kerzige 2 60 Volt -Lampe , deren Leuchtkörper ungefähr einenDurchmesser von mm besitzt .

Es fehl t natü rlich nicht an Bestrebungen,diesen Schwierig

keiten,welche sich bei dem Ziehen von solch dünnen Drähten

eins tellen,durch Anwendung anderer Methoden auszuweichen . Nahe

liegend is t es,mit chemischen resp . elektrochemischen Mitteln

relativ dicke Drähte in dünne umzuwandeln . Solche Methodenwurden bereits zum Dünnerm achen von Osm ium fäden und dernach dem Spritzverfahren herges tel l tenWol fram fäden vorgeschlagen .

Es zeigte sich aber dabei,daß die Ätzung solcher Dräh te un

g leichmäßig vor sich ging , und zwar hauptsächlich aus demGrunde

,weil die Gebilde zu grobkris tal lin waren . Die Ätzmittel

greifen an verschiedenen Stellen verschieden stark an,da die

e inzelnen Kristal le in verschiedenen Richtungen verschieden starklöslich sind . Es ents tehen deshalb aus vollkommen runden Drähtenvon gleichmaßigem Querschni tt Gebilde von durchaus ungleichemQuerschnitt mit hervors tehenden Kris tallkanten und Spitzen

,tiefen

Rissen und Furchen,also ein für Glüh l ampenzw ecke völlig unbrauch

bares Produkt . Anders scheinen j edoch die Verhäl tnisse bei demnach dem Z ieh v erfah ren herges tel l ten Wolframdrah t zu liegen . Wiea us der Patentanmeldung von O t t o K r a u s e (österr . PatentanmeldungA . 62 1 2

,1 9 1 1 , vom 1 8 . Juli 1 9 1 I ) zu entnehmen ist

,wird ein solcher

Draht durch verschiedene Ätzmitte l in durchaus gleichmäßiger Weiseangegriffen . Der Erfinder schlägt vor

,von Drähten von mm

Durchmesser,welche sich verhältnismäßig leicht hers tel len lassen

,

a uszugehen und diese durch passende Ätzmittel , chemisch odere lek trochemisch , auf den gewünschten Durchmesser abzubauen . AlsÄtzmittel werden vor allem alkalische

,oxydierende Bäder emp fohlen .

Vorzugsweise sol l s ich dafür eine verdünnte alkalische Ferrizyankal ilösung eignen . Auch andere Oxydationsmittel in alkalisch -wäßrigerLösung

,wie Persulfate

,Superoxyde

,auch Kaliumpermanganat

,so llen

s ich für den Zweck gut eignen . Der Drah t wird zweckmäßig durche in solches Ä tzbad durchgezogen

,wobei durch die Geschwindigkeit

d es Durchziehens die Ätzung und somit der zu erzielende Durchmesser bestimmt werden kann . Die gleiche Wirkung wie mit dena lkalischen Oxyda tionsbädern kann man dadurch erzielen , daß m an

d en Wolframdrah t al s Anode in ein alkalisches Bad einhängt . DerDraht wird in vielen zickzackförmigen Windungen durch das Bad

unter S trom durchgezogen . Die erziel te Querschni t tsv erm inderung

wird durch Widerstandsbestimmung an dem Draht fes tges tell t .Schließ lich läß t sich die Querschnit t sv erm ind erung der Wolframdrähte auch dadurch erzielen

,daß man die Wol framd räh te in ge

eigneten Gasatmosphären,wie z . B . Chlor

,welche den Draht an

greifen,

au f so hohe Temperatur erhi tz t , daß die entstehendenWol fram v erbindungen ,

z . B . Wo l fram ch loride,sich v erflüchtigen .

Mit diesen Methoden gelangt man nach Angaben des Erfinders zuDrähten von beliebig feinem Durchmesser

,viel feiner

,a l s man zu

solchen auf mechanischem Wege durch direktes Ziehen oder nachdem Wo l lastonv erfah ren gelangen kann . Voraussetzung ist

,daß

die Querschnit t sv erm inderung nur an solchen Wo l framdräh ten vorgenommen wird

,w elche durch andauernde Behandlung vermittels t

Pressen,Hämmern

,Walzen und Ziehen

,wie solches überhaup t bei

dem Wärm eziehv erfah ren geschi eht,ein außerordentlich feines

Kris tal lgefüge erhalten haben . Die Bedeutung der Erfindung scheintdem Verfasser ni cht überm äßig groß zu sein . Vor allem ist nochimmer

,auch bei noch so feinem Kris ta l lgefüge der Drähte , zu be

fürchten,daß bei solch s tarken Querschnit tsv erm inderungen ( 1

dieselben einen ungleichmäßigen Verlauf annehmen . Andererseitswissen wir j a

,daß es der Techni k j e tz t schon gelungen is t

,Drähte

von mm auf rein mechanischem Wege gut herzustellen . Es istauch mit Sicherheit zu erwarten

,daß die Technik des Feinziehens

und Diam antboh rens noch weitere Fortschri tte macht , so daß dieje tz t noch bestehenden Schwierigkeiten mit der Zeit immer kleinerzu werden versprechen .

Das Wol fram zieh v erfah ren der G . E . C . hat begrei flicherweisein der G lüh l ampenindustrie eine Umwälzung hervorgerufen . DieVorteile des Verfahrens liegen auf der Hand . Die große Einfachheit und Sicherheit des Verfahrens

,welches gestatte t

,den Draht auf

die billigste Weise herzustel len,sodann die völ lig gleichmäß ige Be

sch affenheit und die hervorragende , lange ersehnte Biegsamkeit desWol framdrah tes

,welche eine ungewöhnlich große Vereinfachung der

Glüh l am penfabrikat ion mit sich brachte , haben es bewirkt , daß diesesVerfahren in erfolgreichs ter Weise mit allen bisher bekannten Verfahren konkurrieren

, j a in kürzester Zeit diese fas t volls tändig verdrängen konnte . Natürlich wurden dadurch viele Gl üh l ampenfabriken ,

welche das Z ieh v erfah ren nich t benutzen durften,sehr geschädigt .

Es lag deshalb im In teres se dieser Firmen,die Patentfähigkei t des

Verfahrens der G .E. C . anzufech ten,und je tz t scheint es tatsächlich

nicht ausgeschlossen,daß sie darin auch Erfolg haben und zumindest

eine s tarke Einschränkung des Schutzumfanges di1rch setzen werden .

M ü l l e r,Me tal l d rah t l amp en. 6

Bei der ers ten Überl egung erscheint diese Tatsache ein wenig befremdend . Man begreift nicht , wie es denn möglich sein kann ,

daß

ein Verfahren,welches eine derart umwälzende Neuerung und zweifel »

losen Fortschri tt für die Industrie bedeute t,nicht patentfähig sein

kö nnte . Bei näherer Betrachtung aber erscheint das Verfahrender G . E . C . tatsäch lich . kaum al s patentfähig (Dr . N . L . Mü l l e r

,

Über das Wolfram und die Geschichte seiner Duk t il isierung . Vortrag

,gehalten am 3 . März 1 9 1 3 im Niederösterreichischen Gewerbe

verein in Wien ; „Zeitschr . f . angew . Chemie “

1 9 1 3 , S . 404 u .

Da diese Frage für die Glüh l ampenindustrie von größtem Interesseis t

,wollen wir sie auch hier kurz diskutieren . Vor allem m uß her

vorgehoben werden , daß die Hers tellung von Wolframdraht au f

mechanischem Wege durch Hämmern,Walzen und Ziehen in der

Wärme und die Verwendung des Drah tes für Gl uh l ampenzw eckeüberall

,mit Ausnahme von England

,j edermann freisteht . Wissen

wir doch,daß die G .E. C . bereits im Jahre 1 906 und 1 907 in

England solche Patente erhalten hat (engl . Pat . 2 1 51 3 , 1 906 ; 1 6530 ,

1 907) und in anderen Staaten ähnliche Patente nicht erlangen konnte .Auch die Ursache

,weshalb der G .EG in fast allen Staaten der

Patentschu tz für das Ziehen des Wolframs in der Wärme versagtwurde

,sind ganz klar . Es lagen bereits sei t langem Erfahrungen

,

Versuche und Publikationen vor,welche al s einzige Möglichkeit für

die Herstel lung des Wol framdrah tes auf mechanischem Wege d ieVerarbeitung des Wolframs in der Wärme bezeichnet haben . Es

war. vor allem die Furcht vor der Durch fuh rung der mühsamenVersuche und die nich t genügende Vertrautheit mit der Technik desZiehens und Wal zens

,welche die Erfinder vor dem Betreten dieses

Arbeitsgebietes abschreckte . Die G . E . C . hat sich nun hier das

zweifellose Verdiens t erworben ,dieses schwierige Arbeitsgebie t be

treten und die vorgezeichneten Probleme in der konsequentestenWeise durchgefuh rt zu haben . Wohl mag die Firma bei dieserGelegenheit einige zweckentsprechende Vorrichtungen und Apparategebaut und Mitte l aufgefunden haben

,welche das Ziehen des Wolf

rams in der Wärme‚erleichte rn

,eine schöpferische Leistung

, d ie

Vorbedingung einer j eden Erfindung,war jedoch darin kaum ent

halten . Die G . E . C . war sich der Schwäche dieser Patente bewuß tund versuch t den Schein einer erfinderischen Tätigkeit dadurch zuerwecken

,indem sie die l ä n g s t und a l l e n bekannte Tatsache

,daß

das Wolfram in der Wärme duktil wird,als eigene Beobachtung für

sich in Anspruch nimmt (siehe S . Merkwürdigerweise hatdamals die G .E. C . nicht die Beobachtung gemacht

,daß das Wolfram

durch die mechanische Behandlung in der Wärm e als Draht schließlich auch bei gewöhnli cher Temperatur duktil und biegsam wird .

In den Patenten beschreibt die Firm a Vorrichtungen,die es erm ö g

l ichen sollen,den spröden Draht im warmen Zustande auf Lampen

gestelle au fzuw ickeln ,was zweifel los für die Sprödigkeit des damals

herges tel l ten Drahtes spricht . Heute wissen wir natürl ich,daß die

mechanische Behandlung,d . i . Hämmern

,Wal zen und Ziehen der

Wol fram st äbe in der Warme,fast wie eine Naturnotwendigkeit zu

einem bei gewöhnlicher Temperatur dukti len Wolframdraht führenmuß . Es is t deshalb schwer

,den Grund zu finden

,Warum die

G . E . C . die lange Zeit hindurch,bei der v ersu ch sm äßigen Ausfüh rung

ihres Verfahrens,

‘

zu keinem,bei gewöhnlicher Temperatur duk t il en

Wolframdraht gelangt ist . Die einzige Erklärung,die der Verfas ser

dafür finden kann,is t

,daß die Versuche mi t ni ch t genügend reinem

,

vor allem sauers toffh al tigem Wolfram ausgeführt wurden . Dies is tauch daraus zu sch ließen

,daß die Firm a in den neuen Patenten

,in

welchen sie bereits über die Duk ti li sierung des Wolframs berichtet ,auf die besondere Bedeutung der vollständigen Reduk tion der fürdie Drah thers tell ung bes timmten Wo l fram s täbe

,unter Angabe der

verschi edenen hi erzu führenden Maßregeln,hinweist . Untersuchen

wir nun das Paten t der G .E. C . vom Jahre 1 909 auf di e Patentfähigkeit

,so müssen w ir dessen Kem p unk t darin erbli cken ,

daßdurch die andauernde Behandlung des Wolframs in der Wärme

,wie

es bei der Verarbeitung eines Wol fram st abes durch Hämmern,

Walzen und Ziehen geschieht,schließ l ich ein bei gewöhnlicher

Temperatur duktiler Wolframdrah t resul ti ert . Das is t aber nur eineErscheinung

,di e sich bei der Ausfüh rung des in den Patenten von

1 906 und 1907 beschriebenen Verfahrens von selbs t ergibt . Bei derVorprüfung der Patentanmeldung in Österreich

,welche in sehr sach

gemäßer Weise ausgeführt wurde,wurde besonderes Gewicht darauf

gelegt,fes tzustell en

,welche neuen Bedingungen es waren

,durch

deren Einführung es der G . E . C . gelungen is t,die Duktili tät des

Wolframs zu erzielen . Es s tel l te sich dabei heraus , daß al s diewichtigsten Punkte des neuen Verfahrens das Ziehen des Drah tes infeinen Stufenfolgen

,die Verwendung eines grobkörni gen , spezifisch

schweren Wol frampu l v ers und schließlich die Verwendung desGraphits als Schmiermittel zu betrachten wäre . Diese Punkte alleinsind in den Patentansprüchen der österreichischen Patentanmeldungangeführt . Sollte es im Ein3p ruch sv erfah ren noch gelingen , die

Präzisierung der Angaben bezüglich der Größe der nötigen Ziehstufenfolge und Besch affenheit des Wol frampu l v ers durchzuse tzen ,

6*

so hatten wir das Patent der G . E . C . in die gehörigen Grenzenzurückgewiesen . Den Fachleuten selbs t wird es klar sein

,daß es

auf die von der G .E. C . beanspruchten Bedingungen nicht unbedingtankommt

,um zum duktilen Wolframdraht zu gelangen . In England

und Deutschland ist der Schutzumfang des Patentes der G . E . C .

e twas größer,vor al lem deshalb

,weil die Ansprüche nich t genügend

klar formuliert s ind . Soll te nun das Patent der G .E. C . in dieserForm zu Recht bestehen , so würde es danach verboten sein

,ge

zogenen duktilen Wolframdrah t al s Leuch tkörper zu benutzen,trotz

dem die Warmbeh and lung ,welche notwendigerweise zur Duk t il i

sierung des Wolframs führt , j edermann zur Ausübung freis teht . Esist leicht begreiflich , daß sich die interessierten Firmen gegen dieErteilung eines solchen Patentes mit aller Energie wehren .

In der Technik werden fas t sämtliche Metalle in der Hitze mechanisch behandelt

,und dies geschieh t nicht nur wegen der ganz enormen

Ersparni s an Arbeit , die sich bei der Behandlung der in der Wärmeganz weich gewordenen Metalle erzielen läßt

,sondern hauptsächlich

aus dem Grunde,weil das rohe

,unbearbeitete Metall gewöhnlich vie l

zu grobkris tallin is t und beim Walzen und Ziehen bei gewöhnlicherTemperatur sehr bald in S tücke zerfal len würde . Durch das

Hämmern,Walzen und Ziehen in der Wärme lassen sich die Metall

kris talle,ohne ihren Zusammenhang zu verlieren

,in ganz kleine

Kris tal le zertrümmern,und es entsteht eine feinkris talline S truktur

mit vielen Gleitflächen,welche die Dehnbarkeit der Metalle bei ge

w ö hnl icher Temperatur bedingt . (Uber die Bedeutung und Art derWirkung solcher Glei tflächen siehe die sehr interessante Arbeit vonT am m a n n ; „

Zeitschr . f . Elektrochemie “1 9 1 2 ,

S . Die beimWolfram beobachtete Erscheinung

,welche di e Grundlage des von

der G .E. C . angestreb ten Patentes bilden soll,bedeutet somit keine

Auffindung eines Ausnahmefalles,sondern im Gegenteil nur die

Bestätigung einer allgemein gültigen Regel . Auch hier kann nachgewiesen werden

,daß die erzielte Duktilitä t auf die Veränderung

der ursprünglich grobkris tal l inen S truktur in feinkris talline zurückzuführen ist . Es könnte noch vorgehalten werden

,daß die meisten

anderen Metalle bereits vor ihrer Verarbei tung in der Wärme einengewissen Grad von Duktilität besitzen

,während das Wolfram vor

seiner Verarbeitung gänzlich spröde is t und seine Duktilität,vol l

und ganz,nur al s das

.Resultat der Warmbeh and l ung zu betrachten

sei . Diesen Einwand kann man jedoch auch nich t gelten lassen .

Die Wol framd uk t il isierung is t nicht d em Wesen nach ,sondern nur

graduell von der D uk t il isierung der anderen Metalle verschieden .

85

Oft recht beträchtliche grad uelle Unterschiede der ursprungl ichen

Duktili tät sind auch bei den übrigen Metallen gut bekannt . Anzeichen sind auch vorhanden , welche die Vermutung zu lassen ,

daß

das Wolfram ,wenn nur genügend rein und sauers tofffrei

,eine

sogar recht beträchtliche,ursprüngliche Duktil ität besitzt

,so daß

es auch bei gewöhnlichen Temperaturen verarbeitet werden könnte .

Niemand wird natürlich auch unter solchen Umständen freiwinauf die Vorte ile der Warmbeh and l ung verzichten wollen . Der Verfasser konnte vor einiger Zei t ( „Zeitschr . f . angew . Chemie “

1 9 1 3 ,

S . 404 u . 42 2 ) über ein Patent beri chten ,welches viel Ähnlichkeit

mit dem Patent der G . E . C . besitzt und als neuheitsschädlich fürdieses Patent betrachtet werden könnte . Es is t dies das Patentvon J . W . S t a i t e (engl . Pat . 1 2 2 1 2

,in welchem der Erfinder

über die Hers tellung des I rid iumd rah tes für eine hi diumdrah t l ampeberichtet . Dieses al s sp röde bekannte Metal l duk tilisiert der Erfinderin einer der Wo l framduk ti l isieru ng völlig iden tischen Weise . Erunterwirft dieses Metall einer längeren Behandlung in der Hitze

,

walzt und hämmert es so lange,bis das Metall durch die Behand

lung genügend„annealed “

,d i . nachgelassen

,al so weich geworden

ist für di e nachfolgende Form gebung bei gewöhnlicher Temperatur .In der wortgetreuen Übersetzung lautet die S tel le aus der Patentschrift :

„Ich schmelze I rid iumoxyd in einem Probiert iegel aus Bein

asche unter dem Voltaischen Bogen,wodurch dieses der höchsten

uns bekannten Hitze ausgese tz t wird . Nachdem ich ein Werkstückdes Metalls erhal ten habe

,se tze ich dasselbe einer konstanten Wärme

wirkung aus,um es auszuglühen

,und zu diesem Zwecke benutze

ich eine oder mehrere Knal lgasgebl äseflamm en . Wenn das Werkstück weißglühend ist

,walze oder hämmere ich dasselbe und wieder

hole das Verfahren immer wieder,bis das Metal l genügend nach

gelassen (weich) is t , um in di e gew unsch te Gestal t bearbeitet werdenzu können .

“ Dabei handelt es sich nicht nu r um Versuche,sondern

um einen tatsächlichen Erfolg,den es S t a i t e gelungen ist

,zu er

zielen . Ich finde in einer englischen Publikation von J . J . F a h i e,

M . I . E . E .

,welche auf au thentischen Berichten basiert

,daß im Jahre

1850 J : W . S t a i t e bei seinen zahlreichen öffent lichen Vorträgeneine derart hergestell te I rid iumd rah t l am pe im Betrieb vorführenkonnte . Nach all den angeführten Tatsachen glaubt der Verfassernicht , daß die bereits erteil ten und angemeldeten Patente der G .E. C .

einer strengen Prüfung werden standhalten können .

Nach der Bekanntmachung des Wol fram duk t il isierungspatentes

der G .E. C . wurde eine ganze Reihe von Patenten von verschiedenen

Firmen angemelde t,welche teils die Dukt il isierung des Wolframs

auf anderem Wege zu bewirken suchen,zum Teil weitere V erbesse

rungen des Stammpa tentes dars tel len sollen . H a r r y und U l r i c hB r e s s l e r (franz . Pat . 447 585 vom 2 3 . August 1 9 1 2 ) gehen , um dieSchwierigkeiten

,welche sich beim Pressen der Wol fram stäbe aus

Wol framp u l v er einstellen , zu vermeiden , nich t vom reinen Wolframpulver aus

,sondern von einer Verbindung

,welche aus Wolfram

,

Stickstoff und Wassers toff bes teh t . Sie reduzieren zu diesem ZweckeWol fram t rioxyd in reinem trockenen Ammoniakgas so lange

,bis

das en ts trö m ende Reduktionsmittel keinen Wasserdampf mehr enthält . Das auf diese Weise herges tel l te schwarze

,samtartige Pulver

,

welches j e nach der Hers tellungstemperatur nur au s Wolfram undStickstoff oder Wolfram

,S ticks toff und Wasserstoff besteht

,l äß t

sich bereits bei niedrigem Drucke zu Körpern von großer mech ani

scher Festigkeit zusammenpressen . Die Stäbe müssen in einerinerten Atmosphäre langsam au f Weißglut erhitzt werden

,damit sie

den elektrischen Strom gu t leiten können . Sodann werden dieS täbe durch den Durchgang eines elektrischen S tromes in einerreduzierenden Atmosphäre erhitzt und fertig gesintert . Die Stäbesollen alsdann einen matten Glanz

,eine grobkörnige S truktur be

sitzen und sollen auch vol lkommen duktil sein . Allerdings sagendie Erfinder nicht

,ob die S täbe bei gewöhnlicher Temperatur

,vor

der Behandlung bereits,die Duktilität besitzen oder ers t durch die

Warmbeh and lung duktilen Draht liefern . Es dürfte sicher das zweiteder Fall sein

,da die Erfinder gar keinen Anlaß hätten

,die Erreichung

eines solchen Effektes,wie die ursprüngliche Duktilität bei gew ö hn

l icher Temperatur,zu verschweigen

, j a überhaupt unbetont zu lassen .

Patent von Dr . P a u l S c h w a r z k o p f und S i e g f r i e d B u r gs t a l l e r (franz . Pat . 448 2 2 9 vom 1 3 . Juni In diesem Verfahren wird beschrieben

,wie man zu möglichs t feinkris tal linen

Gegenständen aus Wolfram bei Anwendung verhältnismäßig niederenSinterungstemperaturen gelangen kann . Die Erfinder gehen von derAnnahme aus

,daß das Sintern der aus reinem Wo l frampu l v er ge

preßten S täbe darauf beruht,daß bei hohen Temperaturen ein

Wachsen der größeren Wol framkris tal l e auf Kosten der kleinerenvor sich geh t . Nach den physikal i schen Gesetzen besitzen kleinePartikeln eines und desselben Körpers einen höheren Dampfdruckals die größeren

,so daß eine Art Destill ation der feineren Körner

auf die gröberen stattfindet,welche nunmehr auf Kosten der feinen

Körner wachsen und diese schließ lich ganz aufzehren . Damit aberein solcher Vorgang mit genügend großer Geschwindigkeit vor sich

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erklären die Erfinder es doch fur notwendig , eine höhere Sin terungstemperatur anzuwenden . Dadurch geht na tu rl ich der ganze Vorteilder Erfindung für die Fabrikation der Vi’ol framgl uhkö rper verloren .

Als großer Nachteil des Prozesses m uß andererseits die Tatsachebetrachtet werden

,daß es nicht möglich sein dürfte

,die nach solch em

Vorgang hergestel l ten Wo l framkö rper vollkomm en sauerstofffrei herzustellen

,welcher Umstand die Duk t il isierung der Wol framk ö rper

nach bekannten Methoden nur erschweren,j a auch unmöglich mach en

kann . Das Verfahren dürfte demnach nur für die Hers tell ung vongesinterten Wol framk ö rpem al s solchen

,nicht aber für die Wolfram

drah t fabrikat ion,einige Bedeutung besitzen . In demselben Patente

schlagen auch die Erfinder vor,den Wo l framk ö rpem kleine Mengen

von anderen hochschmelzenden Metallen,wie z . B . Uran

,zuzusetzen

,

wodurch ohne wesentliche Schmelzpunkterniedrigung eine Herabsetzung der Dampfspannung des Wolframs sowie dessen kleinkris talline Struktur verursach t wird .

Die Westinghouse -Metall faden -Gl uh l am penfabrik in Wien beschreibt ein Verfahren (engl . Pat . nach welchem m an zuduktilem Wolfram gelangen kann . Z u diesem Zwecke wird der zudukt il isierende Stab nach der Sinterung einem langsam verl aufenden ,einige S tunden dauernden Abküh lungsp rozeß bei sehr hohem Druckunterworfen . Dies k ann man z . B . dadurch erreichen

,daß man den

Wol framkö rper in eine erhitzte Form setzt , welche sich bei der Abkühlung stark zusammenzieht und auf den Wol framkö rper einen al lseitig gleichmäßigen hohen Druck ausübt . Das gleiche kann manauch erreichen

,indem man den zu duk t il isierenden Wol framkö rper

in eine h ocherh itzte geschmolzene Masse,welche

,wie z . B. Eisen ,

unter V ol umv ergrö ßerung ers tarrt , einführt . Durch Abkühlung desSystems wird ein sehr hoher Druck auf den Wo l framk ö rper au s

geübt . Der ganze Vorgang soll eine Art mechanischer Behandlungin der Wärme vors tel len

,welche jedoch zum Unterschied von der ge

w ö hnl ich enWarmbeh and lung außerordentlich gleichmäßig is t und ohnejede Formveränderung des behandelten Werkstückes vor sich geht .

Die Vereinigte Glühlampen und Elek trizitäts -Akt . -Ges . inUjpest hat in der ungarischen Patentanmeldung (Grundzahl I ,in welcher das Thorium dioxydv erfah ren zur Dukti l isierung des

Wolframs beschrieben ist,auch darauf hingewiesen

,daß das aus

Wolfram und Th orium dioxyd bes tehende Pulver , wenn zu Stäbengepreß t und in richtiger Weise gesintert

,Wol framk ö rper l ie fert ,

welche sich nach dem in den englischen Patentschriften Nr . 2 1 51 3 ,1 906 ,

und 1 6530 ,1 907 , beschriebenen Warm zieh v erfah ren viel

besser zu duktilem Drah t verarbeiten lassen ,al s die aus re inem

Wol frampu l v er herges tel l ten Stäbe . Da das Material von vornhereinduktil is t

,l äß t es sich

\

auch bei gewöhnlicher Temperatur auf Drah tsehr gut verarbeiten . Ein anderes Verfahren zur Hers tellung des

duktilen Wol framm etal les gi bt Dr . R u d o l f J a h o d a und die Elekt rische Glüh lampenfabrik „

Watt “ in Wien in einer ös terreichischenPatentanmeldung an (A . 986 1 , 1 9 1 1 , vom 2 9 . November Hiernach wird der aus Wol fram p u l ver gepreßte S tab während des Sinterprozesses

,also im Zustande der Erweichung

,einem möglichst hohen

Druck ausgese tz t . Dadurch wird ein inniges Verschweißen der hocherhitzten p lastischen Wol fram teil ch en bewirkt

,und es resul tiert ein

Wol framkö rper , der in seinem Verhalten sehr ähnlich is t einem zumvolls tändigen Schmelzen gebrachten Gebilde und hervorragendeDuktilität besitzt . Die Verarbeitung der auf die beschriebene Weisegesinterten Stäbe geschieht durch Pressen

,Walzen und Ziehen bei

hoher Temperatur,w elche Operationen zw eckmäßig an das Sinte rn

angeschlossen werden . Ein ganz allgemeines Verfahren zur Herstellung von fes ten Körpern aus Metallpulvern durch Erhitzung und

Pressung gibt Dr . H e i n r i c h L e i s e r in Charlottenburg in einerösterreichischen Patentanmeldung (A . 8060

,1 9 1 2 ,

vom 2 7 . September1 9 1 2 ) an . Das Verfahren betriff t wohl al le in Pulverform gewinnbaren Metalle

,sol l aber für die Herstellung fester Körper au s den

h ö ch stschmelzenden Metallen,wie Wolfram

,ganz besondere Vorteile

bieten . Das Verfahren beruht darauf,daß di e herzus tel lenden Metal l

körper aus einem Gemisch von kris tallinem und amorphem Metallpulver geformt und erhi tzt werden . Die Verfes tigung so lcher Körpertri tt bereits bei Temperaturen ein

,bei welchen sich die Umwandlung

der am orphen Bestandteile in die kris tal l ine Modifikation vol lzieh t .Da die Temperatur des Kris tallisierens weit unterhalb des Schmelzpunkte s liegt

,gelingt es bei verhäl tnismäßig tiefen Temperaturen

,

Körper aus h ö ch stschme lzenden Metallen vol lkommen fes t zu s intern .

So beträgt di e zum Sintern von Wol framkö rpem nötige Temperatu re twa 1500

0 C,wenn dieselben au s einem Gemisch von kris tal linem

und amorphem Wol framp u l v er bestehen . Wahrscheinlich dürften sichso lche bei tiefen Temperaturen gesinterten Wol frams täbe bei der Verarbeitung wesentlich ungüns tiger verhalten , al s die bei den höchstenTemperaturen gesintertenWo l fram s täbe . Dem Verfasser erscheint dieErfindung

,ähnli ch der von Dr . S c h w a r z k o p f und B u r g s t a l l e r , nur

für die Herstellung fes ter Metallkörper an sich,aber nich t für die Drah t

fabrikation von Bedeutung zu sein . Äh n l ich verhält es sich mit demPatent von O t t o Vo i g t l ä n d e r (engl . Pat . 96 1 1 , Der Erfinder

beschreib t in seinen Patenten ein Verfahren , nach welchem manGegenstände ausWo l framm etal l hers tel len soll . Das Verfahren beruh tdarauf

,daß Wol fram trioxyd mit Aluminium gemischt in einen mög

l iehs t h och erh itzten Öfen gebracht wird . Es tritt die bekannteReduktion des Wo l fram t rioxyd s durch Aluminium zu Wolfram ein ,wobei die von der Mischung entwickel te Reaktionswärme im Vereinmit der Ofenw ärme eine so hohe Erhitzung der Reak tionsproduk teshervorruft

,daß das Wolfram zu einer vollkommen homogenen und

von Fremdkörpern und Einschlüssen freien Masse zusammenschmilzt .Auf solche Weise erhäl t Vo i g t l ä n d e r homogene Massen au s Wolframvon mehreren Kilogramm Gewicht

,welche nach einer vorbereitenden

mechanischen Behandlung,wie Hämmern

,Walzen usw .

,beliebigen

Verwendungszwecken sollen zugeführt werden können . Das Verfahren von Vo i g t l ä n d e r dürfte j edenfal ls kein vol ls tändig aluminiumfreies Produkt liefern . Ob sich ein solches Material auch für Glühl ampenzw ecke eignet

, j a überhaupt sich zu den erforderlichen ganzdünnen Drähten wird verarbeiten lassen

,scheint dem Verfasser sehr

zweifelhaft . Jedenfal ls versprich t das Verfahren für andere gew erb

liche Zwecke dort,wo es sich um größere Gegenstände aus Wolfram

handeln sollte,vorausgesetzt

,daß die in der Patentschrift enthal tenen

Angaben tatsächlich zutreffen,ein rech t brauchbares zu werden .

Die Herste l lung der Diamantz ieh steine

Anschließend an die Fabrikation des Wo l framd rah tes wollenw ir auch die Fabrikation der Diam antzieh steine kurz besprechen .

Die Herstel lung der Diamantzieh steine stell t eine der schwersten undwichtigsten Aufgaben der modernen G l üh l ampenindus trie , da fur dieHerste l lung des außerordentlich dünnen Wol fram d rah tes eine großeZahl von Diam antzieh s teinen erforderlich ist . Die Abnutzung derZ ieh s teine is t infolge der verhäl tnismäßig großen Härte des Wolframdrah tes sowie der hohen Z ieh temperaturen sehr groß , so daß un

unterbrochen an dem Ersatz der verbrauchten S teine gearbeite twerden muß

,will man größere S törungen in der Fabrikation des '

Drahtes vermeiden . Hinzu kommt noch der vorhin besprocheneUmstand

,daß die Herstel lung solch feiner Bohrungen im Diamant

technisch große Schwierigkeit bereitet und die Grenzen der Möglichkeit fas t erreich t . Die Herstellung der Diam antzieh steine und Düseis t außerordentlich interessant . Die Diam antp reßdüsen kamen fürd as Spri tzverfahren

,während fur das Z iehv erfah ren die Diamant

ziehd üsen in Betrach t kommen . Fig . 32 zeigt solche D iamantpreß

düsen und -ziehdüsen im Querschnitt . Zur Herstel lung einer Diamant

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Öffnung is t keineswegs gleichmäßig und wird ers t rund durch dennachfolgenden Pol ierp rozeß .

Der Pol ierp rozeß sol l nich t nur ein absolut rundes Profil derZ ieh steinö ffnung herbeiführen ,

sondern auch einen sanften,gleich

mäßigen Übergang der Vertiefungen in den Z iehkanal bewirken .

Das Polieren wurde früher oft in der Weise ausgeführt,daß der zu

polierende S tein in Drehung versetzt und eine fein zugespitzte S tahlnadel mit Diamantstaubö l bes trichen

,mit der Hand in bestimmter

Weise bewegt wurde . Die Nadel sol l beim Polieren eine aus dreiverschiedenen Bewegungen zusammengesetzte Bewegung ausführen

,

und zwar eine l angsam rotierende Bewegung,eine hin und her

gehende Bewegung,durch welche in die Boh rö ffnung immer neuer

Diamantstaub eingefuh rt wird , und schließlich eine schwingende Bew egung , Kegelbewegung , wobei die Kegelspitze mit der Nadelspitzezusammenfäl l t

,während das obere Ende der Nadel einen Kreis

beschreibt . Die schwingende Bewegung bezweckt,daß die neben

einander verschieden weit von der Mittelachse entfern t l iegendenTeile der Boh rw andung auch

‚

von der Nadel poliert werden,wodurch

eben ein sanfter Übergang der trich terförmigen Vertiefungen in demgeraden Z ieh kanal bewirkt wird .

Es wurde auch mit Erfolg versucht,die Handarbeit beim

Polieren durch rein mechanische Vorrichtungen zu ersetzen . Einesolche Vorrich tung

,.welche die Nadel

,während der S tein rotierte

,

auf und abwärts bewegte,sowie dieser auch eine Kegelbewegung

erteil te,h at sich anfangs nicht gut bewahrt

,weil die Bewegungen

zu s tarr waren und die von der Nadelspitze im Bohrloch umschriebene Kegelfläche in den meisten Fällen nich t mit dem Bohrkegel des Z ieh s teines zusammenfiel .

Ers t durch eine Verbesserung von H e n s e l S c h u m a n n undR . K r a u s e C o . in Berlin (D R . P . 2 2 6 062

,Kl . 67 a , 1 9 1 0) wurde

eine brauchbare mechanische Sch l eifv orrich tung erziel t . Die Vorrichtung funktioniert in folgender Weise . In die Bohrung einesschnel l umlaufenden Z ieh steines is t eine Nadel mit ihrer Spitze ‚

eingesetzt , während das obere Ende der Sch leifnadel in einem wagerech t hin und h er gehenden S teg sich befindet

,wodurch sie in eine

in einer senkrechten Ebene liegende Schwingung versetzt wird .

Gleichzeitig wird die Nadel beim Ausschwingen in ihre äußereSchräglage in zunehmendem Maße aus dem Loche herausgehoben

(Fig . 33) und sitzt mit dem ihr und ihrem Halter entsprechendenEigengewich t auf der Lochw andung auf . Da die Nadel frei , nichtstarr , aufliegt , kann sie sich gut j eder Boh rw andung anpassen und

93

diese polieren . Sowohl beim Ausschwingen w ie beim Zurückschwingen kommen nacheinander die verschieden weit von der Mittelachse des Bohrloches entfe rnt l iegenden Teile der Boh rw andung inBearbeitung

,wodurch ein sanfter Ubergang desselben in den Kanal

bewirkt wird . In ihrer senkrech ten Lage (Fig . 34) sinkt die Schleifnadel

,so tief es die Lochw ei te gestattet

,in das Loch hinein . Die

Nadelspitze is t noch wesentlich dünner al s die Lochw ei te,wodurch

gleichzeitig auch der gegenüberliegende Lochkonu s des Steines beider Schräglage der Nadel berührt und poliert wird . Der Steinbraucht deshalb nicht gesondert von beiden Seiten poliert zu werden .

Natürl ich muß bei dembeschriebenen Verfahrenauch die Nadelspitzewährend des Arbeitensdauernd mit Diamant

s taubö l bes trichenwerden .

Eine noch vielpraktischere Vorrich tungzum Ausschleifen undPolieren der Drah t ziehs teine gibt Dr . S c h m i dm e r C o . in NürnbergSchweinau an (D . R . P .

2 1 0 3 1 0 ,Bei

dieser Vorrichtung bildete in durch die Bohrung des S teines h indurchgesteck ter ,

zu beidenSeiten eingespannter Metalldraht den Sch leifs tah l . Der Sch leifdrah twird beim Schleifen mit D iamant s taubö l bes trichen und hin und hergeschoben

,während die in Drehung versetzte

,den Z ieh s tein tragende

Platte gleichzeitig Schwingungen um die lotrechte Achse ausführt,

so daß der Sch leifdrah t während des Ausschwingens des S teinesnacheinander al le Teile der Boh rw andung berührt und poliert . DieGröße der Schwingung der Platte

,welche während des Polierens

den Z ieh stein häl t,kann beliebig regu l iert werden

,je nachdem man

Z ieh s teine für harte und zähe Drähte,also mit langem Z iehkana l

,

oder für weiches Material mit kurzen Kanälen haben will . Bei demVerfahren von Dr . S c h m i dm e r ergi bt sich al s Arbei ts

'

geschw ind ig

keit die Geschwindigkeit des Steines am Umfang der Bohrung,

welche,in Anbetracht der Kleinheit der Bohrung

,auch bei den

höchsten technisch möglichen Umdrehungszahlen des Steines nur

Fig. 33 . Fig . 34 .

Pol ieren der D iam ant zieh steine mit Schl e ifnad eln.

eine verhältnismäßig geringe sein kann . Zur Erhöhung dieserArbeit sgeschwindigkeit schlägt Dr . S c h m i d m er C o . vor (deutschePatentanmeldung Sch . 42 408 ,

Kl . 6 1 a,vom 1 9 . November dem

Pol ierdrah t neben der hin und her gehenden Vorschubbewegung aucheine dem Umdreh ungssinn des S teines entgegengesetzte Schleifb ewegung zu ert eilen . In der Fig . 35 ist eine solche moderne , vonDr . S c h m i d m e r C o . in Nürnberg fabrizierte Diaman tpol ier

maschine darges tell t . Hier bedeutet a die Schnurlau fbüch se , an derenvorderen Stirnfläche der in einer Metallfassung befindliche Ziehstein durch Ankitten mit Wachs zentrisch befes tigt wird ; b und 6

sind kleine‚Klemmen , in welchen der durch den S tein gezogene

Fig. 35. D iamantz ieh stein Pol iermasch ine nach Dr . S c h m i d m e r.

Pol ierdrah t beiderseits befes tigt wird . Durch das Zuggewicht Z undSpanngew ich t 5 wird der Pol ierdrah t in gespanntem Zustande hinund her geführt, während die durch Z ahnradübertragung versetztenKlemmen b und 6 dem Pol ierdrah t gleichzei tig eine rotierende Bew egung e

’rteilen . Fig . 36 zeigt die Einrichtung einer Diamantzieh

s tein -Pol ierw erkstat t nach Dr . S c h m i d m e r . Große Schwierigkeitenbereitete bei dem Verfahren die Wahl des passenden Sch leifdrah tes .

Ein harter S tahldrah t war in der kürzesten Zeit ausgeschliffen undzerrissen . Man mußte nun ein besonders zähes Metall finden

,welches

sich aber auch auf den außerordentlich feinen Durchm esser vonweniger als mm ausziehen ließe . Mit der Duk t il isierung des

Wolframs glaubte man im Wolfram ein entsp rechendes Material gefunden zu haben . Der Wolframdraht zeigte aber die unangenehmeEigenschaft

,aufzuspalten und in feine Faserteile zu zerfallen . Bei

den Versuchen mit den Wol fram legierungen hatte man mehr Glück ,

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Fig. 37 . Pol ierv organg nachD r. S c h m i d m e r .

Bau der Wo lfram lampen.

Wolframlampen werden in außerordentlich vielen TypenVon den kleinsten Miniatu rlampen ,

die für Taschenlampenund für medizinische Zwecke in der m annig

faltigsten Form in den Gebrauch gezogenwurden

,bis zu den imposanten H ochkerzen

l ampen für 3000 Kerzen Lichts tärke , welcheden Bogenlampen oft erfolgreich Konkurrenz

Fig. 38 a . Ä ltere \Vol fram l amp entyp en

b ieten , werden die Lampen in Tausenden von Typen hergestel lt .Hierbei variieren die Spannungen

,mit welchen die Lampen betrieben

w erden,von 2 bis 2 60 Volt , j a es verlaute t sogar

,daß in Amerika

b ereits Lampen gebaut werden für Spannungen bis 500 Volt hinauf .Ebenso zahl reich sind die Formen der Glasglocken der Lampen

,

s owie die Art und Anordnung der Leuchtkörper in der Lampes elbst . Aus den Fig . 38 a 11 . b

, 39 u . 40 ersieht man ohne weiteresd en Fortschritt

,welcher in der kurzen Zeit im Bau der Lampen

96

geht schnell vor sich,so daß die Kosten fu r

das Aufpolieren eines S teines nur sehr geringesind . Schwierigkeiten und Störungen

,wie

solche beim Schleifen mit Sch leifnadeln durchVerbiegung

,Abnutzung und Brechen der Nadel

sehr oft vorkommen,sind bei dem Verfahren

von S c h m i d m e r natürlich ausgeschlossen .

gemacht wurde . Ganz besonders muß noch der Umstand betontmodernen Lampen bei gleicher Lichtstärke wesentlichälteren Typen

‚(siehe Fig . 4 1 a 11. b) . Diese Ä nde

rung,durch wele

gefäll ige Form erhal t en habentechnisch en Fortschri tt . Jede V erkle1nerun

eine ungünstige Wirkung au f die Zerstäubung und die Beschlagbil dung aus

,schon au s dem Grunde

,weil Ob

das zerstäubte Leuch tk ö rp erm aterial sich dersch l agt

Mü I l e r,Met al l d rah t l am p en .

is t,somit auch der Beschlag bei sonst gleicher Zerstäubung dichter

ausfal len muß . Da die modernen Wolframlampen trotz der geringerenGröße dieselbe Nutzbrenndauer wie die ‘

äl teren Typen besitzen , so

kann m an schon daraus auf eine wesentliche Qualitätsverbesserungschließen . Einen sehr großen Fortschri tt bedeutet die Tatsache , daßes der Gl uh l ampenindust rie gelungen is t , niedrigkerzige V

Vo l fram

Fig. 39. Moderne Watt Inte

lampensitzen wir schon die 1 6 kerzige 2 60 t Lam e deren Leuch tkor ereinen Durchmesser von etwa 0 0 1 mm be51 E1nen solchen Fortschri tt hätte vor w nDamals wuß te die Red k tor El ts s l l sch aft m b H dern

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1 00

Diese Kleintransformatoren besaßen einen sehr gedrungenen Bau

und konnten in Form einer Fassung unmittelbar hinter die Glühlampe geschalte t werden

.Einen

„N ippel reduk tor

“ zeigt Fig . 42 .

191 1

Fig. 41 a. Lampen in B irnenform für 2 5 Kerzen , 1 10 Voltaus den Jahren 1907 bis 19 1 1 .

1907 191 1

Fig. 41 b . Kugellampen für 2 5 Kerzen, 1 10 Volt ,aus den Jahren 1907 und 191 1 .

Die Reduktoren

wurden hinter demSchalter angebrach t

,wodurch

der Leerlauf derselben vermiedenwurde . DurchHeranziehung solcher Reduk toren

war es möglich ,nied rigv ol t ige

Lampen bereitsab 5Kerzen Lichtstärke inWechsels tromne tzen vonüblicher Span

Fig. 42 .

N ip p el red uk tor .

nung zu benutzen . Der Wat tv erbrauch einschließlich Reduk tor

und die Lebensdauer der sogen . Reduk torlampen war ungefährdie gleiche wie die der normalen Wolframlampen . Es brauchtgar nicht besonders betont zu werden

,daß heute

,nach der Ein

führung der niedrigkerzigen Wolframlampen für hohe Spannungendie Verwendung von Reduk toren sehr große Einschränkung erfahren mußte .

15 16

Fig. 43 . Fabrik at ionss tuf en einer Wo l fram d rah t l am p e .

1 02

Wir wollen nun unsere Aufmerksamkeit dem Aufbau der Glühlampen zuwenden und die dafür nötigen Operationen kurz beschreiben .

ob“.

Die Fig . 43 zeigt die Fabrikationsstu fen einer Wolframd rah t lampe . 1 s tell t hier eingeschnittenes Glasröhrchenvor

,welches eine tel lerfö rm ige

Erweiterung 2 erhäl t . In dasRöhrchen werden nun dieZuleitungsdrähte 6 eingeschmolzen und au f die Quetschung ein Glasstäbchen aufgesetz t . Das Ganze s tell t nunden sogen . Lampenfuß 7 vor .Das Glasstäbchen

,welches

den eigentlichen Träger desLeuchtkörpers darstell t undfür alle Metal l d rah t l ampenheute bezeichnend ist

,enthält

an seinem unteren und oberenEnde eine kn0p ffö rm ige Verdickung

,in welche kranz

förmig die H al terdräh te eingeschmolzen werden . Aufdiese wird noch der Leuch tkörper gebracht und dessenEnden mit den Z u leitungs

dräh ten verbunden . 1 0 zeigtein fertig montiertes Lampengestel l

,welches nun in die

Glasglocke eingeschmolzenwerden soll ; 1 1 einen Glasballon

,wie er von der Glas

hütte geliefert wird . DerGlasballon wird nun in passender Weise verändert (1 2 bis dasTraggestel l in denselben eingeführt und der Tel ler des Fußes mit derGlocke verschmolzen . 1 ; zeigt eine solche eingeschmolzene Lampe ,welche nunmehr auf das Pumpgestel l gebracht und ent lüfte t wird , worauf der Stengel dicht an der Glocke abgeschmolzen wird Schließlich wird die Lampe mit einem passenden Sockel versehen , an dessenKontakte die Zuleitungsdrähte sorgfäl tig angelötet werden

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104

Fabrikat der Firma Gebruder K ö p p e in Berlin) . Hier werden dieFüßchen am Teller festgehal ten und in Rotation versetzt . Gleichzeitig befinden sich im Innern des Füßchens die Strom zu l eitungs

drähte,welche aus j e einem Kupfer und Nickel drah t und dazwischen

Fig. 46. Füßch enqu etschmasch ine .

liegendem und mit diesen verlöte ten,e twa 4 mm langen Platindraht

bestehen . Die S tromzu leitungsdräh te werden durch eine geeigneteH al terv orrichtung in der Lage geh al tert , daß beim Zusammenquetschen des Füßch ens die Pla t indräh te genau in die Quetschungfallen . Durch die Bewegung des Rades b

,au f welchem sich vier

rotierende Füßch enh al ter a befinden,kommen die Füßchen nach

einander zuers t in die Vorwärmer,sodann in das eigentliche Gebläse

feuer,in welchem die oberen Enden au f dunkle Rotglu t erhitzt

werden . Im geeigneten Momente wird die Rotation d es Füßchens

unterbrochen und eine Zange quetscht das erweichte Ende desFüßchens mit den darin befindlichen Pla t indräh tch en zusammen . Mitderselben Maschine wird gleichzeitig von oben der Glasstab

,dessen

unteres Ende auch w eich erhitzt wurde,an die Quetschung des

Füßchens angesetzt . Die Operation des Füßchenquetschens is t rechtwichtig . Die Quetschungen müssen absolu t lu ftdicht sein und sehrvorsichtig abgekühl t werden

,damit sich nachträglich keine Glas

sprünge eins tel len .

Die durch die Quetschung gefuh rten Zuleitungsdrähte mussenin der Quetschung selbst deshalb au s Platin bes tehen

,weil dieses

Metall den genau.gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitz t

w ie das Bleiglas,aus welchem die Füßchen hergestel lt werden . Ein

Draht aus einem Metal l,welches geringeren \Värmeausdehnungs

koeffizienten besitz t,wie z . B . das Tantal

,Wolfram oder Molybdän

,

würde in einer Quetschung unfehlbar zu einem G lassp rung führen ,während alle anderen Metalle

,welche einen größeren Wärme

ausdehnungskoeffizienten besitzen al s das Platin,bei der Abkühlung

nach dem Quetschen sich stärker zusammenziehen al s das Glas undzu einer Kanalbildung in der Quetschung führen

,durch welche die

später daraus hergeste l l te Lampe undicht und unbrauchbar wird .

Die Kanalbildung wird beim Einschmelzen solcher Drähte,w ie Eisen

,

Nickel,Kupfer usw .

,noch dadurch wesentlich gefördert

,daß die

Dräh te beim Einschmelzen ins Glas oxydieren und das oberflächlichgebildete lockere Oxyd ein glattes Anschmiegen des Glases an dieDrah toberfläche verhindert . Aus diesem Grunde konnten auch nich tdie schon vor längerer Zeit entdeckten Metal legierungen ,

welcheden gleichen Ausdehnungskoeffizienten besitzen wie das Glas

,ohne

weiteres verwendet werden . Die vornehmlich für den Zweck in

Vorschlag gebrachte Nickeleisenl egierung konnte tro tz des genaugleichen Ausdehnungskoeffizienten

,den des Glases

,für Einschm elz

zwecke nicht verwendet werden,da das Metall beim Einschmelzen

stark oxydiert . Wohl konnte in den meisten Fällen mit diesemDrahte eine luftdichte Quetschung erziel t werden und wurde auchder Draht bei der Fabrikation der Koh lenfadenlampen ganz al lgemeinverwendet

,für die wesentlich empfindlicheren und teureren Wolfram

lampen konnte man den dabei immer noch vorhandenen Unsicherhei t sfak tor nicht mit in Kauf nehmen

,und die meis ten Wolfram

fabriken benutzten trotz der hohen Pl atinp reise für Einschmelzzw ecke

den reinen Platindraht . Seitdem das Platin durch seine ers t in neuererZeit eingetre tene Verwendung für Bij ou teriezw ecke außerordentlich

im Preis gestiegen ist (der Preis beträgt heute ungefahr 6 1 00 Mk .

pro Kilogramm) und durch die mächtig emporblühende G l uh l ampen

industrie wachsende Mengen von Platin benötigt wurden,wurde der

H eransch affung eines verläßlichen Plat inersatzes die größ te Aufm erksamkeit zugewendet

,und heute kann man wohl behaupten , daß

m an einen solchen Pl a t inersatz bereits besitz t . Der Pl at inersatzbesteh t aus einem Nickel eisendrah t , welcher mit einem dünnen festhaftenden Überzug aus Platin versehen ist . Dadurch sind die beidenVorzüge

,welche den Platindrah t als Einschmel zdrah t auszeichnen ,

d ie Ü noxydierbarbeit und der Wärmeausdehnungskoeffizient , auchbeim Pl at inersa tzdrah t erreich t . Der dünne Überzug aus Platin amN ickel eisend rah t wird auf elek trolytischem oder mechanischem Wegehergestel l t . Zum erstenmal wurde die Verwendung eines nur mitdünnem Plat inüberzug versehenen Plat inersatzdrah tes von R u d o l fL ang h a u s in Berlin vorgeschlagen (D . R . P . 7 1 36 1 vom 6 . Oktober

Die Erzeugung dünner und dichter Pl at inüberzüge auf elektrolytischem Wege bereitete große Schwierigkeiten

,welche durch die

Erfindung von M . B a u m (ös terr . Pat . 42 0 1 5 vom 2 5. April 1 9 1 0)behoben zu sein scheinen . Der Erfinder schlagt au s nickel h al tigenPl at inbädern Pl a t inniedersch läge mit abnehmendem Nickelgehal t au fden Draht nieder

,wobei dieser während der Operation öfters aus

geglüht wird . Die obers te Niederschlagsschich t besteh t aus reinemfesthaftenden Platin . Ein einfacheres Verfahren

,welches auch ein

besseres Produkt liefert,is t das mechanische Pl at inüberzugsv erfah ren

von By r o n E . E l d r e d (österr . Pat . 55304 vom 1 0 . SeptemberNach diesem Verfahren wird auf einen Nickeleisens tah ein Platinblech oder Rohr aufgelöte t

,und der so mit Platin überzogene Nickel

eisenstab zu dünnem Drah t ausgezogen . Natürlich müssen sowohlbeim Auflöten des Platins auf den Nickeleisens tab , al s auch bei derm echanischen Verarbeitung sehr viele Vorsich tsmaßregeln getroffenwerden

,damit der dünne Plat inuberzug unverletzt bleibt und keine

freien ,oxyd ierbaren Stellen bloßgelegt werden . E l d r e d schlägt

auch als Zwischenschicht zwischen dem Pl at inüberzug und Nickele isen reines Kupfer vor

,welches sowohl als Lo t wirk t

,als auch eine

wesentliche Verbesserung der Leitfähigkeit hervorruft . Der größereAusdehnüngskoeffizient des Kupfers wird dadurch kompensiert , daßman für solchen Zweck ein Nickel eisen verwendet

,welches einen

etwas geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt al s das Glas .Die beschriebenen Pl at inersatzproduk te besitzen einen Pl at ingeh al t

von 50 bis 2 5 O/o » wobei sich der Prozentgehalt hauptsächlich nach

d em Durchmesser des Drahtes rich tet . Das spezifische Gewicht des

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wird der Zuleitungsdraht,welcher aus Kupfer oder einer Kupfer

legierung besteht,bis zu einer S tarke von höchstens mm ab

geflach t in ein eng passendes Röhrchen aus leich t schmelzbaremGlas ges teckt und darin eingeschmolzen . Bei einem solchen abgeflachten Zuleitungsdraht kommt eine eventuel l vorhandene Differenzim Ausdehnungskoeffizienten infolge der sehr geringen S tärke desDrah tes kaum in Betracht . Außerdem gelingt es von vornherein

,

bei Anwendung eines Kupferdrahtes,infolge seiner guten Leitfähig

keit und der der Wärmeableitung sehr günstigen flachen Gestal t desLeiters

,einen Draht von möglichst geringem Querschnitt zu ver

wenden . Mit Ausnahme des mit Plat inüberzug versehenen Drahtesscheinen al le anderen Pl atinersatzproduk te infolge deren nur bedingtenSicherhei t und recht umständlichen Anwendung sich wenig in derWol fram l ampenindus t rie eingeführt zu haben .

Kehren wir nun zur Besprechung des Aufbaues der Wolframlampen zurück . Nach dem Fertigstel len des Lampenfußes werdenin den G lasring und Knopf d es Glasstäbchens mit sehr feinen Gebl aseflammen D rah th al ter eingeschmolzen ,

welche als Träger fürden Leuchtdrah t dienen sollen . Das Material

,die Ges tal t und An

ordnung der Träger ist j e nach der Lam pentype eine sehr verschiedene und wechselte im Laufe der Zeit außerordentlich . Währendwir bei den ers ten Metal ld rah t l ampen (Fig . 1 3) noch das Fehlen desmittleren Glasstäbchens überhaup t konstatieren können und finden

,

daß die einzelnen Wol framd rah t sch l ingen durch die an der Glaswandbefindlichen Halter

,ähnlich wie die Koh l enfäden in den Kohlenfaden

lampen, gehal tert wurden ,

tri tt schon bei den ältes ten Wolframlampen der in der Lampe zentrisch gelagerte Glasstab mit den Halterdrähten al s charakteris tisches Merkmal dieser Lampen auf . DieAu fh ängungsarten der Leu ch tkorper in den ältesten Wolframlampenzeigen die Fig . 38 a u . b . Hier sind die Wol framd räh te mit ihrenEnden an starre

,relati v dicke Drähte von winkelförmiger Gestal t

befestigt und fortlaufend m i teinander verbunden . Die oberen Teileder Leuch tdrah tsch l ingen hängen frei in ö senfö rm igen Hal tern durch .

Solche Lampen konnten beim Brennen nur mit der Spitze nachunten benutzt werden

,da sich sonst die erhitzten und weich ge

w ordenen Drah tsch l ingen sehr leich t durchbiegen ,beruh ren und

Kurzsch luß verursach en konnten . Sehr bald wurde auch dieseHalterung aufgelassen und eine andere eingeführt

,welche das Brennen

der Lampen in jeder Lage gestatte t . Bei dieser blieb die Befestigungder bügel fö rm igen Wol fram fäden an deren unteren Enden dieselbe ,während der Drahtbügel selbst durch geeignete Halter unter schwacher

Spannung gehal tert wurde . Die Halter müssen so beschaffen sein,

daß sie der während des Brennens des Leuchtdrahtes allmähl ichstattfindenden Verkürzung des Leuchtdrah tes nachgehen können und

trotzdem ihn dabei immer s t ramm h al ten ; die Hal ter müssen also vorallem federnd sein . Die federnde Wirkung läß t sich in diesem Falleam besten dadurch erzielen

,d aß man für H al terzw ecke dünne

,

e l as tische Drähte aus hochschmelzenden Metal len verwendet . DieHalter müssen deshalb aus hochschmelzendem Material bestehen

,weil

sonst die S tellen,welche der glühende Wolframdraht berührt

,leicht

schmelzen könnten . In ers ter Zeit wurden Hal ter aus Pl at inrid iumverwendet

,welche aber sehr bald infolge der Kostsp ieligkeit des

Materials durch Ha lter aus Th oriumoxyd ersetz t wurden . Auchdieses H al term aterial wurde infolge der recht umständlichen Hers tellung und verschiedener anderer Mängel solcher Hal ter ni chtlange benutzt und recht bald

,als es sich zeigte

,daß die durch

Formierung gewonnenen Mo lybdänd räh te schön biegsam sind , durchHalter aus Molybdän ersetzt (D . R . P . Das Molybdän hatsich für H al terzw ecke vorzüglich bewährt

,insbesondere deshalb

,weil

infolge des sehr hohen Schmelzpunktes di eses Metalls sehr dünneDrähte als Halter verwendet werden konnten . Die Verwendungmöglichst dünner Hal ter geschieht außer den bisher angeführten nochaus folgenden Gründen . Vor allem wird der Leuchtkörper durchdünne Halter vie l weniger abgekühl t

,wodurch unnötiger Verlus t

,

welcher sich durch Wärmeableitung einstellen könnte,vermieden

wird . Bei der Verwendung spröder Wolframfaden war auch di e

Bruchgefahr info lge Federung der dünnen Halter vie l geringer alsbei der Verwendung eines dicken

,s tarren H a l terdrah tes . Sch l ieß lich

ist es für di e Güte des Lampenv akuum s von Vorteil,j e geringer

die Metallmenge is t,welche sich in der Lampe befindet

,da fas t alle

Metalle große Mengen absorbierter Gase enthal ten,welche beim

Brennen der Lampe al lmäh lich entweichen und d as Vakuum verschlechtem . Bei Wolframlampen mit längeren Wol fram fäden

,so

z . B . H och kerzenl ampen ,wurden auch oft die sogen . Mi t telh al ter aus

Mol ybd ändrah t verwendet , welche di e allzu großen Schwingungender langen Wo l fram fäden verhi nderten . Der Molybdänd rah t alsH al term aterial wird trotz des vorhandenen Patentschutzes so ziemli ch all gemein verwendet . Die Ursache kann nur darin erb l icktwerden

,daß das Molybdänhal terpa tent mit Recht als ein ni cht sehr

valides Patent angesehen wird . Viel früher schon haben S i e m e n sH a l s k e ein Patent für die Verwendung von H al terform s tücken aus

den schwer schmelzbaren Metallen selbst,welche auch in den Glüh

1 1 0

lampen verwendet werden “

,wie Tantal

,Niob

,Vanadin und anderen "

hochschmelzenden Metallen,erhalten (D . R . P . 149 683 vom 1 1 . Sep

tember Die in der Nähe des Lampensockels befindlichenunteren Enden der \?Vol framdrah tbügel wurden an den starren verh äl tnismäßig dicken Winkeld räh ten befes tigt , welche kranzförmig inden Gl asring des Glasstäbchens eingeschmolzen waren . Die Winkeldrähte hielten die Leuch tdrah tenden in unveränderlicher Lage undbesorgten die S tromverbindung zwischen den einzelnen Leuchtdrahtbügeln . Die Drähte waren gewöhnlich aus Nickel

,Kupfer oder Kon

s tantan und mußten derart dimensioniert sein , daß sie sich währenddes Brennens der Lampe nicht übermäßig erhi tzten . In den Hochkerzenlampen

,bei welchen infolge der verhäl tnismäßig hohen Ströme

und des großen Wärmeflusses von den dicken glühenden Leuch t

fäden die Gefahr der Überhitzung der Winkeldräh te besonders großw ar

,mußten an deren S tel le Blechs tücke von verhäl tnismäßig großer

Leitfähigkeit,Wärmekapazität und S trah lungsoberfläch e tre ten (B e rg

m a n n -Elek trizitäts - Akt . - Ges . , D . R . P . 2 35794 vom 1 9 . DezemberDie Bleche brachten den großen Nachteil

,schon bei einer

schwachen Erhitzung,wie solche beim Brennen der Lampen unver

meid l ich war , beträchtliche Mengen von Gasen zu entwickeln unddas Vakuum zu verschlechtern . Um die allzu große Erhitzung derBleche zu verhindern

,schlägt die Firma B e r g m an n -Elek trizitäts

Akt . -Ges . (D . R . P . 2 49549 vom 1 1 . August vor,die starken

Leuch tdräh te in der Nähe der H al ters tel len derart zu gestal ten,daß

dieselben einen fl achen Querschnitt erhal ten,so daß bei angenähert

gleich bleibendem Flächeninhal t des Querschnittes das Verhältnis desUmfanges zu dem Inhal te in der Nähe der Halter größer

,also die

Fadentemperatur tiefer is t al s in den übrigen Fadenteilen .

Gerade den entgegengese tzten Zweck verfolgen die folgendenErfindungen . Die Befes tigung der Leuchtkörper an die relativ dickenWinkel dräh te resp . Bleche bewirkte auch

,daß die Enden der Leuch t

drähte stark abkühlten,wodurch deren ungleichmäßige Belastung resul

t ierte. Bei Glühlampen mit s tarken Leuch tdräh ten,wie bei manchen

Niederv ol t l ampen oder H ochkerzenlampen ,trat diese Erscheinung

besonders deutlich auf,und es erschien auch in vielen Fällen vorteil

haft,dieser Erscheinung zu begegnen . Es wurde z . B . vorgeschlagen

(Elektro -Sparl ich t , G . m . b H .,D . R . P . 2 1 6 2 78 ; die Leuch t

drahtenden derart zu verjüngen,daß trotz der Abkühlung der Enden '

diese infolge der Überlastung auf gleicher Glut sich befinden wieder Rest des Drahtes . S i e m e n s H a l s k e

,Akt . -Ges . (D . R . P .

2 3 1 schlagen für den gleichen Zweck vor,die Leuchtkörper

,mit

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1 1 2

einen sehr guten elektrischen Kontak t besorgen,festgeklemmt . Nun

wird der elektrische Widers tand in der gewöhnlichen Weise mit derWh ea t s t on e sch en Brücke oder durch S trommessung bei bestimmterKlemmenspannung gemessen . Die Befestigung des Leuchtkörpersan die Halter wurde von verschiedenen Firmen in verschiedensterWeise ausgeführt Am besten bewährte sich das Anschweißen vermittels t des elektrischen Lichtbogens (Deutsche Gasglühlich t -Akt .-Ges . ,D . R . P . 1 62 4 1 7 vom 2 7 . Juli Fig . 48 s tell t eine schematischeAbbildung eines Lichtbogen -Schw eißapparates vor . Hier wird ineinem von reduzierenden Gasen durchspül ten Zylinder das Traggestel l mit den aufmont ierten Fäden hineinges tel l t . Die Fadenenden werden in geeigneter Weise an die entsprechenden Z u fuh rungsund H al terdräh te angedrück t und festgehal ten . Während man nunni it der Anode den entsprechenden H al terd rah t berührt

,führt man

d ie feingespitzte Kathode gegen den Berührungspunkt des Fadensund Halters

,berührt denselben und entfernt sogleich die Kathode

,

wodurch zwischen dieser und dem Berührungspunkt ein kleiner Lichtbogen entsteht

,welcher die berührte S telle zum Schmelzen bringt

und die beiden Drahtenden vorzüglich verschweißt . Man arbeite tvorzugsweise mit niederer Spannung

,etwa 2 0 Volt

,schaltet in den

S tromkreis eine den Offnungsfunken verstärkende Selbs tindukt ionsspule und stell t durch Einschaltung von Widers tänden die S troms tärke von Fal l zu Fall

,j e nach der Stärke der anzuschmelzenden

Drähte,verschieden groß ein . Nach der Erfindung von S i l v i o

M a r i e t t i in Mailand (D . R . P . 2 33 2 05 vom 2 6 . Februar 1 908) l äßts ich das Verschweißen der Fäden mit den Haltern mittels des elektrischen Lichtbogens auch an freier Luft ohne Oxydation derWol framdräh te ausführen

,wenn man auf den Lichtbogen entgegen

der Fadenrich tung einen Lufts trom lenkt , wodurch die der Schweißstelle benachbarten Teile während der Operation kühl bleiben . BeimAnschmelzen der Wol framd räh te an Metalle

,welche große Legierungs

fähi gkeit mit dem Wolfram besitzen,wie z . B . Nickel

,zieht s ich das

geschmolzene Metal l eine Strecke lang in den Faden hinein undbildet eine Legierung . Dieses is t sehr unerwünscht

,da beim Brennen

der Lampen das leich t schmelzbare Metal l verdampft und an derGlocke schwarze Beschläge bildet . Vor al lem aber tri tt die Erscheinung des „

Sp itzw erdens der Fäden in der Nähe der Schweißs telle ein , wodurch die Widerstandsfähigkeit des Leuchtkörpers andieser S tel le bei S t romdurchgang stark beeinträchtigt wird . Verwendet m an an Stelle des Nickeldrah tes als Stromzuführung Kupfer

,

so tritt ein anderer Übels tand ein,der darin bes teht

,daß der Faden

infolge der geringen Legi erungsfähigkei t mi t Kupfer von der Schmelzkugel nicht umgeben wird , sondern auf d eren Oberfläche hera

’uss chnell t , wodurch sich keine feste Verbindung erzielen läß t . Oftkommt es auch vor

,daß das legierte Fadenende beim Anschmelzen

an Nickel , da es leichter schmilzt als Wo l fram , beim Einschaltend er Lampe durch schm ilzt . In einem Patent (D . R . P . 2 06 094) schl ägtdeshalb die Auergesel l sch aft vor, al s Material für Halter , an welcheWol framdräh te angeschmolzen werden sollen , solcheMetal l egierungen ,

w elche nur eine mäß ige Legi erungsfähigkeit mit dem Wolfram bes i tzen . Eine solche Legierung stel l t 2 . B . die Legierung von Kupfermit Nickel

,das sogen . Konstantan vor . Hier wird die große

L egierungsfäh igkeit des Nickels durch das Kupfer ,w elches fast gar nicht fähig is t m it WolframL egierungen zu bilden , s tark gemäß igt .

Alle Übels tände,welche sich bei den

_

W01framl am pen infolge des Anschmelzens des Leuchtkörpersan die in der Nähe des G lüh lampensockel s befindl ichen Halter und der Heranziehung der Halterzur Leitung ergeben haben

,konnten durch die

Benutzung des Verfahrens von E u g e n H u rw i t z

(D . R . P . 2 51 948 vom 3 1 . Januar 1 9 1 1 ) vermiedenw erden . Nach dieser Erfindung bestehen die beidenH al terkränze des Traggestel les aus mehr oder minder federndenH altern aus hochschmelzendem Metall

,am besten Molybdän

,deren

Enden nach innen der Mit tel trags tü tze zugewandte Häkchen besitzen .

Fig. 49.

Die bügel fö rm igen Wol fram d räh te werd en in der gewöhnlichen Weisea u f die Häkchen des oberen H al terkranzes gehängt

,die unteren

Enden der benachbarten Drahtbügel ni cht mehr mit den Hal te rn,

s ondern nur miteinander verschmolzen . Zu diesem Zwecke is t es

v orteilhaft,die unteren Enden der Leuch tkö rp erbügel in passende

Form zu biegen,damit sich die Enden beim Verschme lzen im

L ichtbogen besser berühren . Durch dieses Verschmelzen der Leuch tk ö rperbügel ents teht ein zickzackförmig gestal te ter Leuchtkörper

,

d er nur an seinen außersten Enden mit den Stromzuführungenverbunden is t

,wodurch die Gl ühlampe das Aussehen einer kon

t inu ierl ich gew ickel ten Lampe erhäl t (Fig . Diese Lam penk ons truktion aus den einzelnen Wol framd rah tbügeln des al tenSystems bil det in der Form den besten Übergang zur modernenWolframlampe . Es sei hier schließ l ich bemerkt

,daß das Patent

von H u r w i t z fas t völl ig identisch is t mit einem Patent vonW a l t e r S c h ä f f e r

,Berlin (D . R . P . 2 03 7 1 0 vom 1 5.

_

August 1 907)M ü l l e r

,Metal l d rah t lamp en . 8

und wohl al s Beispiel fur die sogen .„Umgehungspatente

“ dienenkönnte .

Wesentlich vereinfacht wurde das Aufmontieren des Leuch tkörpers

,als die Duk t il isierung

‘

fdes Wolframs gelungen w ar und m an

nur den Leuchtdraht au f das Traggestell au fzuw ickeln und derenEnden an die Zuführungsdrähte festzuklemmen brauchte . Am besteneignet sich hierfür ein Traggestel l

,wie solches von S i e m e n s

H a l s k e (D .

"R. P . 1 53 32 8 vom 2 0 . Juni 1 903 ,Zusatzpatente

15902 7 ; 1 7 1 804 ; 1 7683 7 ; 1 8 1 8 1 7 ) in dem sogen . Wickelpatent fürdi e Tantal lampen geschützt wurde . Hiernach wird über zwei s tarreH al terkränze der Leuchtdraht zickzackförmig geführt und mit denZuführungsdrähten verbunden . Als es sich darum handel te

,dasselbe

Tragges tel l auch fu r die Wolframlam pen zu verwenden,

gerie ten die meis ten Firm en,die das Wickelpatent nich t

mitbenutzen durften,in große Verlegenheit . Die meisten

Firmen fanden j edoch bald neue Verfahren,welche das

Wickel patent zu umgehe n ges tatte ten . Die DeutscheGasglühl icht -Akt . -Ges . h at sich (D . R . P . 2 35630) ein

Verfahren gesch u tz t , nach welchem der Leuchtkörperzuers t auf einer geeigneten Schablone zu e inem z1ckzack

förmigen Gebilde vorgeformt und al sdann auf di e Hal terkränze aufgelegt wird . Dieses Verfahren gestattete zugleichdie Benutzung ganz dünner elas tischer Hal ter

,welche

Fig ' 50’ s ich au s den früher genannten Gründen vie l besser eignenals Halter aus starren dicken Drähten . Die Verwendung ganz dünnerHalter beim al ten Siemensw ickelpaten t w ar nicht möglich

,da so lche

Halter,die beim direkten Aufwickeln des Leuchtdrahtes ausgeüb te

Zugwirkung nicht aushielten und sich stark verbiegen mußten . AuchS i e m e n s H a l s k e h at die Vorteile

,welche sich bei der Ver

wendung dünner Halter ergeben,erkannt

,und sich folgendes Ver

fahren geschützt (D . R . P . 2 36 7 1 5 vom 1 0 . Juni Die Halterkränze des Tragges tel les bestehen aus Haltern , welche in ihrem am

Glas befindlichen Ansatz aus di cken und s tarren,an den Enden

aber aus dünnen elasti schen Drähten bes tehen (Fig . Der Leuch tdraht wird zuers t au f die dicken H al terteile gewickel t und sodannau f die dünnen h erübergeleg t . In einem anderen Patent (D . R . P .

2 54 2 09 vom 3 1 . Dezember 1 9 1 0) schlägt die Firma S i e m e n sH a l s k e vor , den Glühfaden auf H al terkränze

,welche aus nur

dünnen,federnden Haltern bestehen

,auf diese Weise zu wickeln

,

daß der Glühfäden zunächst nahe an der Befes tigungsstelle der

Halter gewickelt und dann auf die zur Aufnahme des Glühfadens

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Fadenstützen besitzen , um ein Abgleiten des Leuchtkörpers zu verhindern

,ein besonders geformtes

,am Ende befind liches Querstück

(Fig . In einem anderen Patent (D . R . P . 2 59 2 0 1 vom 2 2 . November1 9 1 1 ) beschreibt dieselbe Firma ein Traggestel l , bei welchem derGlühkörper auf Tragh al ter aufgewickel t wird ohne gegen Abgleitengesichert zu sein ,

während d as Abgleiten durch an der Mi t tel trags tü tze befestigte H il fsh al ter verhindert wird (Fig . In einer os terreich isch en Patentanmeldung (A . 7335

— 1 2 vom 2 8 . Augus t 1 9 1 2 )

hat die Elektrische Gl üh l ampenfabrik Watt “ in Wien auch eineigenartiges Wickel verfah ren beschrieben . Hiernach wird der Leuch tdrah t au f eine Schablone von spitzeifö rm igem Querschnitt gewickel tund der so vorgeformte Leuchtdraht mit den sp i tzfö rmigen Bucht

s tel len in sämtliche Halter des oberen Hal terkranzes eingehängt

,während die zwischen j e

zwei sp itzwink l igen Buch t s tel len befindlichenFadensch l eifen beim Versetzen der Halter desanderen H a l terkranzes in ihre endgültige Lagezu geradlinigen Leuch tkö rperabschnit ten gestreck t werden . Die meisten Wickel pa tentesind in der Not entstanden

,als es sich darum

handel te,das al te S i e m e n s -Wickelpatent zu

umgehen . Freil ich bleibt es abzuwarten,ob

diese Patente von dem u rsprungl ichen WickelFig ' 52 ' P l g ' 53 '

patent der Firma S i e m e n s H a l s k e nich tabhängig erklärt werden . In der letzten Zeit scheint aber diePatentfähigkeit des S i e m e n s -Wickel pa tentes recht zweifelhaft geworden zu sein

,da es sich herausstel l te

,daß in einem österreichischen

Privileg von Dr . J . M ü l l e r und Dr . S . B u x b a u m vom

1 2 . März 1 898) ein ähnl iches Wickel system bereits -v orbesch rieben

wurde . Vorläufig wird über diese Frage in der Glüh l ampenindus trieein erbitterter Kampf geführt .

Das mit dem Leuchtdrah t versehene Traggestel l wird nun inentsp rechende Glaskolben eingeschmolzen . Die Glaskolben werdenan die Glüh l amp enfabriken von den Glashutten fertig geliefert undmüssen nur vor der Operation des Einschmelzens in geeigneterWeise vorbereitet werden . Zuers t wird der röhrenförmige Ansatzdes Kolbens in passender Weise abgezogen . Eine geeignete Kolbenabziehm asch ine s tel l t Fig . 54 vor (Fabrikat der Firma G e b r . K ö p p ein Berlin) . Noch vor

.

dem Kol benabzieh en werden die Kolbengewöhnlich mit einem Pump s tengel versehen .

“

Z u diesem Zweckewird in der Mitte des oberen kugelförmigen Endes des Kolbens ein

Loch mit Hilfe einer Lochmaschine ausgeblasen (Fig.55) und sofortein Glasröhrchen als Pump stengel angeschmo lzen . Der au f dieseWeise vorbereitete Kolben wandert mit dem Traggestell in die Einschmelzm asch ine. Eine moderne Einschmelzmasch ine zeigt Fig . 56

(Fabrikat der Firma G e b r ü d e r K ö p p e in Berl in) . In die Z angen Zwerden die Kolben eingehängt und zugleich auf e1nen Halter dasTraggestell D derart aufgesetzt

,daß es zentrisch in die

Lampe hineinragt und derTel lerrand sich einige Mil limeter oberhalb des Randesder Kolbenö ffnung befindet .Die Zange rot ieft mit demKo lben und fährt an demVorwärmer und dem Gebläsevorbei

,we lche den Rand des

Kolbens weich erhitzen undzum Zusamm enfallen bringen .

Der sich zusammenziehendeKo l benrand legt sich an dengleichfall s erhitzten Tellerrand und verschmilzt mitdiesem vol lständig . Die eingeschmolzenen Lampen werden ganz langsam abgeküh l t

,

damit al lzu große Spannungen der verschmolzenenS te llen vermieden werden .

Hierfür eignen sich gut drehbare Gestell e mit passenden ,

Figstägeif.fi

l

s

t

äiil

äi

lz

s

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c

e

iiirlelm d

Lochiäässcsfiine .

mit Asbes t ausgefü ttertenVersenkungen

,inEw el chen die Lampen

,eingesetzt

,nur ganz langsam

abkühlen . Mit dieser Operation wird zw eckm aßig auch das Au s

b lasen der Lampen mit trockenem Lufts trom verbunden,wodurch

der größte Teil des beim Einschmelzen eingedrungenen Wasserdampfes

,welcher sich sonst an der inneren Glockenwand nieder

schlagen und das En t lüften erschweren würde,entfern t . Die Allgemeine

El ek t rizität s -Gese llschaft in Berlin (AEG) hat in einem Paten t vorgesch lagen (D . R . P . 2 052 0 1 vom 1 0 . Januar die Glühlampengleich nach dem Einschme lzen noch heiß au f die Pumpen au fzu

setzen,wodurch sich die letz tbesch riebenen Operationen erübrigen .

D a s En t l u f t en d e r L am p en . Eine wich tige Operation,von

deren richtiger Durchführung die Gute der Glühlampen sehr ab

häng1g is t , is t d as Entlüften der Lampen . Das Entlüften oderPumpen der Lampen muß soweit a l s möglich vo lls tändig durchgeführt werden

,der in den Lampen zurückgebliebene Gasdru ck

darf nur wenige Tausendste l Millimeter Hg betragen . Mit Queck

Fig . 56. Einsch m el zm asch ine .

silber oder Ö lpumpen kann man leicht das erforderl iche hoheVakuum erzielen . Während sich in neuester Zeit bei der Fabrikationder Kohlenfadenlampe die Ölpumpe immer mehr einbürgern konnte ,werden bei der Wo l fram l ampenfabrikat ion auch j etzt noch fas t ausschließ lich Quecksilberp umpen verwendet . Hier h at die rotierende

Quecksilberpumpe von G a e d e den ersten Platz erobert und d ie

früher verwendeten Pumpen nach dem S p r e n g e l und T ö p l erSystem fast vollständig verdrängt . Die Bauart und Arbeitsweiseder verschiedenen Hochvakuumpumpen wurde bereits recht oft i

'

n

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1 2 0

Zylinders A die Druckdifferenz unverändert bleiben . In unseremVersuch findet das M axwe l l sche Gesetz die volls te Bestätigung .

Beträgt die Druckdifferenz z . B . 1 0 mm Hg ,so is t diese in allen

Fällen gleich,gleichgültig

,ob bei 771 ein Druck von z . B . 760 ,

2 00

oder 50 mm Hg vorhanden is t ; bei 11 s tel l t sich immer ein um

1 0 mm Hg geringerer Gasdruck ein , also au f 750 bezw . 1 90 und

40 mm Hg . Bei unserem Versuch müßte somit , falls wir den Druckauf 1 0 mm herabse tzen

,der Druck bei 11 gleich Nul l sein

,falls auch

bei den allerhöchs ten Verdünnungen die Regel ihre Gültigkeit hätte .

Tatsächlich aber gestal te tsich die Regel bei den

niedrigsten Drucken kom

p l izier ter , indem hier nich tmehr die Druckdifferenz

,

sondern das Druckverhäl tnisunabhängig is t vom abso

lu ten Gasdruck . Befinde tsich in dem Gehäuse Bh ochv erdünntes Gas

,s o

finden die Zusammenstößeder Gasmoleküle unterein

ander nur sehr selten statt ;die Moleküle stoßen fas t ausschließlich mit den Wändendes evakuierten Raumes zu

Fig. 58 . G a e

1€u%änhgi

resl

i

e

c

l

ili

él arl u ftp ump e . Sammen . Während nun bei

ruhendem Zylinder A d ie

Reflexion gleichmäßig nach allen Richtungen stattfindet,wird d ie

Reflexion bei bewegtem Zylinder in dem Sinne beeinflußt , daß diegrößte Zahl der Moleküle gegen m abgesch leudert werden , falls sichder Zylinder von n nach 114 bewegt . Der Effekt dieses Vorgangesist

,daß von n dauernd Gas weggeführt und bei 1% aufges tapelt wird .

Hierdurch ents teht bei 11 ein V erarm tmgsbereich von Molekülen , al soein Vakuum . Man erkennt hieraus

,daß diese Vorrichtung

,welche

bei A tmosph arendruck als Luftpumpe wertlos ist , bei niederen Druckenin Verbindung mit einer Hilfspumpe sehr gute Resultate geben muß .

Die neue Pumpe beruht auf einer technischen Ausnutzung des

molekularen Mechanismus der Gase ; die neue Pumpe is t eine Moleku larluftpumpe

“. Die praktische Ausführung der Pumpe zeigen d ie

Fig . 58 bis 60 . Fig . 58 zeigt die Außenansicht -der Pumpe allein ,Fig . 59 zeigt die Querschnitte der Pumpe , während die Fig . 60

ein volls tändig arbeitsfähiges Aggregat der Mol eku l arl u ftpumpe und

der Kap sel lu ftpum pe nach Dr . G a e d e mit den entsprechendenAntriebsmotoren darstell t . Die Konstruk tion der Mol eku l arl u ftpumpewollen w ir nach den Querschnitten betrachten . In dem Geh äuse B

ro t iert der Zyl inder A um d ie Welle a ,welche in den

‚luftdicht auf

geschraubten Scheiben E gelagert is t . In dem Zylinder sind dieNuten D eingeschnitten . In die Nuten ragen die am Gehäuse befestigten Lamel len C hinein . F sind die Ölbehäl ter und G eineS tel lvorrichtung

,welche verhindert

,daß die Lamellen C an di e

Fig . 59 . G a e d e s Moleku l arl uf tp um p e . Querschnit t .

Nu tenw andungen des rotierenden Zylinders anstreifen . H is t dieRiemenscheibe . Dreht sich A im Sinne des Uhrzeigers

,so w ird

das Gas bei m verdichtet,bei 11 verdünnt . Auf dem Geh äuse B is t

der Aufsatz K luftdich t aufgeschraubt . S is t das Saugrohr für dasHochvakuum und is t mit n verbunden

,welches in die mittelste Nut

mündet . Die Druckö ffnung m i s t durch Kanäle in dem Aufsatz Kmit der Saugö ffnung n einer benachbarten Nut verbunden , die Drucköffnung 112 dieser Nut is t dann wieder mit der Saugö ffnung dernächs ten Nut verbunden usw .

,so daß die Wirkungen der einzelnen

Nuten sich addieren . Der Druck in der mittleren Nut is t am kleins tenund steigt gleichmäßig nach den beiden Enden des Zylinders bis zu

dem Gasdruck,den die Hilfspumpe in dem Gehäuse erzeugt . Die

Hilfspumpe ist durch einen Sch lauch mit der Düse T verbunden unds teht mit dem Innern des Gehäuses B in Verbindung . Die Ab

1 2 2

dichtung an der Durch fuh rungsstel le der Welle is t durch Olabsch l ußerreicht . Das Eindringen des Oles in das Pumpgeh äuse is t durcheine in die Welle eingeschnittene Spiralnu t verhindert , welche währendder Rotation das Öl dynamisch entgegen dem äußeren atmosphärischen

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Man ersieh t aus der Tabelle,daß das erziel te Vakuum um so

höher ist,j e größer die Tourenzahl und j e niedriger der Druck im

7400

7300

7200

1 100

1000

Fig . 61 . Saugl eistungsk urv en ; A der Mol ek u l arl u ftp ump e , B der Queck sil berp ump e.

Gehäuse l st . Schließlich zeigt noch das Diagramm Fig . 6 1 die Saugleistung der Mo leku larluftpum pe im Vergl eich mit der gewöhnlichenG a e d e -Quecksil berp umpe. A is t die Saugleistungskurv e der Moleku l arl u ftpum pe , B die der Quecksilberpumpe . Al s sehr wesentlicherVortei l der neuen Moleku larl u ftpumpe bei der Verwendung für Glühl ampenzw ecke darf auch sch ließlich der Umstand bezeichnet werden ,daß die Pumpe queck silberfrei i s t , somit auch d as Auftreten desschädlichen Quecksilberdampfes in den Lampen ausgeschlossen is t .Es is t zu erwarten

,daß durch die Einfuhrung der neuen Molekular

luftpumpe bei der Gl üh l ampenfabrika t ion sehr wesentliche Ersparnisse an der für das Pumpen ‚der Glühlampen nötigen Zeit und

weitere Verbesserung der Lam penqual ität selbs t sich erzielenlassen werden .

Das Pumpen der Lampen geschieht in dem sogen . Pumpkas ten .

Der Pumpkasten ,Fig . . 62 (Fabrikat der Firma G e b r ü d e r K ö p p e

in Berlin) , stell t einen Tisch vor , in welchem sich ein vielfach ver

Fig. 62 . Pump k as t en .

zw eigtes System von Glasröhren befindet , welches einerseits in dieH ochvakuumpumpe mündet

,andererseits in vielfachen

,gabelförmig

ges tal teten Röhrchen endet,an welche die Glühlam pen angeschlossen

w erden . Der Anschluß wird gewöhnlich durch einfaches Anschmelzen

der Lamp ens tengel an die Röhrchen der Pum pgabeln besorgt ..

Sehrpraktisch is t auch die von E . L eyb o l d s Nachfolger in Kö ln a . Rh .

eingeführte Anordnung (siehe Fig . nach w elcher sowohl dieEnden der Pumpgabeln ,

wie auch die Lampenpum pst engel mit in

einander passenden konischen Normal sch l iffen ausgestatte t sind unddurch einfaches Aufsetzen die Lampen mit dem Pumpsystem luftdichtverbunden werden können . Die Röhrenleitungen sind bei dem

System von L ey b o l d ganz besonders gunst ig d 1m ensmm ert undzwischen den Lampen und der Pumpe ein sehr praktischer Phosphorkessel zum Trocknen der von den Lampen abziehenden feuchtenGase eingeschalte t (siehe Fig . bei welchem ein Verstäuben desTrockenmittels bei p lötzlich eintre tenden Undichtigke iten der Lampen

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1 2 8

d er Gl üh l ampenglocke erhitzt werden , bis die weich gew ordenenWände des Pumpstengel s zusammenfallen ,

worauf durch schnel le sEntfernen der Lampen nur eine winzige

,d ich t verschmolzene Spitze

an der Lampe zurückbleibt .Die auf die beschriebene Weise gepumpten Lampen besitzen

noch keineswegs immer ein genügend gutes Vakuum . Es zeigensich sehr oft wesentliche Unterschiede in dem Verhal ten der Glühl ampen während der Brennzeit

,die unbedingt auf die verschiedenen

Mengen und Zusammensetzung der in den Lampen zuruckgebl iebenen

G ase zurückzuführen sind . Die Ursache dieser Erscheinung is t darinzu suchen ,

daß sowohl an den G lüh l ampenw änden al s auch imLeuchtkörper und dem H al termaterial wechselnde Mengen von Gasenz urückgehalten werden ,

welche langsam während des Brennens derLampen in den Gasraum entweichen und dadurch das Vakuum wied ie Lampenqua l it ät verschlechtern . Es is t eine sehr große Anzahlvon Vorschlägen bekannt

,nach welchen sich die l ästigen Er

s cheinungen ,welche die Fabrikation einer gleichmäßigen Lampen

qualität außerordentl ich erschw eren ,vermeiden lassen . Die All

g emeine Elekt rizität s -A .-G . sch lägt in einem Patent 2 53 2 37

vom 2 2 . Oktober 1 9 1 1 ) vor , die G l uh l ampen von außen auf einewesentlich höhere Temperatur

,als es sonst bisher gebräuchlich war

,

während des Pumpens zu erhitzen . Da aber die Gl üh l amp englockenaus leicht schmelzbarem Glas bes tehen und infolgedessen bei einerErhitzung von über 400 0 C durch den Atmosphärendruck leich tz usammengedrückt werden können

,schlägt die Erfinderin vor

,den

Pumpkasten ,in welchem die Lampen erhitzt werden

,auch zu

evakuieren,so daß während der Erhitzung der Lampen der Druck

auf der Außenseite der Lampen annähernd gleich is t demjenigen imI nnern derselben . Die fas t ganz entgegengesetzte Maßregel wird vonder Firm a F e l t e n -G u i l l e a u m e -L a h m ey er w e rk e getroffen . BeimPumpen tritt oft die unangenehme Erscheinung ein

,daß die Lampen

g locken einen schwarzen Beschlag erhalten , tro tzdem der während desPumpens erhitzte Leuchtkörper kaum seiner Normalbelastung aus

gese tzt wird . Um diese Erscheinung zu vermeiden , schl ägt die Firmavor

,die Glühlampen nach einer Vorwärmung während des Entlüftens

abzukühlen . Es ist wohl möglich,daß bei solcher Anordnung d as

Schw arzw erden der Glühlampen während des Pumpens verhü te twerden kann . Dies bedeutet aber keinen Vorteil

,eher einen Nachteil

für die Fabrikation,da solche Lampen

,welche schon während des

normalen Pumpvorganges schwarzen Beschlag erhalten,fehlerhaft

s ind und sich während der Brennzeit ungünstig verhalten,wenn es

auch durch besondere‘

V orsich t smaßregeln gel ingen sol l te , das Schwarzw erden während des Pumpens zu verhindern . Das Pump en unterN ormalbedingungen is t somit auch al s ein Aus lesevorgang zri

O

be

.trachten,der für di e Erzeugung von Lampen von gleichmäß iger und

g uter Qualität sehr erwünscht ist . Es sind auch viele Vorschlägeb ekannt , den Pump.vorgang durch besondere chemische Reaktionenz u unterstü tzen und zu verbessern . A r t u r o Ma l ign an i in Udine

(D R . P . 82 076 vom 1 1 . Februar 1 894) beschreibt ein V erfah reri , nach:wel chem es möglich wird , das Vakuum der Lampen wesentlich zuv erbessern . ‚Das Verfahren bezieht sich zwar nur auf die Kohl enfadenlampe , wurde aber nach der Einf ührung der Metal l drah t lampena uch l bei di esen mit großem Erfolg verwendet . Das Verfahren beruhtdarauf

,daß die auf gewöhnlicheWeise entl üfteten und abgeschmolzenen

G lühlampen einen Ansatz besitzen, _

in welchem sich amorpher roterPhosphor befindet . Der Ansatz wird nun bis zur Verdampfung desP hosphors erwärmt

,gleichze i tig der Leuchtkörper in der Lampe

durch elektrischen Strom derart s tark uberhi tzt,daß alle okk ludi erten

.Gase aus diesem unter Bildung eines blauen Lich tscheines,welcher

die ganze Lampe erfüllt,entweichen . Die Ph05phordämp fe verbinden

s ich mi t diesen Gasen zu nicht flüchtigen weißen Verbindungen,

welche sich auf die Glocke niederschlagen . I n kurzer Zeit vers chwindet trotz der Überhi tzung des Leuchtkörpers der blaue Schein

,

und in der Lampe is t bereits ein vorzügliches Vakuum ents tanden .

Nach beendeter Operati on w ird schließlich der mi t Phosphor beschi ckte Ansatz von der Lampe abgeschmolzen . Bei den Metalldrah tl ampen wurde das Verfahren oft in der Weise ausgeführt , daßeine wässerige Suspension von rotem Phosphor in die Lampen vordem Pumpen eingespritzt wurde . Die Glühlampen wurden nun ingewöhnlicher Weise entlüfte t und abgeschmolz en . Nun wurde derLeuchtkörper bis zur Bildung des blauen Lichtes überhi tzt und gleichzeitig die S tel le der Glühlampe erwärmt

,an welcher sich der rote

Phosphor befand . Der Phosphordampf bildete sodann in der kürzestenZeit in der vorher beschriebenen Weise ein ausgezeichnetes Vakuum .

I n neuester Zeit wurde von K a r l S c h w ab in Berlin (UngarischePatentanmeldung Sch . 2 447 vom 1 7 . Jul i 1 9 1 1 ) ein besonderes Verfahren zur Entlüftung von Met al l drah t l ampen mit Hilf e des rotenPhosphors beschrieben

,welches sich insbesondere für die modernen

Glühlampen mit duktilem Wol framglühkö rper sehr gut eignet . Dienach dem Verfahren der G . E . C . hergestell ten Wol fram dräh te bes itzen den bisher noch unbehobenen Nachteil

,durch kurzes Erhitzen

au f hohe Temperatur wieder ganz spröde zu werden . Würde manM ü l l e r

,Me tal l d rah t l amp en. 9

deshalb das Entlüften der Lampen in al ter Weise bei gleichzeitigemUnterstromsetzen der Leuchtkörper ausführen , so würden schon nachdem Pumpen Lampen mit Spröden Wol framdräh ten resul tieren unddadurch al le Vorteile

,die man sonst bei weiteren Operationen und

Transport der Lampen mit duktilen Drähten haben könnte,entfallen .

Das Verfahren von K a r l S c h w ab macht nun ein solches Unters trom setzen der Lampen beim Pumpen überflüssig . Zu diesem Zweckewird vor dem Einschmelzen des Traggestel l es in die Glocke derobere Teil des Gestel les mit den Haltern in eine Suspension vonamorphem Phosphor eingetaucht

,wodurch derselbe an den Haltern

und Buch tstel len des Leuchtkörpers untergebracht wird . Nun wirddas Leuch tkö rpergestel l in die Glocke eingeschmolzen und dieLampe in gewöhnlicher Weise bei e twa 400 0 C evakuie rt , ohne denLeuchtkörper durch den elektrischen S trom gleichzeitig zum Glühenzu bringen . Die Lampe wird abgeschmolzen

,um ers t im Bedarfs

fal le zum ersten Male unter S trom gese tzt zu werden . Dabei empfiehl tes sich

,mit einer Stromstärke

,die ungefähr halb so groß is t al s

die normale Betriebsstroms tärke,zu beginnen und diese al lmählich

bis zur normalen Betriebsstrom stärke zu s teigern . Hierbei spielensich zwei Vorgänge parallel ab : Erstens entweichen aus dem zumers tenmal erhitzten Leuch tkörper die absorbierten Gase

,welche das

Vakuum verschlechtern . Gleichzeitig aber wird der rote Phosphor,

welcher sich im I nnern der Glühlampe an solchen Teilen befindet ,die beim Erhitzen des Leuchtkörpers fas t sofort auf höhere Temperatur kommen

,verdampft und bindet die aus dem Leuchtkörper ent

wickelten Gase unter Wiederhers tellung eines vorzüglichen Vakuums .Dieses Verfahren stel l t einen wesentlichen Fortschri tt in der Fabrikationder modernen Wol framdrah t l ampen vor , Wiewohl es sich prinzipiel lkaum von dem alten Ma l ign an i

-Verfahren unterscheidet .Wir haben bei der Besprechung des Phosphorpumpens er

wähnt,daß durch die Überhitzung des Leuchtkörpers bei gew ö hn

lich gepumpten Glühlampen ein blauer Schein auftritt,der die Glüh

lampe ganz erfül l t . Dieser blaue Schein ,welcher zweifellos eine

Gasentladung darstell t,wird wahrscheinlich dadurch verursacht

,daß

durch die Überhitzung des Leuchtkörpers aus diesem Gase entweichen

,welche das G l uh l ampenv akuum derart verschlechtern ,

daßder Gasraum eine wesentliche Leitfähigkeit erhäl t und eine Entladungzw ischen den einzelnen Fadenbügeln durch den Gasraum hindurchermöglicht . Das Eintreten des blauen Scheines in der Glühlampedeutet somit zweifel los auf ein schlechtes Vakuum hin . Daß dieseErscheinung auf das nachträgliche Entweichen der Gase aus dem

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den bereits zugeschmolzenen Lampen nochmals eine V akuumpru fung

erfolgen . Dieses is t deshalb erforderlich ,weil oft nachträglich bei

den von der Pumpe abgestochenen Lampen infolge der AbkühlungGlassp rünge vorkommen oder manchmal beim Abstechen selbs t e twasLuft in die Lampen eindringen kann . Die bequemste und einfachsteV akuump rüfung an geschlossenen Lampen is t die , welche au f Beob

achtung von Ent ladungsersch einungen beruht . Verbinde t man dieStromzuführungen einer Glühlampe mit den Polen eines R u h m k o r f fI nduk torium s

,so beobachte t man j e nach der Güte des vorhandenen

Vakuums in der Lampe verschiedene Erscheinungen . Is t das Vakuumvorzüglich

,so bleibt der Gasraum der Lampe bei der Prüfung vol l

kommen dunkel . Auf etwas schlechteres Vakuum deute t einschwacher grünlicher Lichtschein

,während das Auftreten hell

blauen oder gar violetten Lichtes in dem Lampengasraum auf einschlechtes Vakuum hinweis t . Solche Lampen müssen

,fall s sie nicht

unausbesserl iche Glassprünge enthalten , nochmals ausgepumpt werden .

Viel einfacher noch und rascher geht die V akuump rüfung der Lampenam Te s l a - Induktor vor sich . Während bei der Prüfung mit demgewöhnlichen I nduk torium die einzelnen Lampen gesondert geprüftwerden müssen

,kann man durch Aufsetzen eines Kastens mit einer

großen Anzahl von Glühlampen auf eine bl ech fö rm ig gestal teteElek t rode eines Te s l a - I nd uk torium s sofort die schadhaften Lampenentdecken

,da bei der ungemein hohen Spannung des Te s l a -Trans

formators bloß eine Annäherung der Glühlampen genügt,um die

beschriebenen Ent lad ungserscheinungen hervorzurufen .

Nach dieser Prüfung wandern di e Lampen in das Photometer .Die Lampen werden mit der Spitze nach unten senkrecht eingehängtund

,damit durch die gegenseitige Beschattung einzelner Fadenbündel

keine Zufal lswerte bei der Lichtmessung resul tieren,in Rotation

versetzt . Die Lichtstärke der Lampen wird in horizontaler Richtung,

senkrecht zu der Fadenrich tung ,bes timmt . Die an . den Wolfram

lampen bezeichnete Kerzenzah l bedeutet die mittlere horizontaleLichts tärke derselben . Als Norm al lam pen dienen von der Reichsanstal t geprüfte Glühlampen oder bei länger dauernden Messungenandere fehlerfreie Glühlampen

,deren Lichtstärke durch unmittelbaren

Vergleich mit der Norm al l ampe fes tges tell t wurde . Die Bel euch tungss tärke am Photometer soll 30 Lux nich t wesentlich überschreiten .

Dementsprechend ist die Länge der Ph otometerbank zu wählen . Fürdie meisten gebräuchlichen Lichtstärken (bis zu 1 00 HK .) genügteine Bankl änge von m und eine Lichtstärke der Norm al lampe

von 1 0 bis 1 6 HK . Während der Lichtmessung wird die den Lampen

zugefuh rte Stromstärke so lange verändert,bis die der Lampe zu

geführte Wattzahl,durc h die gleichzeitig gemessene Lichtstärke

dividi ert , die gewünscht e“

Wat t /HK .-Belastung zeigt . Lampen

,welche

im Paral lelbetrieb und Einzel sch al tung brennen sollen ,dürfen ohne

weiteres bei ungefähr gleicher Belastung kleine S t romunterschiede

aufweisen,während Lampen

,welche für Serienschaltung bestimmt

sind,bei der gleichen Belas tung möglichs t gleiche S tromstärken

Fig . 65. Sock el k i t tmasch ine .

aufweisen mussen . Lampen ,welche mit dem nach alten Form ier

verfahren hergestell ten Wol fram dräh t en versehen waren,mußten

einige S tunden vor dem Ph otom etrieren gebrann t werden ,da sich

die Fäden in den'

ers ten Brenns tunden s tark veränderten . Das Photometrieren konnte ers t dann einsetzen

,wenn sich die St romv erh äl t

nisse der Lampen halbwegs beruhigt und s tationären Zustand erreich thaben . Dies war gewöhnlich nach einer Brennzeit von 2 bis 4 Stundender Fall . Wohl geht bei solchen Lampen die Sinterung nochlängere Zeit vor sich

,welcher Vorgang sich in den ers ten 1 00 Stunden

der Brennzei t durch Zunahme der Lichts tärke kundgibt ; dieseAnderung ist aber nicht mehr beträchtlich , so daß in den meisten

Fällen das V orbrennen in der Dauer von 2 bis 4 Stunden als aus

reichend bezeichnet werden darf . Lampen mit gezogenen Wolframleuchtkörpern zeigen ähnliche Erscheinungen nich t , da der Leuch tkörper infolge seiner glatten Oberfläche durch Sinterung diese nichtweiter verringern kann

,wodurch ein Ansteigen der Belas tung un

möglich wird .

A l s Endoperat ion bleibt noch schließlich d as Anbringen derKontaktsockel an die Lampen zu erwähnen . Sehr zweckmäßig isthierfür die in Fig . 65 darges tell te Kit tmasch ine (Fabrikat der FirmaG e b r ü d e r K ö p p e in Berlin) , mit welcher man in kurzer Zeit einegroße Anzahl von Lampen mit Sockeln versehen kann . Der Kitt ,mit welchem die Sockel an die Lampen befes tigt werden

,besteh t

aus Alabastergips,dem zur Verlangsamung der Erh ärt ungszeit eine

alkoholische Schel lackl ö sung zugesetz t wurde . Eine geringe Mengedieser Gipsmasse wird in den Sockel ges trichen

,worauf dieser auf

die Lampe aufgese tz t und mit dieser zugleich in passende Zangen,

deren Konstruktion aus der Abbildung deutlich hervorgeht,in die

Ki t tm asch inen eingespannt wird . Die eingespannten Lampen wandernin den geheizten Kasten der Ki t tm asch ine und die Erhärtung derSockelm asse geht in der Wärme in kurzer Zeit vor sich . In1 S tunde l assen sich mit dieser Kit tmasch ine ungefähr 150 Lampensockeln .

Das Verha l ten der Wo l fram lampe be im Brennen.

D e r Wo l f r am l eu c h t k ö rp e r .

Nach längerer Brenndauer zeigen die Wol fram leuch tkö rper

merkwürdige Veränderungen,w elche die mechanischen Eigenschaften

derselben sehr wesentlich beeinflussen und für die Lebensdauer derLampen eine sehr wichtige Rol le spielen . Der ursprünglich glatte Drah t

erhäl t eine unebene gli tzernde Oberfläche

,welche

,durch das Mikroskop

betrachtet,nach verschiedenen Rich

tungen ausgebildete kleine Kristallfl ächen aufweist . Der runde Querschnitt des Drahtes geht dabei verloren

,

der ganze Leuchtdrah t erscheint auskleinen Kris tal len zusammengesetzt

,

deren Kanten und Ecken aus der Oberfläche hervorragen . Ein solches Bildzeigt z . B . Fig . 66

,in welcher ein mit

Fig _Gleichstrom 1 000 Stund en gebrannter

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zogenenWol framdräh te besit zen hierin vor den nach dem altenForm ierverfahren h erges tel l ten Fäden keine Vorteile , j a es scheintsogar

,d aß die

’

gezogenenWol framd räh te größere Neigung zu solchenschädlichen Veränderungen während der Brenndauer besitzen .

'Die

Ursachen,welche d ie b es

'

prochenen Veränderungen hervorrufen;scheinen elektrischer und in

'

agnetisch er Natur zu sein . .

‘Es w ar bereitssei t langem die Tatsache bekannt

,daß der Durchgang des elektrischen

S tromes durch Metalle Rekristal l isat ionsersch einungen in denselbenhervorruft . So wird z . B . der für elek tri sche Leitungen verwendeteKupferdraht schon bei gew ö hnl icher iTemperatu r infolge des Durchganges des elektrischen S tromes

,insbesondere Wechse l s tromes

, grobkris tallin und spröde . Bedenkt man die ungeheuren S tromdichtenim brennenden Wo l fram leuch tdirah t bis zu 50 000 Amp /qcmund

'

die für Rekristal l isat ionserscheinungen sehr günstige , außerordentlich hohe Temperatur des Leuchtkörpers

,so findet man das

Auftreten der besprochenen Erscheinungen sehr begreiflich . DieRekristal l isat ionserscheinung kann auf elektrische und thermischeUrsachen zurückgefüh rt werden . Wohlbekannt is t die Tatsache , daßdie Metall e allein durch längere Erhitzung grobkris tal lin werden

,da

die größeren Kristal le nach ganz al lgemein gültigen Gesetzen dieTendenz besitzen

,auf Kosten der kleineren zu wachsen

,und dieser

Vorgang durch die Temperature1h ö hung begünstigt wird . Au f welcheWeise der elektrische S trom : al s solcher Rekristal l isat ionserschei

nungen bewirken könnte,darüber kann man nichts Bes timmtes au s

sagen . Vielleicht kann man aber dafür die schöne Hypothese v on

J o h a n n e s S t a r k benutzen ( „Physik . Zeitschr . “ nachwelcher die Elektronen in den Metallkrist allen bei St romdurchgangnur in bes timmten

,gitterförmig angeordneten Richtungen sich fort

bewegen sollen . Grenzen zwei Kris tal le mit ihren Oberflächen derartaneinander

,daß die Wanderungsrich tung der Elektronen beim

Durchgang aus dem einen in das andere Kristall geändert werdenmuß

,so is t zu erwarten

,daß die in ihrer Bew egurigsrich tung ge

hinderten Elek t ronenschw ärme,umgekehrt

,so lange auf das Hindernis

entgegenwirken werden,bis die Orientierung der angrenzenden

Metallkristalle genau die gleiche wird,wodurch in weiterer Linie

das Zusammentreten derselben zu einem einzigen Kris tal l wesentlicherleichtert werden dürfte .

Neben der Rekristallisation durften auch die im Faden auftretenden elektromagnetischen Kräfte al s Ursachen der Veränderungder Leuchtkörper angesehen werden . Jedem elektrischen S tromentspricht ein proportionaler magnetischer Strom

,welcher den

elektrischen Lei tungsfaden in Kreisen umgibt . Die‘magnetischen

Kraftlinien haben eine zusammenziehende Tendenz,die Folge

davon is t,daß die den elektrischen Leiter umgebenden kreis .

förmigen Kraftlinien radial gegen den Leiter zusammengepreß twerden und eine Ar t Kneifw irkung hervorrufen Electrical World “

,

9 . Februar 1 9 1 1 ; „Transactions American Elect rochem .

-Bd 15

Außerdem stoßen sich die einzelnen kreisförmigen magnetischen Kraftlini en infolge gleicher Polari tät gegensei tig ab und übeneine s treckende Wirkung auf den Leiter au s ( „Journ . FranklinInstitut “

,Januar 1 9 1 1 , S . Da die S tromdichten in denWol fram

leuchtkörpern sehr groß sind,erreichen a uch die magnetischen

Kräfte eine merkliche Große . So berechnet sich z B . bei einemWolframfaden von

.

mm Durchmesser und Amp . Belas tungdie S tromdichte zu 46 000 Amp /qcm und der Druck der magnetischenKneifw irkung zu g/qcm . Wir sehen

,d aß trotz der außer

ordentlich hohen Stromdichte die mechanische Wirkung der magneti schen Kräfte sehr klein is t . Rech t wahrschein lich ist es aber

,daß

mit der Zeit auch solch geringe Kräfte an dem w eich erh itzten

Wolframfaden sehr deu tliche Wirkungen hervorbringen können . Bei

Wechsels trom wirken auf den Leuch t faden die elektromagnetischenKräfte nicht kontinuierlich wie beim Gleichs trom

,sondern ent

sprechend den einzelnen Phasen intermittierend und gleichen in

ihrer Wirkung plö tzlich auftretenden Schlägen,die intensiver wirken

al s eine ununterbrochene Kraft und viel leich ter noch die Strukturveränderung des Leuchtdrahtes bewirken können .

Der Einfluß des Wechselstromes au f die S trukturv eranderung derWol fram dräh te wurde schon frühzeitig erkannt und es wurden Vorschläge gemacht

,wie “

m an d iese Wirkungen verhindern könnte . Besonders aktuel l wurden solche Vorschläge nach der Einführung desgezogenen Wol fram drah tes

,welcher gegen Wechsels trom noch viel

empfindlicher war als der gespri tzte Wolframfaden . Die WestinghouseMetallfaden -Glüh l ampenfabrik hat in ihren Paten ten (engl . Pat . 2 4 1 79

österr . Pat . 4 1 2 47) ein Mittel angegeben ,mit welchem sich

der Wech sel s trom effek t der Leuch tkörper gut verhindern läß t . DieFirma fand

,daß durch Zusatz von Erdmetal loxyden ,

insbesondereTh orium d ioxyd zur Wol framp aste ,

man aus dieser Wo l fram d räh te

erh ält,welche beim Betrieb mit Wechsel strom die unangenehme

Kristal l isationserscheinung ,die bei gewöhn l i chen Wo l fram leuch t

körpern so leich t eintritt,nicht mehr zeigen . Fig . 70 zeigt einen

Wolframdraht mit einem Zusatz von Erdmetal loxyden ,welcher trotz

1 000 s tündigen Brennens mit Wechsels trom keine besonderen Kri stal l i

s at ionserscheinungen und Verschiebungen aufweist . Selbstv erständ

l ich ist der Zusatz von Erdmetal loxyden auch bei gezogenen Wolframd rähten in der gleichen Weise wirksam wie bei den nach demSpritzverfahren gewonnenen Drähten . In diesem Falle is t ein solcherZusatz nur noch viel erwünschter

,weil

,wie früher erwähnt

,die

gezogenen Wol framdräh te noch mehr al s die nach dem Spritzverfahren gewonnenen zur Kristallisation im Wechselstrom neigen .

Fig . 7 1 zeigt einen gezogenen Wolframdraht mit einem Zusatz vonErdmetal loxyd vor dem Brennen und nach einer l angdauernden Benutzung im Wechselstrom . Es mutet einem sonderbar an

,wenn

d ie A . E . G . in einer österr . Patentanmeldung (A . 6966— 1 1 vom

1 4 . Augus t 1 9 1 1 ) daraus einen Sonderfal l zu konstruieren versuch t

Fig. 70. Fig. 7 1 .

und Patentschutz für den Zusatz von den gleichen Erdmetal loxyden

zum Wolframdraht zwecks Verhinderung des Wech sel stromeffek ts zuerlangen sucht . Auch das belgische Patent von O . K r a u s e (2 36 889

nach welchem durch Zusatz von C a O die Kristal l isat ions

erscheinung der Wol fram dräh te heim Brennen auf Wechsels trom undinsbesondere der Zerfall des Drahtes in einzelne Längsfasem verm ieden werden soll

,s tell t nach dem Gesagten kaum mehr eine

wesentliche Neuerung vor . Hat doch der Direktor der AuerGesellschaft

,Herr R e m an e selbst

,in einem Vortrag behaup tet

,daß

d ie günstige Wirkung des Zusatzes von Erdm etal loxyden zu dennach dem Spritzverfahren gewonnenen Wol framdräh ten al s wesensgleich zu betrachten sei mit derselben Wirkung bei den gezogenenDrähten ( „Die Wel t der Technik “

,Nr. 7 ,

Jahrgang 1 9 1 3 ,S .

Andere Zusätze,welche angeblich den Wech sel stromeffek t der

Wol framdräh te verhindern sollen,werden von K a r l S c h w ab in

e inem Patent vorgeschlagen (D . R . P . 2 6 1 1 30 vom 1 0 . April

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1 40

l ich höher belas te t wird,al s es der effektiven Voltzah l entsprechen

würde,und Momente

,in denen wieder der Leuchtkörper unterhalb

seiner normalen Belastung brennt . Da aber die Lebensdauer derLampen mit steigender Belastung rapid abnimmt

,is t es zu erwarten

,

daß die Material v ersch lech terung des Leuchtkörpers , welche durchdie hohe Belas tung des Maximums verursacht wird , kaum aus

geglichen wird durch den geringeren Betrag der Materialv ersch l ech terung beim Minimum . Durch einfache Berechnung läßt s ich auchermitteln

,daß ohne Rücksich t au f den wirklichen Effekt verbrauch

die m i ttlere Kerzenstärke , somit auch die Belastung größer sein mußbei sinoidal er , als bei kontinuierlicher Spannung und au s gleichemGrund bei spitzer Wel lenform größer al s bei flacher . Schließlichis t auch zu erwarten , daß aus rein mechanischen Gründen die interm i t t ierende Belastung des Leuchtkörpers für dessen Lebensdauerschädlich sein muß . Eine sehr wesentliche Rolle spiel t auch bei denbesprochenen Verhäl tnissen die Frequenz des Wechsels tromes . Infolgeder Wärmekapazität des Fadens nehmen die Unterschiede der Kerzens tärken des Fadens zwischen dem Maximum und Minimum einerPeriode mit s teigender Frequenz wesentlich ab . Wechselströme

‚

vonhoher Frequenz dürften somit für die Lebensdauer der Glühlampenweniger schädlich sein al s solche mit niederer Frequenz .

Gleichzeitig mit der Materialv ersch lech terung des Leuchtkörperswahrend der Brennzei t g eht auch das Zerstäuben des Leuch tkörpersvor sich . Der feine Metal ls taub fliegt gegen die Glaswände undverursacht die Schwärzung derselben

,durch welche die Licht

ausstrahlung im Laufe der Zei t immer stärker beeinträchtigt wird .

.Versuche haben erwiesen,daß die Verminderung der Kerzenzah l

aussch l ießlich auf die lichtabsorbierende Wirkung des Beschlageszurückzuführen sei

,da die Lampen

,welche nach längerem Brennen

fast 30 0/o ihrer ursprünglichen Kerzenzah l einbüßten

,nach dem

Austausch der geschwärzten Glocke durch eine neue klare Glasglockeihre ursprünglichen Kerzenzah len aufwiesen . Hauptsächlich von derGröße der Zerstäubung der Leuch tkörper hängt die sogen . Nutzbrenndauer der Lampen ab

,d i . diej enige Zahl von S tunden , nach

welcher die Lampe 2 0 ihrer ursprünglichen Kerzenzah l eingebüßthat . Der Vorgang der Zerstäubung des Leuchtkörpers wird durcheine große Zahl von Fak toren bedingt

,so der Reinhei t und Güte

des Materials,aus dem der Leuchtkörper bes teht

,Beschaffenheit des

Vakuums,Belastung sowie der ganzen Lebensgeschichte der Lampe

überhaupt . Die letztere spiel t insofern eine große Rolle,al s eben

im Laufe der Zeit mit der fortschreitenden Zers täubung immer

ungüns tigere Verhäl tnisse bezüglich der Belastung des Fadens und

Vakuums in der Lampe eintreten , wodurch die Lampe mit wachsenderGeschwindigkeit ihrem Ende entgegengeführt wird Das Wesen derZerstäubung und deren Ursachen sollen in dem nächstfolgendenAbschnitt eingehender behandel t werden .

D a s

Von außerordentlich großer Wichtigkeit fü r die Ökonomie undGute der Glühlampen is t die Beschaf fenheit des in den Glühl ampenvorhandenen Vakuums . Wohl könnte man den Leuchtkörper ineiner Atmosphäre von indifferenten Gasen

,welche das Wolfram

auch bei der höchs ten Glut nicht angreifen ,brennen lassen ; eine

solche Anordnung wäre aber für die Ökonomie der Glühlampensehr unvorteilhaft . Die Gase würden durch Wärmekonvektion denLeuchtkörper stark abkühlen

,und man mußte diesem viel mehr

Energie zuführen,als es beim Brennen im Vakuum erforderl ich wäre

,

um ihn auf gleiche Glut zu bringen . Um diesen Energieverlus t zuvermeiden

,werden die Glühlampen vermittels t Quecksil berp umpen

möglichs t voll s tändig entlüfte t . Wir wissen,daß mit den bekannten

Hilfsmitteln sich niemals ein absolutes Vakuum erzielen läß t . Inder Praxis muß man sich damit begnügen

,in den Glühlampen eine

äußerst verdünnte Gasatmosphäre zurückzulas sen,deren Druck un

gefäh r 1 bis 5Millionste l Atmosphäre be trägt . Die Wärmekonvektion ,d ie durch eine solche hoch v erdürinte Gasatmosphäre verursacht wird ,kommt praktisch fast gar ni cht mehr in Betracht . Es machen sichaber auch andere Erscheinungen beim Brennen der Glühlampengel tend

,al s deren Ursache die Beschaffenheit

,d i . die Zusammen

setzung und Druck der in den Glühlampen enthal tenen hoch v erdünntenGasatmosphäre

,betrachtet werden muß . So macht man oft die

Beobach tung,daß Glühlampen mit ganz demselben Leuchtkörper

sich bei gleicher Belas tung beim Brennen verschieden verhalten .

Während manche auch nach langer Brenndauer fas t konstantesLeuch tverm ö gen und klare Glocke bewahren , zeigen andere starkesZers täuben des Leuchtkörpers

,Schwärzung der Glocke und damit

parallel verlaufende s tarke Lichtabnahme und kurze Lebensdauer .O ft kommen auch Lichtbogenentladungen in der Lampe vor

,die zur

vollständigen Zerstörung derselben führen . Wohl is t in vielen Fällenan solchen unangenehmen Erscheinungen die Beschaffenheit desLeuchtkörpers selbs t schuld

,es is t aber erwiesen

,daß in sehr vielen

Fällen ähnliches auch die G l üh l amp engase verursachen . Wir wollendeshalb unsere Aufmerksamkeit diesem Gegenstande zuwenden und

untersuchen,welche physikalischen und chemischen Ursachen diese

Erscheinungen bewirken . Gleichzeitig wollen wir auch die Mitte lerwähnen

,deren sich die Technik bedient , um die schädliche Wirkung

der Glühlampen -Gasatmosphäre zu beseitigen . Wir h aben bei derBesprechung des Entlüftens der Lampen darauf hingewiesen

,welch

großes Gewicht auf die volls tändige Entlüftung der Lampen gelegtwird und welche Vorkehrungen getroffen werden

,damit an den

Glaswänden der Glocke sowie in den H al terdräh ten nich t nochrecht beträchtliche Gasmengen zurückbleiben

,welche sich dann beim

Brennen der Lampen gel tend machen . Wir wollen nun untersuchen,

welche Vorgänge sich bei den in einer brennenden Lampe vorliegenden Verhältnissen abspielen . Wir haben vor allem in einerbrennenden Lampe einen hoch erhitzten Körper und einen stark

Fig. 73 .

verdunnten Gasraum . Es liegen bereits viele Untersuchungen vor,

welche sich mit den Erscheinungen beschäftigen,die in einem ver

dünnten Gasraum in Gegenwart glühender Körper eintreten . Diebeobachteten Erscheinungen sind vor allem rem elektrischer Natur .Man kann dieselben am besten in Apparaten s tudieren

,wie in Fig . 73

abgebildet . In einem zylindrischen Glasgefäß befindet sich axialgelagert ein schwer schmelzbarer Drah t A B

,dem durch D und C

der elektrische S trom zugeführt wird,durch welchen der Draht auf

beliebige Temperatur erhitzt werden kann . Um den Draht herumund von diesem isoliert befindet sich ein Metallzylinder

,dessen

Querschnitt in den Linien GH und EF wiederge geben ist . DasGefäß wurde bei den Versuchen weitgehend evakuiert

,wobei auch

durch Erhitzen des Drahtes vermittels t des elektrischen S tromes al s

auch des Glasgefäßes mit dem Metal lzylinder in einem passendenOfen möglichs t al le absorbierten Gase aus diesem entfernt wurden .

Durch diese Vorsichtsmaßregel machte man sich,so weit es möglich

war,unabhängig von dem Einfluß der Gase auf die zu s tudierenden

Erscheinungen . Der Drah t wurde nun durch eine elektrische Batterie

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Drahtes sind inder Fig . 74 wiedergegeben . Wir sehen daraus,daß

'der S trom mit steigender Temperatur des Drahtes außerordentlichrasch anwächst . Bei der Temperatur von 1 500 C fand R i c h a r d s o ne ine Emission von negativer Elektrizität von etwa 1 Milliamp . pro

Q uadratzentimeter Oberfläche des glühenden Drahtes . Durch Extra'

p ola t ion finde t man ,daß bei 2 000 0 C der glühende Draht e inen

S trom von Amp . negativer Elektrizität pro Quadratzentimeter'

Öberfl aché emittier'en würde . Bei einem Kohlefaden

,welcher auf

eine viel höhere Temperaturgebrach t werden kann al s dasPlatin

,erhiel t R i c h a r d s o n

einen S trom von etwa 1 Amp .

Temperatur in 0 C

Fig . 74. Sä t t igungss trom d iagramm . Fig. 75.

p ro Quadratzentimeter des gl uhenden Fadens . Natürlich is t es beimWolfram

,welches auch auf sehr hohe Glut gebracht werden kann

,zu

erwarten,daß die Emission von negativer Elek t rizi tät im Vakuum

b ei diesem unter Umständen auch einen außerordentlich hohenBetrag annehm en kann .

I n der Technik war die Erscheinung der Emission von negativerElektrizität durch glühende Koh l efäden seit langem bekannt . Siewurden von P r e e c e Bd . 38 , S . 2 1 9 undF l e m i n g ( „Proc . Roy . Bd . 47 ,

S . 1 1 8„Phil .

Bd . 42 ,S . 52 eingehend studiert . Verbindet man in einem

Apparat,welcher in Fig . 75 abgebil det . ist und eine h och ev aku ierte

Kohlenfadenl ampe mit einer Nebenel ek t rode dars tell t , den an den

p ositiven Pol angeschlos senen Schenkel d es glühenden Koh lenfadens

1 45

ü ber ein Galvanometer mit der Nebenelek trode ,so beobachtet man

e inen starken S trom durch gang . Die Richtung des Stromes entsprichte iner Emission negativerElektrizität von dem glühenden Kohlenf adend urch das Vakuum hindurch zur kalten Nebenel ek t rod e. Diese Ers ch einung wurde E d i s o n -Effekt genannt . Wird die Nebenelektrodem i t dem negativen Schenkel des Koh lenbügel s verbunden ,

so kannnu r ein viel kleinerer S tromdurch gang beobachtet werden , was wohldadurch leicht begreifl ich erscheint

,daßi in einem solchen Fall die

N ebenelekt rode gegenüber dem Kohlenfaden negativ geladen erschein t,

d urch welche Potentialdifferenz ein Transport negativer Elektrizitätvon dem Glühfäden zur Nebenelek trode sehr erschwert wird

Nun müssen,w ir nach dem Wesen und Ursachen des sel tsamen

Elek trizit ät st ransportes durch das hohe Vakuum suchen . Aus denErfahrungen auf dem Gebiete der Elektrolyse und des Elektriz itätst ransportes in ionisierten Gasen wäre man anfangs geneigt

,an

zunehmen,daß es auch in unserem Falle sich um einen Transport

negativer Elektrizität durch negativ geladene materielle Teilchen,

w elche von dem glühenden Faden weggeschleudert werden,handelt .

D a wir gleichzei tig die Zers täubung des glühenden Fadens,welche

sich durch die Schwärzung der Glocke bemerkbar macht,beobachten

,

s o könnte man im ersten Augenblick geneigt sein,anzunehmen

,

d aß es di ese zerstäubten Partikelchen waren,welche den al s E d i s o n

Effekt beobachteten Elektrizitätstransport besorgt haben . Bei nähererÜberlegung wird jedoch eine solche Annahme bald hinfäl l ig . Die

g roße Menge der beim E d i s o n -Effekt transportierten Elektrizi täts teh t in gar keinem Verhältnis zu der ganz geringen Menge desz erstäubten Fadenm a terial s und läß t sich mit den Gesetzen derElektrolyse

,nach welchen dann eine unverhältnismäßig größere Zer

s täubung zu erwarten wäre , nicht in Einklang bri ngen . Wir müssensomit einen m a terielosen Elektrizitäts transport annehmen

,wie wir

s olchen in den Kathodenstrahlen kennen . Die Annahme,daß beim

E d i s o n -Effekt genau so wie bei den Kathodenstrahlen die Elekt rizi tät s t räger die sogen . Elektronen sind

,die m aterielosen Elementar

q uanten der Elektrizität konnte . auch durch di e elektromagnetischenund elektrostatischen Messungen

,durch die Bestimmung der spezi

fischen Ladung e/m (e Ladung,m scheinbare Masse) als richtig

b ewiesen werden . Somit sind wir beim Studium des E d i s o nEffekte s schließlich zu dem Resultat gelangt

,daß glühende Körper

im hohen Vakuum große Mengen von Elektronen aussenden . DieseTatsache is t für die G l üh l am pen technik von großer Bedeutung , dad ie nachgewiesene Elektronenemission glühender Körper im VakuumM ü l l e r

,Meta l l dr ah t l am p en. 10

auch bei den Glühlampen in mancher Hinsich t zur Geltung gelangenkann . Die einzelnen Drah tsch l eifen in der Glühlampe besitzen einverschieden hohes elektrisches Potential . Dadurch

,sowie infolge

der besprochenen Elektronenemission müssen zwischen den einzelnenSchleifen des Leuchtkörpers in der Glühlampe selbst Gasst rö me

resultieren,deren Art und Größe einen hohen Einfluß auf das Ver

hal ten der Glühlampen selbs t haben muß . So wird den Gas oderV akuum s t rö men in der Glühlampe ein gewisser Einfluß auf dieZers täubung des Leuchtkörpers zugeschrieben

,sowie vor allem d ie

insbesondere bei den hoch v ol t igen Glühlampen sich sehr oft unangenehm bemerkbar machende Erscheinung des V akuumkurzsch l u sses

,

welche fas t in allen Fällen zur Zers törung der Lampe führt .Es wurden deshalb in der Praxis alle Maßregeln getroffen

,

von denen m an eine Verminderung der V akuum strö me sich erhoffenkönnte . Nach der Beobachtung von H . A . Wi l s o n und andererwird die Emission der Elektronen von glühenden Drähten im Vakuumin hohem Maße von der Gegenwart von Spuren von Gasen

,ins

besondere Wassers toff,beeinflußt

,und zwar durch solche außer

ordentlich ges teigert . In der Praxis wurde diesen Beobachtungendarin Rechnung getragen

,daß sehr große Sorgfal t auf volls tändige

Entlüftung der Glühlampen gelegt wurde . In dem Abschnitt überdas Entlüften der Lampen werden al le dafur getroffenen Maßregelnausführlich beschrieben . Der Einfluß der Gasres te auf die Elektronenemission der glühenden Drähte kann damit erkl ärt werden

,daß d ie

im Vakuum vorhandenen ionisierten Gasatome,die Gasionen

,auf

rein dynamische Weise durch Auffliegen gegen die erhitzte Oberfläche des erhitzten Drahtes diesen zu reichlicher Elektronenemissionveranlassen (Stoßionisation) , oder d aß auf rein chemischem Wegeinfolge vorübergehender Bildung chemischer Verbindungen zwischendem Drahtmaterial und den Gasen eine ges teigerte Emission derElektronen eintri tt . Zu der le tzteren Annahme könnte man vielleich tdurch das Ergebnis der höchst interessanten Untersuchungen v on

H ab e r und J u s t (Uber die Aussendung von Elektronenstrahlen beichemischen Reaktionen

, „Ann . d . Bd . 36 ,

S . 308

geführt werden . H ab e r und J u s t haben aber nur bei stark exothermen Reaktionen eine merkliche Elektronenemission nachweisenkönnen

,während solche Reaktionen zwischen den Gasresten

,ins

besondere dem die stärkste Elektronenemission verursachenden.Wassers toff und dem glühenden Metall nicht zu erwarten wärenDie Stoßionisation ware somi t al s die einzige Ursache der ver

grö ßerten Elektronenemission der glühenden Dräh te im Vakuum

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g luhende Metall gegenuber der kalten Nebenel ek trode negativ geladenis t

,sich ein beträchtl icher S tromdurchgang durch das Vakuum nach

weisen laß t . I st aber der gl uh ende Draht gegenüber der Nebenelek t rodepositiv geladen

,so l äß t sich kein merklicher Stromdurchgang nach

weisen . Vergrößert man nun die positive Ladung des glühendenDrahtes und untersucht das System auf S tromdurchgang mit einemempfindlichen Elektrometer

,so kann m an auch einen Stromdurchgang

konstatieren,der einer Wanderung elek trisch positiv geladener Teil

chen aus dem gl uhenden Draht zur Nebenelek t rode entspricht . DieRichtung des S tromes is t somit entgegengesetzt der S tromrichtungdes E d i s o n -Effektes

,und die Erscheinung wird deshalb

„posi tiver

Effek t “ genannt . Während nun beim E d i s o n -Effekt nachgewiesenwerden konnte

,daß die Elek trizi t ät sträger m aterielose Teilchen sind ,

fand man beim positiven Effekt durch Bestimmung des Verhäl tnissese/m (Ladung zur Masse des Tragers) , daß die Träger der positivenElektrizität vom glühenden Draht zur Nebenelek trode posi tiv geladeneTeilchen sind

,deren Masse ungefähr der Größenordnung der Gas

moleküle entsprich t, j a in manchen Fällen konnte man sogar fest

s tellen,daß die Ladungen von einer vie l größeren Masse mitgeführt

werden,al s es den Mo leku len der Gase oder auch der Metalle

,wie

z . B . Platin entsprechen würde,womit al s Träger der positiven

Ladung positiv geladener,sehr feiner Metal ls taub anzusehen wäre .

Diese Tatsachen ließen die Vermutung zu,daß der posi tive Effekt

in direktem Verhältnis zur Zerstäubung glühender Körper steh t,

weshalb die genaue Erforschung des Wesens des posi tiven Effektessehr wünschenswert erschien . Viele Forscher

,wie B e r l i n e r ( „Wied .

Bd . 33 ,S . 2 89 Bd . 35 ,

S . 79 1 E l s t e r undG e i t e l ( „Wied . Bd . 3 1 ,

S . 1 09 S t e w a r t ( Phil .Bd . 48 , S . 48 1 u . a . haben diese Erscheinung studiert .

B e r l i n e r fand, daß das vom Draht absorbierte Gas bei der Erhitzung

des Drahtes von diesem allmählich abgegeben wird und eine wichtigeRolle bei der Elek t rizität sen t ladung des Drahtes spie l t . Es is t sehrwahrscheinlich , daß das Gas in Form von Ionen den glühendenDraht verläß t

,von denen die positiv geladenen die Erscheinung

des positiven Effektes hervorrufen . Die Tatsache,daß der positive

Effekt , wenigstens zum großen Teil,

au f das Entweichen derabsorbierten Gase aus dem glühenden Draht zurückzuführen sei

,

scheint ziemlich sich erzust eh en und konnte durch die neuesten Untersuchungen , welche von Z . K l em en s i ew i c z Ann . d . Bd . 36 ,

S . 796 ff. ausgeführt wurden,bestätigt werden . Der positive

Effekt zeigt nämlich die charakteris tische Eigenschaft, daß er am

1 49

Anfang groß,im Laufe der Zeit aber

,wahrend der Draht im Vakuum

erhi tzt wird,immer kleiner wird und schließ lich verschwindend kleine

Werte annimmt . Führt man nun nach einem solchen Abfal l despositiven Effektes frisches Gas in das Gefäß ein

,in welchem sich

der heiße Draht befindet,so beobachte t man

,daß nach neuerlichem

Auspumpen des Gefäßes die Entladung der positiven Elektrizitätvon dem heißen Draht sehr stark zugenommen hat und beim fortgesetzten Erhitzen sich wieder verringert . K l em en s i ew i c z behandel te Drähte

,welche durch sehr langes Erhi tzen im Vakuum fast

keinen positiven Effek t mehr zeigten,bei 2 00 0 C in verschiedenen

Gasen unter einem Druck von mehreren hundert Atmosphären undkonnte dabei na

_chweisen

,daß solche Dräh te

,im Vakuum erhitzt

,

wieder fast ihren vol len ursprünglichen positiven Effekt zeigen . Das

allmähliche Entweichen der Gase,welches somit das Wesen des

posi tiven Effektes zu sein scheint,muß aber auch sicher im direkten

Zusammenhang mit dem Zerstäuben glühender Drähte s tehen . SchonE d i s o n und d e C h a n g y haben bei ihren Untersuchungen über diePl a t in l am pe auf diesen Zusammenhang hingewiesen ,

und beide Erfinder empfehlen zur Verhinderung der Zerstäubung des Platinleuchtkörpers seine vollständige Entgasung . A lle Me talle besitzen

,

entsprechend ihrer Darstellung,sehr große Mengen absorbierter Gase

,

vor allem Wassers toff,welche oft das Hundertfache des Volumens

des Metalles betragen . Beim Erhitzen der Metalle nimmt derenLöslichkeit für die Gase s tark ab

,wäh rend gleichzeitig der Gasdruck

in den Metallen enorm hohe Werte annimmt . Das Auss toßen derGasmoleküle aus dem glühenden Draht vollzieht sich nun mit großer

,

Heftigkeit,wobei sehr leicht auch feine Met al l partikelch en in Form

des S taubes mitgerissen werden können . Dies wäre somit derprimäre Vorgang der Zerstäubung . Glühlampen

,w elche s tarken

positiven Effek t zeigen,deren Leuchtkörper also nicht volls tändig

entgas t wurden,müssen danach auch eine s tarke Zerstäubung des

Leuchtkörpers selbs t aufweisen . Die Zerstäubung wäre vor allemauf di e primäre Ursache

,das Entweichen der absorbierten Gase

,

zurückzuführen . In weiterer Linie wird aber auch das Vakuum durchsolchen Vorgang wesentlich verschlechtert ; es tri tt eine verstärkteElektronenemission des glühenden Drahtes ein

,w elche auch ihrer

seits eine weitgehende Zers täubung des Drahtes bewirken kann .

Wir sehen somit,von welch großer Wichtigkeit fur das Verhal ten

der Lampen eine gründliche Entgasung der Leuch tkorper i st . DieAbhängigkeit der Zers täubung und des posi tiven Effektes von derNatur des im Vakuum vorhandenen Gases wurde auch untersucht

,

und B e r l i n e r fand z . B.

,daß die Zerstäubung des Platins durch

die geringsten Spuren von Sauers toff s tark beschleunigt wird . DieseErscheinung wird au f eine chemische Reaktion

,eine langsame

Oxydation des Platins zurückgeführt . Durch viele Forscher wurdenachgewiesen

,daß solche chemische Wirkungen einen großen Einfluß

au f die Entstehung d es positiven Effektes und der damit parallelverlaufenden Zerstäubung besitzen . Hingegen haben die in derneuesten Zei t von K l em en s i e w i c z angeführten Versuche deutlicherwiesen

,daß dies nich t al s allgemeine Regel zu betrachten sei .

Die sehr sinnreichen Versuche,durch welche es K l em en s i ew i c z

gelungen is t,dieses zu beweisen

,wurden in folgender Weise aus

geführt : Palladium oder Iridium besitzt die Eigenschaft,bei be

s timmten Temperaturen sich mit Sauerstoff unter Bildung von entsprechenden Oxyden zu verbinden . Die Oxyde sind aber rech tunbeständig und zerfallen

,wenn der Sauers toffdruck der umgebenden

Atmosphäre eine gewisse Grenze unterschreite t,wieder in Metal l

und Sauerstoff . Auf diese Weise kann m an an glühenden Drähtenau s diesen Metal len durch einfache Veränderung des Sauers toffdruckes die chemischen Reaktionen beliebig in der einen oderanderen Richtung verlaufen lassen . Bei diesen Versuchen zeigte essich au ffal lenderw eise

,daß trotz der an den glühenden Drähten vor

sich gehenden intensiven chemischen Reaktion kein wesentlicherpositiver Effekt nachzuweisen w ar . Es würde sich sicher verlohnen

,

diesen Ergebnissen,welche allen bisherigen Erfahrungen zu wider

sprechen scheinen,etwas näherzutreten . Wir sehen

,daß alle bisher

angeführten Untersuchungen über den positiven Effekt kein vol ls tändig klares Bild über das Wesen dieser Erscheinung zu gebenvermögen . Die bisher erzielten Ergebnisse au f die Verhäl tnisse derglühenden Wol fram d räh te in den Glühlampen direkt übertragen zu

wollen , wäre vor allem schon aus dem Grunde als sehr gewagt zubezeichnen , da al l die besprochenen Versuche bei Temperaturen ausgeführt wurden , welche viel tiefer waren ,

al s die Temperatur desmit 1 Wa t t /HK . Belas tung brennenden Wol fram leu ch t kö rpers i s t .Da es aber fast als erwiesen zu betrachten ist

,d aß der positive

Effekt direkt mit der Zerstäubung des Leuchtkörpers zusammenhängt,

wäre eine dahingehende Untersuchung bei gleichen Verhältnissen,

wie solche in der Glühlampe vorhanden sind,als außerordentlich

wünschenswert zu bezeichnen . Wir wollen nun zu einigen praktischenVersuchen übergeben ,

welche au f den vorhin beschriebenen th eore

tischen Untersuchungen über die gaselek trisch en Erscheinungen im.G l üh l ampenv aku um fußend , uns zu technischen Erfolgen geführt haben .

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Stelle in die Lampe eingefubrt , infolge der Wärmewirkung des

Leuchtkörpers im Vakuum der Glühlampe allmählich unter Halogenabspaltung zerfallen . Al s passende Körper für diesen Zweck nenntder Erfinder vor allem das Thal lo -Th al l ich lorid oder dessen Doppelsalz mit C h lorkal ium ,

Pl atinch lorür oder Platinchlorid,welches

schon beim Pumpen in Plat inch lorür zerfal l t,Eisenchlorid und

schließlich Trikal iumbleihyd rofl uorid . Die Wahl der balogenabspal tenden Stoffe für die Fü l lungszw ecke wurde derart ge troffen

,daß

al le bei den Verhältnissen,welche in der G l uh l ampe herrschen , nur

eine äußers t hoch verdünnte H alogenatmosp h äre in der Glühlampeerzeugen . Der H alogengasdruck in der Glühlampe ist so gering ,daß bei der Prüfung der Lampe au f Geislerl ich terscheinung einesolche sich kaum anders verhäl t al s eine gewöhnliche

,ohne Füllung

versehene,gut evakuierte Glühlampe . Der Erfinder gibt auch ver

schiedene zweckmäßige Anordnungen an zur Unterbringung der

h alogenabspal tenden Substanzen in der G luh l ampe (D . R . P . 2 48 430

vom 2 4 . Juli Zu diesem Zwecke wird der beim Leuchtkörpertragges tel l übliche mittlere G lasstengel an seinem oberen Ende zueinem Rohr ausgebildet

,in welches die Substanzen eingeführt werden .

Darüber wird eine Schicht Glaswolle gelegt,welche das Heraus fal len

des Pulvers verhindern sol l . Die S telle für die Unterbringung derFü l lsubstanz is t sehr gu t gewählt , da der mittlere G l ass tengel , vonden Leuch td räh ten allseitig umgeben

,durch diese relativ hoch erhi tz t

wird und eben infolge dieser Wärmewirkung ein Zerfal l der Füllsubs tanz unter H alogenabspal tung s tattfinden kann . Diese Warmewirkung ruft aber gleichzeitig eine andere

,nicht sehr erw ünschte

Erscheinung,und zwar die Verflüch tigung der fes ten Fü l l subs tanzen

hervor,welche aus dem erhitzten S tengel roh r h erausdamp fen und

sich al s trüber Beschlag an der Glockenwand niederschlagen . Um

dieses zu vermeiden,schlägt der Erfinder eigens geartete Beschl ag

fänger vor,welche sich als Fortse tzung an das die Fü l l subs tanz

enthal tende Rohr anschl ießen (sieh e Fig .

Auch andere Verfahren zur Entwicklung kle i ner Mengen von

Halogenen in den Glühlampen sind seit kurzem bekannt . S i e m e n sH a l s k e

,A .

-G . in Berlin (D . R . P . 2 58558 vom 3 1 . Dezemberverwenden al s Ausgangss toff eine Substanz

,welche allein durch d ie

Einwi rkung der in der Glühlampe befindlichen Wärme und Lichtquellenicht zerlegt Wird . Diesen Stoff bringt man in Verbindung mi t einemanderen von solchen Eigenschaften

,daß durch die Wärme und Licht

wirkung eine chemische Reaktion zwischen beiden stattfindet,durch

welche der Ausgangss toff unter Entwicklung von H al ogengas zerfäl l t .

1 53

Besonders h a t sich z . B . das Bleij odid bewahrt , das in Verbindungmit Mangansuperoxyd durch Wärme und Lichtwirkung unter Jodabspaltung zerlegt wird .

\

Gegenüber den Fü l l substanzen von S k a u p ysol l eine solche Kombination von Fü l l subs tanzen noch den Vorteilbesitzen , daß vor dem Einführen in die Lampe die S toffe gesondertdurch Erhitzen getrocknet werden können

,während die Substanzen

von S k a u p y bei s tärkerer Erhitzung behufs Trocknung sich zersetzen würden . Die Firma S i e m e n s H a l s k e h a t auch ein anderesVerfahren zur al lm abl ich en Entwicklung von H alogengasen in denGlühlampen angegeben (D . R . P . 2 58 852 vom 3 1 . Dezemberwelches sich in der G l üh lampen technik gut e inzuführen scheint .Das Verfahren besteht darin , daß in die Glasglocke eine Silberhalogenverbindung gebracht wird

,welche durch Wärme und Lichteinwirkung

derart reduziert wird,daß freie H alogengase entwickel t werden . Man

kann die Reduktion der Silberh alogenv erbindungen noch dadurcherleichtern

,daß man sie in der Glühlampe in Verbindung mit S toffen

wie Eisen oder Nickel bringt . Das Eisen oder Nickel wird hierbeizweckmäßig als Träger benutzt

,auf welchen sich d as Chlorsilber

in Form eines kleinen aufgeschmolzenen Netzes befindet . In letzte rZeit wurde auch der Deutschen Gasglühlich t -A .

-G . ein Halogenfü l l ungspa tent erteil t (D . R . P . 2 59 1 1 8 vom 2 9 . Oktober nachwelchem in die Lampenglocke poröse Substanzen eingeführt werden

,

welche Halogene oder balogenart ige Subs tanzen gelös t oder absorbiertenthal ten und während des Brennens der Lampen die Halogene oderh alogenh al t igen Dämpfe in sehr k leinen Mengen kontinuierlich abgeben . A l s solche poröse Subs tanz kann beispielsweise Holzkohleverwendet werden .

Al le diese H alogenfu l lungspatente h aben in der Glühlampenindustrie große Bedeutung erlangt . Solche Lampen

,allgemein

Fü l lungs l ampen genannt , kommen bereits sei t längerer Zeit inden Handel . Dieselben besi tzen einen Wat t v erbrauch von etwaWat t/HK . und dabei noch eine größere Nutzbrenndauer al s die

gewöhnlichen Glühlampen . Vorläufig werden nur H och kerzenl ampen ,

1 00 bis 1 000 HK .

,al s Fü l lungslampen fabriziert . Die bisherigen

Produzenten sind die Allgemeine Elek t rizit ät s -Gesellschaft,S i e m e n s

H a l s k e,Ph i l i p s und die Deutsche Gasglühl ich t -A .

-G . Diegünstige Wirkung der H a logengasfü l lung schein t vor allem daraufzurückzuführen zu sein

,daß die Halogene die von dem glühenden

Leuchtdraht infolge Zerstäubung w eggesch leuderten feinen Metallp artikelchen in farblose oder hellgelbe Halogenverbindungen überführen und dadurch die Bildung des schwarzen Besch lages an der

Glasglocke verhindern . Da m an nun bei den Fu l l ungs lampen dieSchwärzung der Glocke nich t zu befürchten hatte

,konnte man ver

suchen,den Leuchtkörper stärker zu be lasten und ihn auf den Nutz

effekt von etwa Wat t/HK . zu bringen . Eine gute Fül l ungsl am pewird während ihrer ganzen Brennzeit niemals schwarz

,sondern nur

leich t gelb gefärb t . Die H alogenfü l l ung verhindert nicht die Zers täubung des Leuchtkörpers , j a man kann sogar behaupten , daß dieserwährend der Brennzeit sogar etwas stärker angegriffen wird

,die eigent

l iche Wirkung der Füllung is t die Verhinderung des unangenehmenEffektes der Ze rs täubung

,der Schwärzung der Glasglocke . Vom

rein technischen Standpunkt betrachtet,s tel l t das Patent von A n t o n

L e d e r e r bereits die prinzipiel le Lösung des H al ogenfü l l ungsp roblem s,

und es b leibt abzuwarten,ob all die anderen H alogenfü l lungspa tente

nicht a l s abhängig von dem Patent von A . L e d e r e r erk lärt werden .

Die Fabrikation h och v ol t iger H alogenfü l l ungs l am pen scheint m itgroßen Schwierigkeiten verbunden zu sein . Die A u e r - Gesellschaftfabriziert ihre H alogenfü l l ungs l am pen nur fur Spannungen bis zu1 60 Vol t . Die Gegenwart der H alogengasatmosph äre ,

sowie deral lmählich entstehenden flüchtigen Wo l frambalogenv erbindungen

führt oft zu V aku um l icb tbogenent ladungen und Kurzschluß in denLampen

,welche Erscheinungen bei den h och v ol t igen Lampen sich

am stärksten bemerkbar machen . Die Allgemeine Elek t rizit äts -Gesel lschaft hat in einer Deutschen Patentanmeldung (A . 2 2 794 ,

1 9 1 2 )eine neuartige Füllung angegeben

,welche auch fur h och v ol t ige

Lampen sich sehr gu t eignen sol l . Die Firma verwendet als FüllungSubstanzen

,welche in der Glüh l ampe langsam geringe Mengen

Sauers toff entwickeln . Als solche Substanzen werden vor allemChlorate

,speziel l das Barium ch lorat

,genannt . Die Gegenwart sehr

geringer Mengen von Sauers toff in der G l üh lampenatmosp h äre hatungefähr dieselbe Wirkung wie die Halogene

,indem sich auch der

Sauers toff mi t dem zerstäubten Metal l unter Bildung farbloser,durch

sich t iger Verbindungen umsetzt . Der große Vorteil in der Anwendung von Sauers toff an Stelle der Halogene liegt aber darin

,

d aß die gebildeten Oxyde im Gegensatz zu den Wo l fram h alogen

verbindungen nicht flüchtig sind und dadurch auch keine Vakuumlich tbogenentladungen in der G l uh l ampe verursachen können . DieSauerstoffül l ungslampe scheint somit eine ideale H och v ol tfü l l ungs

l ampe zu sein . In der Tat is t es nu r die Allgemeine Elekt rizitätsGesell schaft gewesen

,welche Fü l lungsl ampen für alle Spannungen

fabrizieren konnte . Die Sauerstoffü l lungs lampe besitzt nur denNachteil

,daß während der Brennzeit oft ein irisierender Beschlag

,

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1 56

sächlich das Schwärzen verursachen,s tell te es sich heraus

,daß es

vor allem der Wasserdampf is t . Es konnte fes tges tell t werden , daßbei Gegenwart von sehr geringen Mengen von Wasserdampf , esgenügt z . B . ein Druck von mm Hg ,

der Glühkörper mit diesemein flüchtigesWol framoxyd und Wasserstoff bi ldet . Das so gebildeteWol framoxyd wird sodann auf der Gl ockenw andung durch denWasserstoff unter Wiederbildung von Wasserdampf reduziert und in einenBeschlag aus metallischem Wolfram verwandelt . Es is t also einvolls tändiger chemischer Kreislauf

,welcher das H inüberdest il l ieren

von Wolfram aus dem Glühkörper au f die Glockenw andung bewirkt .Durch vollkommene Entfernung von Wasserdampf konnte

jedoch das Schwärzen nicht ganz verhindert werden . Die Schwärzungbei Abwesenhei t von Wasserdampf m ußte nun auf gewöhnliche Verdämpfung des \Nol frams (thermischer oder elektri scher Natur) zurückgeführt werden . Es wurde deshalb versuch t

,durch Einführung von

inerten Gasen,wie Stickstoff

,Argon

,Quecksilberdampf

,bei atmo

sphärischem Druck die Verdampfung des Wolframs aus den Glühkörpern zu verhindern . Die Versuche h aben auch tatsächlich erwiesen

,daß die Verdampfung des Wol fram l euch tkö rpers in einem

Gas von hohem Druck geringer i s t al s im luftleeren Raum,gleiche

Temperatur des Leuchtkörpers in beiden Fällen vorausgese tzt . DieEntdeckung dieser Tatsache al lein hätte j edoch nich t genügt

,um

einen technischen Effekt zu erzielen . Wir wissen,daß die Gegenwart

von Gasen bei höherem Druck eine sehr starke Wärmekonvek tionvon dem Glühkörper in der Lampe bewirk t

,wodurch große Energi e

verlus te verursacht werden . Man müßte also,um in einer mit Gas

gefüll ten Lampe den Leuchtkörper auf gleiche Glut wie im Vakuumzu bringen

,viel größere Energiemengen demselben zufuhren .

Es wurden nun die Wärmeverlus te der Glühkörper in verschiedenen Gasen s tudiert . Hierbei ergab sich

,daß der Wärmeverlus t

durch Konvektion ungefähr proportional der 1,5 ten Potenz der Glüh

körpertemperatur is t . Hingegen wächst die ausgestrahlte Energieungefähr mit der 4 , 7 ten Potenz der Temperatur des Leuchtkörpers .Es ergib t sich daraus

,daß durch S teigerung der Gl ühk ö rp ertempe

ratur der Wärmeverlus t durch Konvektion infolge der eintretendengünstigeren Strah lung sehr bald aufgewogen werden könnte . DerVersuch lehrte aber gleichzeitig

,daß die nötige Temperaturerhöhung

,

welche diesen günstigen Erfolg hervorrufen kann,zu groß is t

,als

daß sie der Leuchtkörper lange ertragen könnte . D i e Verdampfungist trotz der Gasfüllung sehr s tark

,und der G luhkö rper brennt in

kurzer Zeit durch . Nun wurde im V ersu cbs laboratorium der A .E. G .

gefunden,daß der Wärmeverlus t durch Konvektion

.

bei dünnenDrähten und hohen Temp eraturen fas t so groß ist als bei Drähtenvon viel größerem Durchmesser . Die kühlende Wirkung des Gase sspiel t somit bei dünnen Drähten eine viel größere Rol le al s beidickeren . So benötigt 2 . B . ein Wolframdraht von mm Durchmesser in Sticks toff bei Atmosphärendruck und einer Temperatur

,

welche der eines bei Watt im Vakuum brennenden Fadens entspricht

,fast Wa t t /HK . ,

während ein zehnmal so dicker \Volframdraht bei derselben Temperatur m it einem Nutzeffekt von nur

Wa t t /HK . brennt . Es ergibt sich daraus ,daß es vorteilhaft erscheint , in Glühlampenmit Gasfüllung dickeGlühkörper zu benutzen .

Dasselbe Ergebnis kann man praktisch erzielen

,wenn man den Wolframdraht zu einer

dich tgew undenen Spirale aufwickel t . In einemeinfachen Versuche läßt sich der große Unterschied nachweisen

,welcher zwischen einer

mit S ticks to ff gefüll ten Lampe,deren Leu ch t

körper geradegestreck t oder zu einer engenSpirale gewickel t is t

,besteht . Zwei so lche

Lampen,deren Leuchtkörper gleiche Längen

und denselben Durchmesser besitzen,werden

durch ein Glasrohr miteinander verbunden .

Im Vakuum verbrauchen beide Lampen diegleiche W’attzahl und entw ickeln dieselbeLichts tarke . Läßt man nun in die LampenStickstoff bis zu einem Druck von ungefähr

P ier -6

Atmosphäre einströmen,so s inkt die Tem

perat ur des geradeges t reck ten Leuchtkörpers außerorderit l icb ,wahrend

sich die Lichts tärke der Sp iral d rab t l amp e kaum ändert . Will m an durchvergrößerte Energiezufuhr die Lampe mit dem ausgespannten Drahtau f die ursprüngliche Lichtstärke bringen

,so muß man derselben fas t

die doppel te Energiemenge zuführen al s der Sp irald rab t l ampe.

Durch die Entdeckung der Vorzüge des Sp ira l leu ch tkö rperswurde ers t die Konstruktion einer Glühlampe mit Gasfü l lung erm ö gl ich t . Die geringe Wärmekonvektion von dem derart gestal tetenLeuchtkörper kann durch die Erh oh ung der Temperatur des Leuch tkörpers ohne w eiteres kompensiert werden . Ja , man darf sogar ,info lge der geringen Verdampfung des Wolframs in Gasen vonhöherem Druck

,die Temperaturerhöhung bis zu einem Nutzeffekt

von Wat t /HK . weiter treiben .

Die neuen Watt -Wolframlampen besitzen eine wesentlichverschiedene Form al s die bisher bekannten boch kerzigen Wolframlampen . Fig . 76 zeigt eine von der Allgemeinen El ek t rizitäts -Ge

se llschaft in Berlin herges tell te Watt -Wolframlampe,die sogen .

Nit ral amp e. Die neuen Lampen besitzen eine beträchtlich kleinereGlocke . Eine 2 ooo kerzige Ni tral ampe besi tzt eine Glocke von2 00 mm Durchmesser

,während die frühere 1 000 kerzige Wolfram

Leuch tkö rper e iner Met al l d rah t l am p e Watt,1000 Kerzen

,1 10 Volt.

Leuchtkö rper einer N it ral amp eWatt,1000 Kerzen

,1 10 Vo lt .

Fig . 77 .

l ampe eine Glocke von 2 40 mm besitzt . Der Hals der Lampe 1s t

erheblich langer und dient als Kondensat ions und Kühlraum fürdas Gas . Die verdampften Wol fram teil ch en werden mit dem heißenGasstrom in den Hals geführt

,so daß nur dort der Beschlag ent

s teht,während der untere

,für die Lichtstrahlung wesentliche Teil

der Glocke völ lig klar bleibt . Der Leuchtkörper selbs t besitzt einesehr gedrungene Form . Fig . 7 7 zeigt das Größenverhäl tnis , welcheszwischen dem Leuchtkörper einer 1 000 kerzigen Wolframlampe al terType und einer gl eicbkerzigen H albw at t lampe besteht .

A l s Gasfüllung wird für die Lampen Sticks toff verwendet vonetwa Atmosphären Druck .

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1 60

l ampen nicht senkrecht zur Lampenach se , sondern es wird bei dieserLampentype die mittlere Lichts tärke der unteren Halbkugel , ähnlichwie bei Bogen und Preßgasl ich t , bestimmt . Unter solchen Bed ingungen besitzen die neuen Wolframlampen einen Nutzeffekt vonWat t /HK . Das entspricht einem Verbrauch der nackten Lampe ,

b ezogen auf die mittlere räumliche Lichtstärke , von etwa 5Wa t t /HK .

Es ist sehr wahrscheinlich,daß in kurzer Zeit auch niedriger

k erzige Wolframlampen der neuen Type hergestel l t werden .

Wie sich die patentrechtl iche Seite dieser neuen Erfindungverhal t

,l äß t s ich vorläufig noch wenig sagen . Zweifellos wurden schon

o ft G l uh lampen mit Gasfüllungen ,auch Stickstoff

,vorgeschlagen

(E d i s o n ,engl . Pat . 6 1 93 vom 2 8 . Dezember Auch die Ver

wendung von spiral förmig gewundenen Glühkörpern stel l t durchausn ichts Neues vor . Nach Ansicht des Verfassers is t j edoch diekonsequente und zielbewußte Kombination der bekannten Tatsachenin unserem Falle unbedingt al s e1ne Erfindung im strengsten Sinneanzusprechen .

Al lgeme ine Eigenschaften der Wo lfram lam pen.

D e r \?Vo l fr am d r a h t a l s Le u c h t k ö r p e r .

Wir wollen nun untersuchen,inwieweit die physikalischen

Eigenschaften des Wolframs dessen Anwendung al s Leuch tkörperm aterial rechtfertigen . Vor allem ist der außerordentl ich hoheSchmelzpunkt des Wolframs nach den neues ten Messungen liegtd erselbe bei etwa 3000 0 C und die geringe Verdampfbarkeit beih oh en Temperaturen

,welche ges tatten

,dieses Metall al s Leuchtkörper

in den Glühlampen möglichs t hohen Temperaturen auszuse tzen .

H ieraus resul tiert die große Wirtschaftl ichkeit der Wolframlampe,

welche diese Glühlampe vor allen anderen auszeichnet . Wir verd anken M . v o n P i r a n i und A l f r e d R . M ey e r sehr genaue Datenüber die Temperaturen

,welche den verschiedensten Belastungen des

Wol fram leu ch tk ö rpers entsprechen Verb . d . Deutsch . Physik .

Bd . 1 9 ,S . In der unten angeführten

,den Untersuchungen

e ntnommenen Tabelle finden wir,daß der Wolframdraht bei der

normalen Belastung von Wat t/HK . in gewöhnlichen Lampen undbei den Fü l l ungsl ampen Temperaturen von 2 2 02 0 bezw .

2 3990 C ausgesetzt wird . Diese hohen Gluten verträgt der Leuch t

körper im höchsten Vakuum der Glühlampen durch Tausende vonS tunden hindurch

,ohne dabei wesentl ich zu zers täuben .

In der Tabelle finde t sich die direkt gemessene schwarzeT emperatur des Leuchtkörpers au s welcher unter Berücksichtigung

Wo l f r am l am p e n .

d es von v o n Wa r t e n b e r g bestimmten Absorp tionsvermögens

(A ,; für Wolfram die wahre Fadentempera tur berechnet wurde .

In der zweiten Tabelle finden wir die pro Quadratmil limeter Oberfläche von Wolfram bei verschiedenen Temperaturen ausgestrahlteKerzenzah l (Dr . M . v o n P i r a n i und Dr . A . R . Me y e r

, „ETZ “

1 9 1 2 ,S .

196418871 772

16651596

L o r i n g bestimmte die Fl äch enhel le von verschiedenen Gluhlampen bei deren normalen Belastungen ( „The I l l um . Eng . London “

,

Bd . 2,S . 398 Nachfolgende Tabelle gibt das Resultat dieser

Untersuchungen wieder :

F l ä c h en h e l l e v o n G l u h l am p en f a d en .

M ü l l e r Met al l d rah t l amp en .

Das Wol frammetal l besitzt auch zweifel los selektive S trah l ungseigenschaften . Wohl is t das selektive S trah l ungsv erm ö gen vonWolfram bei weitem nich t ideal

,und der Energiegehalt der ul traroten

,

unsichtbaren S trahlen überwiegt auch hier weitaus den Energiegehal tdes sich tbaren Spek t ralbezirkes . Jedoch schon die geringen selek tivenSt rab l ungseigensch aften des Wolframs bewirken

,daß dieses Material

wesentliche Vorzüge al s Strahler gegenüber der Koh le aufweist . Wirbesitzen auch Untersuchungen quantitativer Art über die s elektivenS trab lungseigensch aften des Wolframs (W . W . C o b l e n t z , „

Zeitschr .f . Bel . “ 1 9 1 0 ,

S . leider haben sich aber dieselben al s nich tverläßlich genug erwiesen .

Von großer Wichtigkeit is t der positive Temperaturkoeffizientder elektrischen Leitfähigkeit des Wolframs . Er beträgt zwischen0 0 bis 1 70

0 C pro Grad C . Dies hat zur Folge,daß der

Glühkörper bei der hohen Temperatur während des Brennens einenwesentlich höheren spezifischen Widers tand besitzt al s bei Zimmertemperatur . Der Widers tand eines Wo l framd rah tes bei WattBelastung ist fast zwölfmal so groß als bei Zimmertemperatur . DieseEigenschaft ist aus verschiedenen Gründen sehr willkommen . DerG lüh l ampentechnik is t vor allem jede Ursache , die den Widerstanddes Leuchtdrahtes erhöht

,sehr willkommen

,da die Herstel lung von

allzu dünnen Drähten,wie es die große Leitfähigkeit des Material s

erfordert,an sich sehr große Schwierigkei ten bereite t . Außerdem

besitzt die Wolframlampe infolge des s tarken posi tiven Temperaturkoeffizienten die sehr erwünschte Eigenschaft der Selbstregulierungbei Spannungsschwankungen . Im Lichtnetz kommen oft Spannungssch ivankungen vor , welche einen Wechsel der S tromgröße und somitder Wat tzu fuh r

,Kerzens tärke und Belas tung der Lampe verursachen .

Nun wird aber der Wolframdraht bei s teigender Spannung heißer,

vergrößert infolgedessen sem en Widerstand und arbeitet dadurchdem Anwachsen der Stromstärke

,der Wa t tzu fuh r und Belastung

entgegen . Infolgedessen is t die Zunahme der Licb tp roduk t ion undder Belastung nicht proportional der j eweiligen Spannungszunahme

,

sonder n viel geringer . Die Wolframlampe is t info lge des großenTemperaturkoeffizienten des Leuchtdrahtes gegenüber Spannungsschwankungen unempfindlicher als alle anderen Glühlampen . Fig . 79

zeigt das Verhäl tnis Lich t sch w ankung : Spannungsscbw ankung beiverschiedenen Glühlampen . Hieraus ersieht man

,daß die Wolfram

lampe für Spannungsschwankungen die unempfindlichste Glühlampeis t . H i r s c h a u er fand ( „ETZ

“1 908 , S . daß bei einer Spannungs

schwankung von 5 die Lichtschwankung für die

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1 64

und einer Kohlenfadenlampe . Die Linie a bedeute t die Ruhestellung

des Stromoszil lograph ensch reibers . Beim Einschal ten der Wolframlampe schnel lt der Schreiber p lötzlich hinauf und fäl l t al lmählich indie Lage des normalen Lamp ens trom es . Bei der Kohlenfadenlampehingegen steigt der Schreiber im Moment des Einschal tens in dieHöhe

,die unterhalb der normalen S trom l age sich befindet , und

erreicht ers t al lmählich ansteigend die Normallage b. M o n a s e hbes timmte das Verhältnisv on Zündstrom zu Bet riebsstrom und fand fürKohlenfadenTantald rah t 4 6 ;

Wo lframdraht 7 8 .

Anfangs,bei der

Einfuhrung der Wolframlampen

,als man noch

diesen Tatsachen keineRechnung trug

,geschah

es oft,daß beim Ein

schalten einer größerenFig. 80 Oszil logramm des Z ündstromes bei Wo l fram Zahlund Koh lenfad enl amp en.

V OD Glühlampeninfolge des großen Zünd

stromes die Sicherungen du rchbrannten . Seitdem die wahre Ursacheerkannt wurde

,konnte durch Vers tärkung der Sicherungen dieser

kleine Übels tand behoben werden .

Der spezifi sche Effektverbrauch und der Nutzeffekt derWolframlampe.

Die Wolframlampe besitzt von allen bisher bekannten Glühlampen den geringsten spezifischen Effek tv erbrauch bei hinreichendgroßer Lebensdauer . Da die Glühlampen die Bestimmung haben ,e lektrische Energie in Lich t umzuwandeln

,so s tell t die Zahl der

elektrischen Energieeinhei t (Watt) , wel che für die Entwicklung einerLichteinheit (Hefnerkerze) von der Glühlampe verbraucht wird , einenbequemen Maßstab für den Effekt verbrauch derselben dar . FolgendeTabelle zeigt uns den Wa t t v erbrauch pro Hefnerkerze bei verschiedenen G l uh lampen

Der in der Tabe lle fu r j ede G l uh l ampenart angefuh rte Wattverbrauch s tell t denj enigen vor

,we lcher bei gleichzei tiger Berück

sich t igung der Nu tzbrefrnd au er der Lampen sich als der prak tischstefür j ede G l üh l am penart erwiesen hat . Die Belastung der Wo l framlampen is t verschieden bei verschiedenen Typen dieser Lampe . Vorwiegend werden Lampen für einen Energieverbrauch von Wat t/HK .

fabriziert . Lampen für Spannungen von 2 2 0 Vol t und darüber besitzen im allgemeinen einen Wat t verbrauch

,welcher sich au f e twa

Wa t t /HK . beläuft . In neuester Zei t ist es gelungen , durch entsprechende Fu l lungen die Nu tzbrenndauer der Wo lframlampen wesentlich zu vergrößern

,so daß man bei solchen Lampen auch die Belastung

auf etwa Wat t /HK .

,schließlich auf Wat t /HK . s teigern konnte .

Zu bemerken sei h och schließlich,daß der spezifische Effek t verbrauch

der Glühl ampe im allgemeinen in der Weise bestimmt wird,daß

man die Zahl der der Lampe zugeführten Watt durch die aus

ges t rah l te mittlere horizontale H efnerkerzenzah l d ividiert . Trotzdemdie Wolframlampe von allen Glühlampen den günstigs ten spezifischenEffek t v erbrau ch besitzt

,is t der Nutzeffekt auch bei dieser Lampe

sehr klein . Der Energiewert der von der Lampe ausgestrahl ten,als

Lich t empfundenen S trahlen is t im Verhäl tnis zur aufgewendetenEnergie sehr gering . Dieses Verhal tnis

,Energiewert der Licht

strahlen Aufgewendete Energi e , wird Nutzeffekt genannt . NachL e i m b a c h ( „ETZ

“1 9 1 1 , S . 2 66) beträgt derse lbe bei der gew ö hn

lichen Wolframlampe der Rest der der Lampe zugeführtenEnergie geht in Form von Wärmes trahlen und durch Wärmeablei tungverloren . Die nachfolgende Tabe lle

,welche die V ersuch sresu l ta te von

Dr . J . R u ß n e r ETZ “1 9 1 1 , S . 1 02 6) wiedergibt , zeigt in besonders

übersich tl icher Weise die Ökonomie der Umwandlung von Elektrizitätin Licht bei verschiedenen Belastungen der Wolframlampen . Hierbeiw ird unter Lichteffekt das Verhältnis : Energi ewert der Lichts trah lunn nergiew ert der Gesamts trah lung vers tanden .

Wo l f r a m l a m p e .

0195 I

1730174

Hieraus ersehen wir deutl ich,daß nur ein Bruchteil der der

Lampe auch bei hohen Belastungen zugeführten Watt in Lich t umgewandel t wird . Es is t von Interesse

,di e Grenzen kennen zu

l ernen,bis zu welchen die Ökonom ie der Umwandlung von Elektrizität

in Licht getrieben werden könnte . H . B u i s s o n und C h . F ab ry

( „ Z eit sCh r . f . Bel . “1 9 1 1 ,

S . 406 ; „Compt . rend “

,2 4 . Juli 1 9 1 1 )

haben für verschiedene S trah lenarten die pro mittlere sph arisch e

Kerze ausges trahl ten Watt ermit tel t und gefunden,daß eine Lampe

,

welche nur grüne S trah len,für welche unser Auge am emp find

lieb sten ist,aussenden würde

,nur Watt pro Kerze verbrauchen

würde . Demgemäß würde die Lichtintensität einer solchen idealenLampe 55Kerzen pro 1 Watt betragen . Dieses

„mechanische (besser

elektrische) Äquivalent des Lichts“ is t früher von D ry s d a l e mit 1 7 ,

von Hy d e mit 72 bes timmt worden . Freilich wäre eine solcheLampe

,welche nur eine S trahlenart aussendet

,für die Praxis völlig

unbrauchbar . Man kann jedoch ungefähr berechnen,unter Berück

sich t igung des Energiegeh a l tes von Lichtstrahlen verschiedenerWel lenlänge und der Empfindlichkeit des menschlichen Auges fürdie verschiedenen Lich tsorten

,daß eine Lampe

,welche nur Licht

s trahlen,wie solche im gewöhnlichen Tageslich t enthalten sind

,aus

senden würde,pro 1 Watt elektrischer Energie e twa 30 HK . Licht

aussenden müßte . Dieses Endziel zu erreichen,wird in Wirklichkei t

wohl kaum je gelingen,die Tatsachen sollen uns nur vor Augen

halten,daß es prinzipiel l möglich ist

,die Umwandlung von Elektrizität

in Lich t noch weitaus günstiger zu gestalten,a l s dies heu te mit der

wirtschaftl ichs ten al ler Glüh lampen,der Wolframlampe

,geschieht .

Die Lebensgeschichte der Wolframlampe.

Die wichtigs te und aussch laggebende Prüfung der G l uh l ampenis t die Untersuchung der Lebensgeschichte während der Brenndauer .Im praktischen Gebrauch werden die Glühlampen bei einer bestimmtenSpannung das ganze

„Leben “ hindurch gebrannt . Die S tromstärke

d er Lampe ändert sich während der ganzen Lebensdauer infolgeder Zerstäubung und Änderung des Sin terungs oder Kris tal l isat ions

zustandes des Leuchtkörpers . Die Änderung der Lichtstärke is t vonder Änderung des physikal ischen Zustandes

,hauptsächlich aber von

der Bildung des Beschlages an der Glockenwand abhängig . Diefortschreitende Zerstäubung des Leuchtkörpers bringt e s mit sich

,

d aß die Lichtstärke der Lampe dauernd abnimmt . In der Praxisnennt m an die Zeit

,in welcher die Lampe beim Brennen 2 0

ihrer ursp rungl ichen Lichts tärke verliert , die Nutzbrenndauer derLampe . Es empfiehl t s ich nämlich aus wirtschaftlichen Gründen

,

eine solche Lampe gegen eine neue auszutauschen,da die Verlus te ,

welche beim Brennen der Lampen uber die Nutzbrenndauer hinaus

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Vermeidung von Sp annungsubersch reit ungen getroffen waren ,so

daß die Pru fung den in der Praxis vorkommenden Bedingungenmöglichs t angepaßt wurde . Geprüft wurden acht Lampen für

1 6 Kerzen 2 2 0 Volt,von denen eine nach 580 Brenns tuden durch

brannte . Die anderen sieben zeigten im Mitte l folgendes Verhalten

Die Abnahme der Lichtstärke mit der Brenndauer zeigen auchdie Fig . 8 1 u . 82 . Beide Versuche wurden mit den Wolframdraht

0 100 200 500 400 500 600 700 800 900 7000 Stund enFig. 8 1 . Brennd au erversu ch mit Wol framd rah t l am p en. 16 H K .

, 2 20Volt

.

400. 500 600 700 800 900 1000 StundenFig. 82 . Brennd au erv ersu ch mit Wo l fram d rah t l amp en, 400 H K .

,1 10 Vo lt .

l ampen der Auergesel l sch aft ausgefuh rt . Es l iegen auch Pru fungender neuen Wol fram fü l l ungs l ampen vor , welche die vorzüglichenEigenschaften dieser Lampen klar beweisen . Ich führe als Beispie lan das Prüfungsergebnis der Physikal isch -Technischen Reichsanstalt

,

welches mit den bochkerzigenWo l fram fü l lungs l ampen erhal ten wurde .

Vier Lampen für 400 Kerzen 1 1 0 Volt zeigten beim ' Brenndauerversuch im Mitte l folgendes Verhal ten :

Die Lampen wurden mit Wechsels trom gebrannt . Das vorzugl ich e Resul tat der Prüfung is t der beste Beweis dafür , welchgroßen Fortschrit t die Einführung der Wol fram fü l l ungs l am pen bedeutet . Dr . - Ing . L . B l o c h führt ein Diagramm vor (Fig . au s

welchem m an die Nu t zbrenn

dauer derWolframlampen beiverschiedenen Belastungenentnehmen kann ( ETZ .

“

1 9 1 2 ,S . Das Dia

gramni s tutz t sich auf Prü Q

UC

I'

fungsergebnisse ,welche aus

zahlreichen Brenndauerver

Nutzb

suchen gewonnen wurden,

und darf wohl als sehr charakteris t isch für die Wolframlampen bezeichnet werden .

Freilich hat das Diagrammkeine Gel tung fu r die Fü ll ungSl ampen ‚

SO I I CI € I ° I I nur Spezifischer Effek tv erb rau chfür d1e gew ö hnl ich enW0]fram Fig. 83 . N utzbrenndauer der Wolframl ampen

bei verschiede nen Belastungen.

l ampen .

Es wurde oft nach dem Auftauchen der Wolframlampe mitgezogenem Leuchtkörper behaup tet

,daß diese Lampe eine geringere

Lebensdauer besitzt al s die Lampen,deren Leuchtkörper nach alten

Spritzverfahren hergestell t wurden . Diese Behauptung mag wohl inbezug au f die in der allerersten Zeit fabrizierten Lampen mit gezogenemWolframdraht einige Berechtigung gehabt haben . Inzwischen wurdeaber die Quali tät des gezogenenWol framdrah tes derart verbessert

,daß

sogar d ie Überlegenheit der neuen Type in jeder Hinsicht über diealte bewiesen werden konnte .

Die Konstante der Wo l fram lam pe.

Wir wollen nun untersuchen,in welcher Weise mit der

Änderung der Spannung,m i t welcher die Wol framlampe betrieben

wird,alle anderen Größen

,wie Lichts tärke

,Gesam tw a t t verbrauch

1 70

u nd der Spezifische Effek t verbrau ch,sich in der Lampe verändern .

Die Abhängigkei t der Kerzens tärke der Wolframlampen von derSpannung wurde durch die Formel ] : 0 V"* ausgedrück t

,wobei

die Kerzenst ärke,V die Spannung

,0 und k Konstanten bedeuten .

Auf Grund der praktischen Messungen wurden die Konstanten berechnet

,wobei der Wert für 12 von verschied enen Beobachtern ver

schieden groß gefunden wurde und zwischen bis variierte .

I n einer sehr schönen Untersuchung beweis t F . E . C a d y,daß der

Wert für A? eine variable Größe is t und von dem Wirkungsgrad derLampe abhängt ( „Zeitsch r. f . Bel . “

1 9 1 2 ,S . 1 09 ,

1 2 1 ; „Elect r .

Chicago,Nr . 2 2 ; „

Transactions I l lum . Eng . Bd . 3 , S . 459 ,

Wäre namlich le eine Konstante,so würde die Differentiation der

d] d V

V

aber,daß die rechte Seite der Gleichung unmöglich eine bei ver

schiedenen Belastungen der Lampe konstante Größe darstellen kann,

d a es bekannt is t,d aß das Verhältnis des Prozent sat zes der Änderung

G leichung ] : a V" die Gleichung le ergeben . Wir wissen

d er Lich tstark zu dem Prozentsatz der Anderung der Energie

z ufuhr (W : : Watt) , also auch der V o l tzu fuh randerung

b eim Übergang von niedrigen zu hohen Temperaturen sehr s tarkv ariiert . Die Folge davon is t

,daß auch d as le nicht al s Konstante

betrach tet werden kann . Durch sehr genaue Untersuchungen bei vers chiedenen Belastungen h a t nun C a d y die Änderung der Größe lee rmittel t . Die Tabelle gibt die Resultate seiner Beobachtungenw ieder

301

832

38 9

3 132

32 5

der Gleichung a V“ muß man dem 12 j eder Lampe ein Korrek t ionsgl ied hinzufügen .

nach der BeZ u diesem

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Energ ieverluste in der Lam pe d urch Wä rme le itung .

Es ist interessant,die Größe der Verlus te kennen zu lernen

welche sich infolge der Wärmeableitung an den Haltern und Leitungs

Kons t ant e der Wolj raml ampe.

130 140

Spannung in°/ o.

Fig . 84.

drahten bei den Wolframlampen eins tellen . Solche Untersuchungenwurden von E . P . H y d e

,F . E . C a d y und A . G . Wo r t h i n g aus

geführt ( Zeitschr . f . Bel . “ 1 9 1 1 , Heft 1 5, S . 1 87 ; „Electrical World “

,

I 73

Bd . 57 ,Nr . 1 0 ,

S . 62 4 Die Untersuchungen‚

wurden in derWeise ausgeführt

,daß das Bild eines dicken \No l fram fadens mittels

einer Linse in die Ebene des Fadens der zu untersuchenden Lampeprojiziert wurde . Ein Fernrohr wurde auf das Bild des Fadens derV ersuch s lam pe und somit auch auf das Bild des dicken Fadens derH intergrund lampe eingestel l t . Der Faden der V ersuch sl amp e erschiendurch das Fernrohr gesehen a l s eine hel le oder dunkle Linie überdem h el len Bild des dicken Fadens der H intergrund l ampe , und durchÄndern des S tromes der H intergrund lam pe konnte der Faden derV ersuch slam pe gegen den Hintergrund zum Verschwinden gebrachtwerden . Auf diese Weise konnte durch Messung der entsprechendenStromstärke der Hintergrund lampe die j eweilige Hell igkeit des Versuch sfadens relativ bes timmt werden . Mit dieser Anordnung konnte

0 4 0 72 76 80 84 88 752 756 150mmFig. 85. D iagramm der für d ie H int ergr undl am pen erforderl ichen

S tromstärken um I ntens i tä t s übere ins t imm uns mit den aufe inander folgend enFad ent ei l en einer 60Watt, 1 10 Vo lt -Wolfram lam pe zu erhalten .

man somit die relative Hell igkeit des V ersuch sfadens in al len seinenTeilen bes timmen und in S tromstärken der H in tergrund l ampe ausdrücken . Hierbei zeigte es sich , daß der Faden in der Nähe derZ u leit ungs und H al terd rä h te wesentlich dunkler leuch tete

,und daß

diese Abkühlung sich auf eine ungefähr 8 mm lange S trecke gel tendmachte . Fig . 85 zeigt das Resultat einer solchen Messung bei einer60 Watt 1 1 0 Volt -Wolframlampe

,deren Leuchtdraht auf j e 80 mm

mit einem Hal ter oder Zuleitungsdraht in Berührung kam . Wirersehen vor allem hieraus

,daß nur 64 mm eines j eden 80 mm

langen Fadensch enkel s sich auf vol ler Glut befanden . Durch weitereMessungen konnte auch die relative Verteilung der Energiezufuhrund -Abfuhr

,als auch des Lichts tromes auf der ganzen Schenkel

länge des Leuchtkörpers bes timmt werden (Fig . Schl ieß lichkonnte man daraus die prozentualen Energieverluste und I ntensit ätsverl us te durch den abkuh l enden Effekt der Z u lei tungs und Halterdrähte berechnen . Die Werte sind in der folgenden Tabelle aufgestell t und zum Vergleich auch die bei Tantal und Kohlenfadenlampen gefundenen Werte hinzugezogen

0 4 8 72 v 76 80 84 88 752 756 / 60mmFig. 86. Kurven , d ie d ie Leitungsverluste e iner 60 Watt , 1 10 Volt

Wolframlampe zeigen . A Relative Verte ilung der Energiezufuhr ; B RelativeVerte ilung der Energieabfuhr ; C Re lative Verteilung des L ichtstromes .

Der relativ große Verlust bei der Tant al l am pe wird durch diekurzen Fadenl ängen und die relativ dicken H al terd rä h te verursach t .

Lich t , Farbe und Lic h tverte i lung der Wo l framlam pen.

Die Farbe des Lichts,welches die Wolframlampe aussendet

,

is t sehr verschieden vom Tageslicht , da die Temperatur des Leuch tkörpers bei etwa 2 000 0C liegt

,während das Tageslich t der Strahlung

eines fes ten Körpers bei 5500 0 C entsprich t . Demgemäß zeigt dasLich t der Wolframlampen ein Übermaß an roten und gelben S trahlenund einen Mangel an blauen gegenüber dem Tagesl ich t . Ein weißerKörper

,beim Licht der Wolframlampen betrachtet

,erscheint gelb

und ein blau gefärb ter Gegenstand besi tzt eine dunklere Färbungal s bei Tageslich t betrachte t . Der Anteil der Farben in Grün undBlau

,welchen das von der Wolframlampe ausgestrahl te Licht besitzt

,

ist wesentlich großer als bei anderen elektrischen Glühlampen .

Einen Vergleich ges tatte t die nachfolgende Tabelle ( „The IlluminatingEngm eer

“1 906 ,

S . das Verhäl tnis i st bei gleichem Gesamtlich t der einzelnen Glühlampen ein folgendes

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1 76

d ieser Grundlage das absorbierende Medium berechnet , welches zurUmwandlung des Lichts der Wolframlampe in künstliches Tagesl icht erforderlich ist . Es wurden auch entsprechende absorbierendeMedien ausfindig gemach t , deren Transmission ungefähr der theo1 et isch berechneten entsprach ,

um das Licht der Wolframlampe inTageslich t “ zu verwandeln . Die absorbierenden Medien wurden inForm von Schirmen oder Uberzugen an den Lampen verwendet .Der Wirkungsgrad der Wolframlampe wird durch solche Schirmes tark herabgesetzt

,da der größte Teil der gelben und roten Strahlen

,

welche Strahlen hauptsächlich die Wolframlampe aussendet,absorbiert

wird Die verbleibende Kerzens tärke beträgt kaum noch 1 5 deru rsp rungl ichen Helligkeit , und der „

Tages l ich tw irkungsgrad“ der

Wolframlampe entsprich t 1 0 bis 1 2 Watt pro Kerze . Allerdings is te ine solch weitgehende Absorption nur nötig

,wenn m an ein fas t

t heoretisches Tageslich t “ mit der Wolframlampe erzeugen will .Für praktische Zwecke genügt es

,wenn die ro ten und gelben

S trahlen in geringerem Maße w egabsorbiert werden , um den Effek tdes

„Tageslichts “ hervorzurufen . So wurden anläß l ich d er Sitzungen

d er National Electric Light Association in Seattle 1 9 1 2 zur Bel euchtung des Kunst saales der öffentlichen Bibliothek

,al s auch zur Be

l euch tung der S traße vor der Biblio thek die normalen Wolframl ampen durch gefärbte

,entsprechend h ö h erkerzige Lampen ersetzt ,

w elche ganz den Eindruck des Tageslich ts erweckten . Bei diesemLicht ließen sich

,wie bei natürl ichem Tageslich t

,alle Farben richtig

erkennen . Die Lampen waren mit einem dunkelblauen Farbenüberzug versehen

,durch welchen der größte Teil der roten und

g elben Strahlen absorbiert und der Energieverbrauch der Lampena u f 4 Wa t t /H K . erhöht wurde . In le tzter Zeit hat auch die FirmaS i e m e n s H a l s ke in Berlin Wolframlampen in den Handel

g ebracht , die sogen .„V erico “-Lampen

,welche bei einem Energie

verbrauch von Wat t/H K . ein dem Tageslich t ähnliches Lichte rzeugen . Bisher wurden von der Firma nur 1 00Wa t t lam pen zu 70 bis

75 Kerzen fabriziert .Die Verteilung des Lichts im Raume

,welches die Wolfram

l ampen aussenden,entspricht der Anordnung des Leuchtkörpers in

d er Lampe . Die größ te strahlende Oberfl äche des Leuch tkörpersis t der horizontalen Richtung zugewendet

,weshalb auch die

L ichtintensität der Wolframlampe,in der horizontalen Richtung

g emessen , am größten erscheint . Die Lampensp i tze ,gegen welche

nur die Spitzen der Leu ch tk ö rp erbugel gerichtet sind , s trahl tam wenigsten Licht aus . Die Lichtintensi tät nimmt deshalb im

I 7 7

R aume,von der horizontalen Richtung bis zur senkrechten der

u nteren Halbkugel gemessen ,s tetig ab . Fig . 88 stel l t die Licht

Fig . Lich tem issionsk u rv e der Wolframlampe .

em issionskurve der Wolframlampe vor . Die Lichtverteil ung beie iner Wolframlampe stell t sich hiernach entschieden zugunsten derh orizontalen Richtung ein .

Bei der Kohlenfadenlampew ird die horizon tale Richtungn icht in dem gleichen Maßebevorzugt

,da bei dieser

Lampe die relativ breitenunteren Teile der Fadens chlingen auch eine rech t bet räch t l ich e Lichtausstrahlungin der senkrechten Richtungbesorgen . Vergleich t mand eshalb die Lichtintensität derWolframlampe mit der derKohlenfadenlam pe nur derm ittleren horizon talen Lichts tärke nach

,wie es gew ö hn

l ich geschieht , so geschiehtd er Vergleich zuungunstender Kohlenfadenlampe

,da

d iese bei gleicher horizontale rLich ts tärke eine größere senkrech te Lich t stärke besitz t als d ie

Wol framlampe . Gerecht wäre,wenn d ie mittlere hemisphärische

Lichtintensität der beiden Lampen verglichen würde .

M ü l l e r,Meta l l drah t l ampen.

Fig. 89.

1 78

In neues ter Zei t werden Wolframlampen gebaut , deren Leuch tkörper in der Weise in der Lampe angebrach t is t , daß die Hauptmenge des Lichte s in der Richtung der unteren Halbkugel ausgesendet wird . Eine solche Lampe , die Wotan -Foku slampe , s tel l t

Fig . 89 vor . Der Draht is t ,wie aus der Figur ersich t

10 l ich,auf der Mantelfläche

20 eines Kegels angeordnet .Gleichzeitig is t der am

Lampenfuß befindliche Teil40 der Glocke zu einem Re

flek tor ausgebildet,welcher

[20 100 80 60 40 20 0

50 60 70 80 90 80 70 60 50 alle nach rückwärts geFig. 90. Lich temm iss ionsk u rv e der Wotan w orfenen Strahlen in d ie

Foku sl amp e .

gewünschte R i chtung nachunten zurückwirft . (In der Abbildung wurde der Reflektor weggelassen

,damit die Innenkonstruktion der Lampe besser sichtbar wird .)

Mit dieser Lampe wird ein mittlerer spezifischer Verbrauch vonWat tkerzen für die untere Hemisphäre erreich t . Die Lampe wird

für Spannungen bis 1 30 Volt und Lichtstärke bis 3 2 Kerzen gebaut .Die Lich tv erteilungsku rve einer solchen Lampe stel l t die Fig . 90 vor .

Die Stoßfest igke i t der Wo lfram lampen.

Die in den ers ten Jahren fabrizierten Wolframlampen besaßeneine relativ geringe S toßfes tigkeit . Ja , man mußte sich sogar hü ten ,die so teuren Lampen abzustauben

,da schon dabei oft Fadenbrüche

vorkamen . Heute is t die verschriene al lzu große Empfindlichkei tder Lampen ein überwundener Standpunkt . Die moderne Wolframlampe besitzt bereits eine S toßfestigkeit

,die allen praktischen An

forderungen durchaus entsp richt . Die verschiedenen Firmen brach tenbei vielen Gelegenheiten besonders konstruierte S toßapp

'

arate,in

denen die Wolframlampen,trotz enorm großer Erschütterungen

,

sowohl im brennenden wie im nich tbrennenden Zustande ganzbleiben . Auch in der Praxis wurden behufs Prüfung der S toßfest igkeit der Wolframlampen ausgedehnte Versuche ausgeführt

,welche

sogar die Überlegenheit der Wolframlampe über die Kohlenfadenlampen bewiesen haben . So wurden von der Interborough RapidTransit Company (Vereinigte S taaten) Versuche ausgeführt , welcheeinen direkten Vergleich der Stoßfestigkei t der modernen Glühlampen gestatteten . Es wurden je 1 00 Stück Wolframlampen , Kohlenfadenl ampen und Tantal l ampen zur Beleuchtung einiger Wagen der

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Wärmekapazität besitzt als die Kohle,und deshalb mit den einzelnen

S t rompu l sat ionen des Wechsel s troms viel größere Lichtschwankungenerleidet . H ö herkerzige Wo l framlampen besitzen bei gleichen Spannungen dickere Leuchtkörper mit größerer Wärmekapazität undzeigen aus diesem Grunde bei gleicher Periodenzahl geringe Flimmererscheinungen . M e r r i l hat gefunden

,daß es für j ede Lampentype

eine bes timmte kri t ische Frequenz gibt , bei w elcher das Flimmernauftri tt ( „Proc . A . I . I . E .

“1 9 1 0 ,

S . Die kritische Frequenzist eine Funktion der mittleren Beleuchtungss tärke und deren prozentual en Änderung bei den einzelnen S trompu l sat ionen . DieLichtschwankungen der Wolframlampen im Wechsel strom könnengenau mit Hilfe des sogen . S t rob0photometers untersuch t werden

,

mit welchem man die Lichtstarke der untersuchten Lampen in jedemPunkt der Phase best im

men kann . Solche Untersuchungen h at L . W .

Wi l d ausgeführt ( „Journ .

of the Inst . of El . Eng “

,

Bd . 49 ,S . 3 1 4

Es wurden bei Lampen versch iedener Spannung undKerzenzah l die maximalenund minimalen Momentan

0 20 40 60 80 100 90 W ”50 ’80 werte ihrer LichtstärkenElektri sch e Z eitgrad e

Fi 91 . Prozent isch e zykl ische Variation der belm B€ tfl €b m l t WeC h S€ lgL ichtstärken bei Wolframlampen . A 25 Perioden

50 Perioden , c 50 p erioden ,

s trom von 2 5 Pen oden

gemessen . Bei einerAmp .

-Lampe be t rägt die maximale Momentanl ich tstärke dasfache , bei einer Amp .

—Lampe das 1,1 1 fache der mittleren

Momentanl ich tstärke. Die Amp .-Lampe ergab bei 50 Perioden

maximal das fache , minimal fache der Momentanl ich t

s tärke , welche Schwankungen etwa die Hälfte der Schwankungenbei Wechsels trom mit 2 5 Perioden betrugen . Fig . 9 1 zeigt die prozentual e zyklische Variation der Lichtstärke einer 2 5Watt 1 1 4 VoltWolframlampe bei verschiedenen Frequenzen des die Lampe speisenden Wechsels tromes („Zeitschr . f. Bel . “ 1 9 1 1 ,

S . 368 ; siehe auchZeitschr . f. Bel . “ 1 9 1 1 , S_

. 439 , E v an I . E dw a r d s) .L . W . Wi l d konnte noch eine bemerkenswerte Tatsache fes t

s tellen . Es zeigte s ich , daß die mittlere horizontale Lichtstärke derWolframlampen trotz gleicher effektiver Betriebsspannung verschiedengroß ist , j e nachdem die Lampe mit Gleichs trom oder Wechsels trom

verschiedener Frequenz betrieben wird . Eine Amp .-Lampe zeigte

beispielsweise bei 50-Perioden Wechsel s trom bei 2 5 Periodenmehr Lich t als bei Gleichstrom . Beim Vergleich des Ver

haltens der Glühlampen im Gleichs trom und Wechsels trom m uß

deshalb dieser Umstand immer auch berücksichti gt Werden .

Die Wi rt schaft l ich ke it im Bet rieb und der Pre is

der Wo lfram lam pen.

Infolge des geringen Energieverbrauchs is t die Wolframlampedi e wirtschaftlichs te Glühlampe , die wir heute besitzen . Je höheran einem Orte die S trompreise sind

,um so dringender empfiehl t

sich die.

Einfüh rung der Wolframlampen,da man dadurch sehr

wesentliche Ersparnisse erzielen kann . Nachfolgende Tabelle enthäl teine Rentabi l i tät sberechnung ,

aus welcher man die bei verschiedenenStrompreisen durch Verwendung einer Wolframlampe an Stelle einerKohlenfadenlampe zu erzie lenden Ersparn isse entnehmen kann

Rentabil itätsberechnung (25kerzige Lampe , 1 10 Volt) .

S trompreis pro KW .- Std . in Pf . l 10 | 15 20 i 25 j 30 35 40 45 5° 55

Ersparnis p .Lamp e in 1000 Std . Mk .

Bei vorstehender Berechnung sind folgende Daten zugrundegelegt :

Preis der Lampe Mk. Mk.

SteuerEnergieverbrauch für 25 Kerzen Watt 80WattNutzbrenndauer 000 Stunden 700 Stund en

Wir sehen , daß schon m it einer einzigen 2 5 Kerzen -Wolframlampe ganz beträchtl iche Ersparnisse zu erzielen sind . Die Wolframlampe hat infolge ihrer Wirtschaftlichkeit außerordentlich viel zur

1 ) Entnommen dem Buche : D ie Metal l drah t l amp e ,eine technisch

wirts chaftliche Studie,v on Dr.

- I ng. O t to Ve n t.

Verbreitung der elektrischen Beleuchtung beigetragen . In vielenFällen konnten sogar die Wolframlampen die Gasbeleuch tung verdrängen . Zurzeit herrsch t ein heftiger Kampf zwischen beiden Beleuch tungsarten ,

und die Gasindustrie sucht fortwährend durch Verbesserung der Gasbrenner die Wirtschaftl ichkeit der Gasbeleuchtungzu steigern

,damit sich diese gegen die Wolframlampe behaup ten

kann . DiePetroleumbel euch tung h at sich längst als viel unö kono

mischer al s die elektrische Beleuchtung mit Wolframlampen erwiesen .

Dr . B e r t h o l d M o n a s e h,welcher nach dieser Richtung sehr genaue

Untersuchungen angeste ll t hat,finde t folgendes 1 9 1 2 ,

S . 739)

Li ch tquelle

Petroleumlampe mit GlockeWolframlampe mit Klarglasbirne

matter Birne

Hierbei wurden fur 1 Liter Petroleum 2 0 Pf.,fur 1 KW ,

-Stunde

45 Pf . al s Preis zugrunde gelegt . Die Petro l eumbeleuch tung s tell tsich hiernach unter Umständen doppel t so teuer wie die elektrischeBeleuchtung mitWolframl ampen . Mit Rech t sagt deshalb H . R e m a ne

,

daß„die Petroleumlampe nich t die Beleuchtung des armen Mannes

,

wie man uns zu glauben lehrt,sondern eigentlich die des reichen

Mannes dars tel l t “ .

Auch mit den Bogenlampen haben Wolframlampen einenerfolgreichen Kampf aufgenommen . Die Wol fram fül l ungsl ampe

und ‚seit neuester Zei t die H albw at t -S ticks toff -Wolframlampe mach tauch den modernsten Sparbogenlampen das ganze Gebie t unter

3000 HK . mit Erfolg s treitig . Die Vorteile,welche die Wolfram

lampe gegenüber den Bogenlampen besi tzt,sind sehr verschiedener

Art ; als solche wäre vor allem das Entfal len der Kosten für d ieBedienung und Koh l eersatz

, gunst igere Lich tverteilung und dasruhige

, g leichmäßige Licht der Wolframlampen gegenüber derfl ackernden Bogenlampe zu nennen .

Sehr interessan te Betrachtungen uber die Frage der gunst igstenBeanspruchung und zulässigen Lichtabnahme von Wolframlampenstell t Dr . - Ing . L . B l o c h an 1 9 1 2 ,

S . Es is t einewichtige Frage

,ob bei den üblichen Strom und Lampenp reisen die

Beanspru chung der Glühlampen wirtschaftlich die günstigste is t,oder

ob die bei s tärkerer Belas tung sich eventuell ergebende r Strom

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1 84

zu belasten . Die absolu t günstigs te Lichtabnahme,das is t j ene

Lichtabnahme der Lampen in Prozenten der Anfangsl ich t stärke ‚nach

welcher es am guns t igsten is t,die Lampe durch eine neue zu er

setzten,beläuft sich nach B l o c h auf etwa 2 5 der Anfangsl ich t

s tärke‚is t also e twas größer als der bisher für die Nutzbrenndauer

fes tgesetzte Wert von 2 0 Die absolut güns tigste Lich tabnahme ,wel che für die Nutzbrenndauer der Wolframlampen bes timmend ist

,

richte t sich lediglich danach,mit welcher Potenz die Brenndauer der

Wolframlampen von der Beanspruchung abhängt . Die Untersuchungeiner großen Zahl von Lampen ergab

,daß die Nutzbrenndauer der

Wolframlampen mit der sechsten Potenz der Beanspruchung sichverändert (siehe auch Fig . Betrach tet man die Tabel len der

Rentabil itatsberechnung und Betriebskosten der Wolframlampen so

fäll t e s auf,daß der Preis der Wolframlampen selbs t keine be

sondere Rolle für deren Wirtschaftl ichkei t spiel t . Die S tromkostenwährend der ganzen Lebensdaue r übertreffen den Preis der Lampe

,

insbesondere der h ö herkerzigen Lampe , um das Vielfache . Trotzdem h at die sehr wesent l iche Verbilligung der Wolframlampen imLaufe der Jahre auch viel zu deren Verbreitung beigetragen . Nachfolgende Tabel le zeigt die Preisbewegung der verschiedenen Wolframlampen .

Preisbewegung der Wolframlampen .

Die wesentliche Verbilligung im Laufe der le tzten Jahre wurdevor al lem durch die außerordentliche Vereinfachung der Fabrikationder Lampen verursacht . Hierbei sind die modernen Glühlampen

,

was Qualität betrifft,den früher erzeugt en nach jeder Richtung

weitaus überlegen . Vom wirtschaftlichen S tandpunkt betrachtet wärees vor allem wünschensw ert

,daß die Lich tausbeute

,welche sich

heute mit der Wolframlampe erzielen laßt,durch Verbesserung der

Lampen noch weiter vergrößert wird,welcher Wunsch

,bei der

rastlosen Erfinderarbei t au f diesem Gebiete,wohl sicher in naher

Zukunft in Erfü llung gehen dürfte .

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Kusch enitz , F. 61 . Ruff,Dr. Otto 33 . 65. 67 .

Kuäel , Dr. Hans 4. 3 1 . 48 ff. 58. Rußner 165.

Langel l ier 70.

Langh au s , Rudolf 106.

Led erer, Anton 151 . 154. 1 7 1 .

Leimbach 165.

Leiser,Dr. Heinrich 37 . 48 . 89 .

Leybold s Nachfolger 1 19. 1 26 .

Lichtwerke,G . m . b . H . 56.

Loose,Arno 70 .

Loring 1 7 . 161 .

Lumm er, Otto 5. 9.

Lux,Johann 47 . 48. 89 .

Maj ert , Dr. 46.

Mal ignani, Arturo 1 2 9.

Mariet ti,Silvio 1 1 2 .

Mathies 147 .

Merril 180 .

Meyer,Alir. R . 161 .

Mol eyn, Fred eric de 1 .

Moissan 1 1 . 57 .

Monasch,Dr. B . 182 .

Müller,Dr. J. 1 16.

Müller,Dr. N . L. 82 .

Nat ional Electric Lamp Association1 75.

Nernst,W. 3 .

Österreichische Gasglühlicht und

Elektrizitätsgesellschaft 2 7 .

Pacz , Aladar Dr. 46. 77 .

Palmer,Robert 66.

Philips 153 .

Pintsch,Julius

,A .

-G. 75. 1 15.

Pirani,Dr . M . v on 16. 33 . 161 .

Pl ech at i , Glüh l amp enfabrik 107 .

Preece 144.

Prigge 41 .

Reduk tor -Elektrizitätsgesellschaft m .

b . H. 98.

Remane,H. 138. 182 .

Rich ards 36.

Richard son 1 44.

Elek

Schaffer, Walter 1 13 .

Scharp , Clayton H . 163 .

Schilling, Dr. Joh . 48.

Schm idm er,Dr.

,C o. 93 ff .

Schot t Gen. 107 .

Schwab , Karl 1 29. 1 38.

Schwarzkopf, Dr. Paul 86 . 89.

Siemens H al ske 3 . 13 . 58. 59. 1 10

1 1 4. 153 ff. 1 76.

Skaupy , Dr. Franz 151 . 153 .

Societ ‘a Edison per la Fabr. d . Lam

pade I ng. C . C lerici C o . 107 .

Soddy , Frederic 131 .

Staite , I .W. 2 . 85.

Stark , Johannes 1 36.

Starr, I .W . 2 .

Stewart 148.

Swan , K . R . 107 .

Tamman,G. 84.

Thenard 1 .

Thompson , Silvanus P . 1 19.

Thomson , J. J. 143 . 151 .

Vent, Otto , Dr.- I ng. 181 .

Vereinigt e Glühlampen und

trizitäts -A .-G. 51 . 53 . 89.

Voigtländer , Otto 89.

Wartenberg, v on 33 . 161 .

Watt,Elektrische Glüh lampenfabrik

89. 1 16.

Weber,H. 1 19.

Wehnel t,A . 147 .

Weiß,Dr. L . 1 75.

W'estinghouse Metal -Filament LampC o . Ltd . 54.

Westinghouse Metallfad en Glühlampenfabrik 88. 1 37 . 167 .

Wild , L. W. 180.

Wilson,H. A . 146.

Wolfram -Lampen -A .-G . 32 . 47 . 131 .

Worthing -A .-G. 1 72 .

Sachverze ichnis .

Abkuh lung d er Leu ch td rah tend en

1 10.

Abstechen der Glühlampen 1 2 7 .

Ä tzmittel für \No l fram d rah t 74. 80 .

Anlassen der Metalle 60. 85.

Anschweißen d es Wo l fram leu ch t

körpers 1 1 2 .

Anspitzen derWol framdrah te 74.

Aquadag 76.

Barium ch lorat 154.

Beanspruchung,die günstigst e

182 ff

Besch lagfanger für Fü l lungs lamp en152 .

Blauer Schein 1 30.

Blechhalter in Wolframlampen 1 10 .

B l eij od id 153 .

Branz il it 1 2 .

Brenndau erv ers uch e 167 .

C olumbit 1 2 .

C yanform ierung 44.

D iam antboh ren 91 .

D iam antpol ieren 92 .

Diamantpol ierm a5bh inen 92 ff.Diamantpreßdüse 93 .

Diamantzieh d üse 93.

Diam ants ch leifd rah t 94 ff.Diamantstaub ö l 91 .

Diamantz ieh s teinfabrikat ion 90.

D iamantziehs teine,Verhalt en beim

Ziehen 79. 90.

Duktilisierung d es I ridiums 2 . 85.

Wolframs 62 ff .Duktilität, Ursachen d er 61 . 8z i f.

Dünnermach en d es Wol fram d rah tes

80.

Durch schm elzs tromstärke 66.

Ed isoneffek t 145.

Egalisierung derWolframfad en 39.

Einschmelzen der Glühlampen 1 1 7 .

Elektrisches Aqui val ent d es Lichtes166 .

Elektromagnetische Kräfte,Wirkung

au f Rekrista l lisationsersch einungen

136.

Elektronegative Gase,Wirkung au f

Vakuums trö m e 147 .

Elektronenemission v on glühend enMetallen 143 .

Oxyden 1 47 .

Empfindlichkeit d es Auges für verschiedene Lichtstrahlen 6.

Energieanteil der sichtbaren Strah

lung 8.

Energiemaxim um der Strahlung 5.

Entlüften d er Lampen 1 18 ff.

Erdmagnetismus,Einfluß bei d er

Formierung 46.

Fadenp resse 41 .

Ferberit 2 7 .

Fläch enh el le v onWol framdraht 161 .

Glüh lampenfäden 161 .

Flimmern 1 79.

Form ierapparat 45.

fürWol framstabe 65.

Formierau tomaten 54.

Form iergas 43 . 66 .

Formierung der W'

olframfaden 43 ff .Form iertem p eratur der Wolframstäbe 66.

Fü l lungslampen 151 ff .Füßch enquetsch en 103 ff.

Füßch enquetschm aschine 104.

Gaede -Kapsel lu ftp umpe 1 2 1 .

Gaede -Mol eku larl u ftp um pe 1 19.

Gaede -Quecks ilberp um pe 1 18 .

Gal lusgerbsäu re-Wol fram spritzv er

fahren 46.

Gasdruck in Glühlampen 1 41 .

Gesamtstrahlung 5.

Gefügeänd erung der Metalle 84. 136.

Gesetz v on der Emission und Absorption d es Lichtes 6.

Gesetz v on Maxwell 1 19. Lith ium st ickstoff 151 .

Stefan-Boltzmann 5. Lochmaschine 1 1 7 .

Gleich strom formierung 46. Lumineszenzlampen 1 1 .

Goldschm id tsch es Verfahren 31 .

Graph itschm iere 77 .

H albw at t —Wolframlampe 155ff.H alogenfu l lungs lam pen 151 .

Halter aus Molybd ändrah t 109.

Halterung,fed ernde 109 . 1 79.

Halter fürWol fram leuch tk ö rp er 108 ff.H ämm erm asch ine 68.

Hämmern der Wol fram stabe 7 1 .

Helligkeit , Zunahme mit der Temperatur 9.

H och spannungsent lad ungen,Pump en

durch 131 .

H ochv ol t fü l lungs lamp en 154.

H übnerit 2 7 .

Hydrazin 48.

I l sem annit 35.

I rid ium 2 .

I rid ium d rah t lampe 2 . 85.

Kohlenfad enlampe 2 .

Kohlenfaden,metallisierter

Kol benabzieh en 1 1 7 .

Kol loidale Wol fram säure al s Bindemittel 48.

Konstantanh al ter 1 13 .

Konstante der Wolframlampen 169 f.d er Nitralamp e 159.

Kristallisat iondes am orph enWol fram s

89.

Lebensdauer d erWolframlampen 164.

Lebensgesch ichte der Wolframlampen 167 ff.

Lichtabnahme, guns t igste zu lassige

182 .

Lich tbogenschw eißapparat 1 1 1 .

Lichteffekt 165.

Lich tem issionsku rv e d er Wolframlampe 1 77 .

Licht farbe der Glühlampen 1 74.

Wolframlampen 174 ff.Lichtvert eilung der Wolframlampen1 76.

Massenform ierung v on Wolframfäden 54.

Messapparat für Wol framd rah te 1 1 1 .

Messung der Wol framd räh te 1 1 1 .

Metalle , mechanische Behandlungder57

Rekristallisation der 135 f.Warmbeh and lung der 84 f.

Methan 44.

Mo l eku larlu ftpum pe 1 19 ff.Molybdän 35.

Mol ybdänerze 35.

Mol ybdänminera l ien 35.

Mo lybdänsäure 35.

Molybdänmetal l 36.

Molybdänfäd en 56.

Moorel ich t 1 1 .

Neonlampe 1 1 .

Nernstlampe 3 .

Nickel eisenlegierung 105.

Nicke lw ol fram 59.

Nickelw olfram zieh v erfah ren 59 ff.Niob it 1 2 .

Nippelred uk tor 100.

Nitra lampe 158.

Norm al lamp e 1 32 .

Nutzbrenndauer der Wolframlampe162 f.

Ölpumpen 1 18 .

Osmium 19.

Osm ium formierapp arat 2 1 .

Osmium fund stätten 19.

Osmiumgew innung 19.

Osmiumkoh lev erfah ren 20 f.Osm iumlampen 19ff.Osmium lamp e, Bau 2 4.

Eigenschaften 25 f ._Regenerierung 2 7 .

Osmiu'

m l egierungen 2 2 .

Osmium l egierungsv erfah ren 20.

Osm ium tetroxyd 19.

Osmium zem ent 2 4.

Osramlampe 167 .

Oxyd osmium fäd en 2 3

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V ericolampe 1 76.

Verj üngen derLeu ch td rah tenden 1 10.

V erseil en der Nickelw ol framd räh te

61 .

V ert exlampe 167 .

Vorbrennen der Glühlampen 133 .

Wachsen der Wol framkristal l e 86.

Warmbeh and lung v on Wolframmetall 62 ff.Wärmel eitung in Glühlampen 172 ff .Wärmeverluste durch Konvektion

156 f .

Wärmestrahl en 5.

Wasserblei 35.

Wasserdampf,Einfluß au f die Zer

stäubung 156.

Wasserd amp fform ierprozeß 43.

W ech sel strom effek t 137 .

W echselstromfrequenz , Einfluß der140.

Wechselstromwellen,Einfluß der

Form der 1 19.

W ehnel tkathod e 2 4.

W ickelv erfah ren für Wolframdraht1 r4 ifl

W inkeld räh te 1 10.

Wolfram Amalgamverfahren 50 ff.Wolfram Antimonsinterungsv erfah

ren 62 .

Wol fram duk t il isierung 4. 52 . 63 ff.Wol framh il fsmetal lzieh v erfahren

58 ff.Wol framkol loidv erfah ren 48 ff.Wolfram

,Legierungsfäh igkeit mit

Metallen 1 1 2 f.Wol framnick elv erfah ren 59 f.Wolfram ,

Sinterung unter Druck 88 .

Wol fram spritzv erfah ren mit anorganischen Bind emitteln 48.

organischen Bindemitteln 40.

\Nol fram thoriumdioxydv erfah ren 51 .

Yt trotantal it 1 2 .

Z erstäubung d er

140, 155ff.

Zünd strom 163 f.

Leuch tkorper 9.

Wol fram th orium legierung 52 .

Wolfram, Warmziehen v on 52 .

Wol framziehv erfah ren 57 ff.Wol fram erze 2 7 ff .Wol fram dräh te

,biegsame nach dem

Spritzverfahren 51 .

gezogene , als Leuch tkorper 169.

röhrenförmige 39. 45f.Veränderung im Betrieb 134 ff.

Wol fram fü l lungslampen 151 .

Wolframlampen,

Nutzbrenndauer166 ff.Nutzeffekt 164 f.spez . Effek tv erbrauch 164.

-Typen 96Wirt schaftlichkeit im Betriebe

181 .

Wol framm etal l,chemische Eigen

schaften 34.

physikalische Eigenschaften 33 f .

Darstellung 30 f.elektrolytische Darstellung 32 .

selektive Strahlung 162 .

Wol framm ineral ien 2 7 .

Wolframit 2 7 .

Wo l framocker 2 7.

Wol framoxych lorid 37 ff .Wol fram säure ,

Darstellung aus denErzen 29.

Redukt ion zu Metall 30.

Wol framsäureglyzerm ester 46.

Wol fram säurehyd rat 30.

Wol fram trioxyd 30.

Wotanlamp e 60.

Wotanfokus lampe 178.

Wulfenit 33 .

Nach t rag zu Se i te 151.

Die egal isierende Wirkung der H a logengase scheint , entgegend en Angaben von Dr . S k a u p y ,

tatsächlich zu bestehen .

Dieser Umstand ist p atentrechtlich fur die H a logenfu l lungs

H och kerzenla‘

m pen ‚v on großer Wichtigkei t

,da damit die Erk lärung

-der*

güns t igen Wirkung der H a logengasfü l l ung ,welche L e d e r e r in

dem D . R . P . 1 8 1 967 gegeben h at , zu Recht besteht , wodurch um somehr das erwähnte Patent als neuheits schädlich fur alle späterenH alogenfü l l ung5pa tente zu betrachten ist .

Berich t igungen.

Auf Seite 1 3 1 , Zei le 2 8 ,i s t D . R . P . 1 79 52 6 s tatt 1 9 1 788 zu

s etzen .

Im Sachregister is t bei Wolfram,Warmziehen von “ S . 7 2 s tat t

S . 52 zu setzen .

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NOV1 01994