Ueber Glühkörper für elektrische Glühlampen und ihre Entwickelung. Von Fr. Schüler, Ingenieur. (Fortsetzung des Berichtes S. 34 d. Bd.) Ueber Glühkörper für elektrische Glühlampen und ihre Entwickelung. Eingehende Versuche mit Siliciumkarbidfäden wurden von der Rheinischen Glühlampenfabrik in Oberbruch bei Demmen ausgeführt (Elektrotechnischer Anzeiger 1895, S. 1481). Die ersten Lampen wurden von Langhans geliefert und besassen Glühkörper mit einem Siliciumgehalt von 3,57 %. Beim Gebrauch schwärzten sich die Lampen bald. Eine Lampe von 16 Kerzen mit 3,65 Watt für die Kerze bei 105 Volt verlangte nach 60 Brennstunden 4,4 Watt für die Kerze bei 120 Volt. Die Fäden brachen an der Verbindungsstelle mit den Platindrähten sehr leicht ab. Zu weiteren Versuchen stellte die Fabrik selbst Fäden her und zwar zunächst durch Behandeln roher, unverkohlter Fäden mit einer durch Dialyse erhaltenen wässerigen Kieselsäurelösung. Ein Kieselsäuregehalt von 10 % und mehr war leicht zu erreichen. Durch das Karbonisieren der Fäden sollte das Karbid hergestellt werden. Die fertigen Glühkörper waren mattgrau und brüchig, während Cellulosefäden glänzend poliert erscheinen. Ausserdem war der Widerstand der Karbidfäden wesentlich höher als der der Cellulosefäden. Ferner wurden rohe Fäden mit reinem – krystallisiertem und amorphem – Silicium imprägniert und zwar wurde das Mengenverhältnis so gewählt, dass sich im einen Falle CSi, im anderen Falle C2Si bilden konnte. Auch diese Fäden waren mattgrau und brüchig und die mit ihnen ausgerüsteten Lampen gegenüber den gewöhnlichen Kohlenfadenlampen minderwertig. Da nicht bewiesen war, dass sich bei den beschriebenen Verfahren in der That Siliciumkarbid gebildet hatte, wurde bei einem weiteren Versuch der Cellulose vor der Fadenformung gereinigtes Karborundumpulver zugesetzt und zwar wieder in verschiedenen Mengen. Das Aussehen der fertigen Körper war je nach der Menge des Zusatzes hell oder dunkel mattgrau. Beim Gebrauch stellte sich Verringerung des Vakuums und starker Belag am Glase ein, was auf eine Zersetzung des Karbids schliessen lässt. Auch das erwähnte Verfahren von Tela führte nicht zum Ziel. Ebensowenig waren nach einem besonderen Verfahren gewonnene reine Karbidfäden zu gebrauchen, es stellte sich heraus, dass dieselben praktisch nicht leitend waren. Parallelversuche mit Bor bezw. Borkarbid ergaben dasselbe Resultat. Bei Versuchen von J. W. Richards (Elektrotechnischer Anzeiger, 1898 S. 553) enthielten zwei Proben Langhans'scher Fäden weit mehr Silicium wie die oben erwähnten, nämlich 38,1 bezw. 22,2 %. W. E. Ayrton (ibid.) teilt mit, dass die durchschnittliche Brenndauer der Langhans'schen Lampen mehr als 606 Stunden betrage, der durchschnittliche Energieverbrauch belaufe sich auf 2,68 Watt für die Normalkerze (englisch). Nach diesen Angaben scheinen die Karbidfäden in neuerer Zeit wesentliche Verbesserungen erfahren zu haben. P. Stiens (1895) (D. R. P. Nr. 85552) imprägniert Kohlefäden mit Borsäure, welche vorher gebrannt ist, d.h. die Borsäure wird in einem Graphittiegel zum Schmelzen gebracht, 2 bis 3 Stunden schmelzend erhalten, dann auf eine Platte aus Graphit gegossen und nach dem Abkühlen gepulvert und gesiebt. Das Imprägnieren der Fäden erfolgt durch mehrstündiges Kochen in Wasser, welches das feine Borsäurepulver im Ueberschuss enthält. Nach dem Trocknen wird wie gewöhnlich karbonisiert. Die karbonisierten Fäden werden mit Benzin befeuchtet, mit dem Borsäurepulver bestreut und in Gegenwart von dampf- oder gasförmigem Kohlenwasserstoff durch den Strom geglüht. Aehnlich ist das Verfahren zur Herstellung von Cellulosefäden. Die fertigen Glühkörper besitzen im Gegensatz zu den oben erwähnten Metallglanz und zeigen ein hohes Lichtemissionsvermögen, welches aber ziemlich rasch abnimmt. J. H. Douglas-Willan und F. E. W. Bowen (1896) (D. R. P. Nr. 98210) suchen diesen Uebelstand dadurch zu beseitigen, dass sie auf die Kohlefäden Borsäureanhydrid zugleich mit Kohlenstoff niederschlagen. Sie verwenden z.B. die Borate der Alkohole, wie B(OCH3)3 und B(OC2H5)3, denen zur Erniedrigung der Verdampfungstemperatur 1 bis 2 % Aetyljodid hinzugefügt wird. Der Kohlefaden wird in den Dämpfen dieser Verbindungen in bekannter Weise zur Weissglut erhitzt. Die nach diesem Verfahren hergestellten Glühkörper sollen ein noch höheres Lichtemissionsvermögen, besonders eine weitaus längere Dauer desselben besitzen, als die Fäden von Stiens, jedoch fehlen bis jetzt weitere Nachrichten. Versuche zur Herstellung von Borkarbidfäden stellte auch E. A. Krüger (1897) an (Elektrotechnischer Anzeiger, 1897 S. 369), jedoch gelang es ihm nicht, auf Kohlefaden einen gleichmässigen Niederschlag zu erzielen. Im Jahre 1891 schlug L. K. Böhm (U. S. P. Nr. 552036) vor, die Karbide des Calciums, Magnesiums, Baryums, Strontiums und des Eisens oder anderer Karbide bildender Metalle auf folgende Weise herzustellen. Kohle und ein Metalloxyd werden innig gemischt oder Kohlefäden werden mit Metalloxyden imprägniert. Bei Weissglut tritt dann die Karbidbildung ein. Zur Prüfung wird der fertige Faden in die Flamme eines Bunsen-Brenners gebracht, wo der Faden bei eingetretener Karbidbildung seine dunkle Farbe behält, während die Kohle verbrennt und das Metalloxyd zurückbleibt, wenn die Stoffe nur gemischt, nicht chemisch verbunden sind. Mielke und Worringen, die im Jahre 1895 Fäden aus Calciumkarbid nach einem geheimgehaltenen Verfahren herstellten, teilen eine Reihe von vergleichenden Messungen mit, aus denen die folgenden Tabellen entnommen sind (Elektrotechnischer Anzeiger, 1895 S. 1537). I. Reine Kohlefäden. Normal-kerzen Volt Ampère Ohm(warm) Wattpro Kerze   1     60,5   0,422 143,3 25,5   2 66   0,468 141,0   15,44   5   76,0   0,539 141,0     8,19 10   84,0   0,595 141,1     4,99 20   96,2   0,678 141,8     8,26 30   100,75 0,72 139,8     2,41 40 105,5   0,752 140,2     1,98 50 109,5   0,780   140,38     1,70 II. Calciumkarbidfäden.   1 67 0,42 159,5   28,14   2 71 0,46   154,34   16,33   5   80,5   0,525 153,3     8,45 10   88,5   0,590 150,0     5,22 20   96,5 0,67 144,0     3,23 30 100,5   0,725 138,6       2,428 40 103,5   0,775 133,5       2,005 50 105,9 0,81 130,7       1,715 Das von den Calciumkarbidfäden ausgestrahlte Licht ist nach Angabe der Erfinder überraschend schön glänzend, seine Farbe liegt zwischen der des Bogenlichtes und des Glühlichtes mit gewöhnlichen Kohlefäden. Leider fehlt, wie bereits erwähnt, jede Angabe über die Art der Herstellung. Im Anschlusse an die Karbide mögen die ähnlichen Metallborate erwähnt werden. Langhans (D. R. P. Nr. 53585) gibt an, dass beim Ueberziehen von Metallfäden mit Silicium oder Bor derartige Verbindungen auftreten können. F. E. W. Bowen (Englisches Patent Nr. 16435/1896) setzt der Cellulose, aus welcher die Glühkörper geformt werden sollen, Borate des Aluminiums, Magnesiums, Calciums, Strontiums, Zirkon u. dgl. in Pulverform zu oder tränkt Fäden nacheinander mit einer wässerigen Lösung eines Metallnitrates und einer alkoholischen Lösung von Borsäure, trocknet, karbonisiert u.s.w. Schliesslich gehört hierhin noch ein Verfahren von M. M. Rotten (D. R. P. Nr. 59572), nach welchem Kohlefäden mit einer Hülle aus einem nicht schmelzbaren und nicht verdampfbaren Phosphidkarburet bezw. Phosphid des Eisens, Platins, Iridiums, Palladiums, Molybdäns, Chroms, Mangans und Wolframs versehen werden. Das Verfahren stimmt im wesentlichen mit den besprochenen überein. Hiermit ist die erste der oben aufgestellten Gruppen erschöpft. Wir wenden uns nunmehr zu der zweiten Hauptgruppe, den aus Leitern und Nichtleitern (Leitern zweiter Klasse) bestehenden Glühkörpern und besprechen zunächst die Glühlampen, bei welchen ein Metall- oder Kohlefaden p. dgl. nur lose mit dem eigentlichen Glühkörper umgeben ist oder umgekehrt. Textabbildung Bd. 311, S. 63 Fig. 3. Glühkörper von Edison. Textabbildung Bd. 311, S. 63 Fig. 4. Glühkörper aus Platin-Iridiumdraht. Zunächst ist zu erwähnen, dass Edison (D. R. P. Nr. 9165) schon im Jahre 1878 Glühkörper benutzte, die aus einem Röhrchen von Platin-, Iridium- o. dgl. Folie bestand, welches über eine Kalkstange geschoben war, jedoch wird bei dieser Anordnung der Kalk nur wenig, zur Lichtverstärkung beigetragen haben. In höherem Masse wird dieses bei einer aus dem Jahre 1879 stammenden Lampe desselben Erfinders (D. R. P. Nr. 14058) der Fall gewesen sein. Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform besteht der Glühkörper von aus einer Spule a von gepresstem Calcium-, Cerium-, Zirkonium- oder Magnesiumoxyd, auf welcher ein nach einem bereits erwähnten Verfahren von Luft befreiter, verdichteter Platindraht o. dgl. aufgewickelt ist. Fig. 4 zeigt einen Körper aus einem flachen, schraubenförmig gewundenen Platin-Iridiumdraht a, zwischen dessen Windungen eine Schicht b aus den genannten oder anderen Oxyden mit sehr hohem Schmelzpunkte gelegt ist. Auch bei diesen Lampen benutzt Edison selbstthätige Ausschalter, wie sie bei Besprechung der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung erwähnt wurden. Beispielsweise kann die Ausdehnung der Stange c (Fig. 3) zum Bewegen des Schalters benutzt werden. Ganz ähnliche Anordnungen benutzte J. J. W: Watson (D. R. P. Nr. 15781). Beispiels weise zeigt Fig. 5 einen cylindrischen Kern aus Asbest, Talk, Kalk, Magnesia u.s.w., auf welchen Platindraht gewunden ist. Bei dem Glühkörper nach Fig. 6 ist der Platindraht durch eine axiale Bohrung des Magnesiacylinders hindurch geführt. Bemerkenswert ist, dass Watson derartige Glühkörper in Gasflammen o. dgl. einbringt, um die Leuchtkraft der Flamme durch den elektrischen Strom zu verstärken. Natürlich wird auf diese Weise auch umgekehrt die durch den Strom hervorgerufene Erhitzung des Glühkörpers durch die Gasflamme verstärkt. Textabbildung Bd. 311, S. 63 Glühkörper von Watson. Textabbildung Bd. 311, S. 63 Glühkörper von Bundzen. J. T. Bundzen (D. R. P. Nr. 21609) umgibt Kohlefäden mit einer Hülle aus Magnesia, Kaolin, Chamotte, Zirkon, Asbest, Porzellan, Gips, Glas oder anderem genügend feuerbeständigem, elektrisch nicht leitendem Materiale. Die Hüllen sollen zunächst das Zerstäuben der Kohlefäden verhüten, dann aber auch, da sie selbst in höchste Weissglut geraten, zur Verstärkung der Lichtwirkung beitragen. Die Herstellung des in Fig. 7 dargestellten Glühkörpers erfolgt in der Weise, dass man den Kohlefaden, der hier beispielsweise die aus der Maxim'schen Glühlampe bekannte Form besitzt, mit oder ohne Druck in das Hüllenmaterial einformt. Dabei kann der Faden durch den elektrischen Strom glühend erhalten werden. Zuweilen empfiehlt es sich auch, je nach der Beschaffenheit des Glühkörpermaterials, dieses mit oder ohne Luftabschluss zu calcinieren. Man könnte auch eine Rohfaser derart umhüllen und dann erst karbonisieren oder eine ausgebohrte bezw. rohrförmig gepresste Hülle mit Kohlepulver füllen. Bei der in Fig. 8 dargestellten Ausführungsform ist der umhüllte Kohlefaden in ein Glasrohr eingesetzt, auf welches Platin-, Kupfer- oder Stahlringe gezogen sind, um ein Zerspringen zu verhüten. Textabbildung Bd. 311, S. 63 Fig. 9. Glühkörper von Stern. Textabbildung Bd. 311, S. 63 Glühkörper von White. In Fig. 9 ist ein ähnlicher Glühkörper von Ph. K. Stern (U. S. P. Nr. 322498) dargestellt. Er besteht aus einem Kohlefaden a, welcher derart in einen Glasblock b eingelassen ist, dass die beiden Teile sich innig berühren. Der Glühkörper befindet sich in einem geschlossenen Glasrohre, welches jedoch nicht luftleer, sondern lufterfüllt ist. Die bei der Erwärmung sich ausdehnende Luft soll den Glasblock b fest gegen den Faden a pressen. Die Glashülle b soll wie bei dem soeben besprochenen Glühkörper das Zerstäuben der Kohle verhindern, wird aber, da sie auch selbst glühend wird, zur Lichtentwickelung beitragen. N. S. White (Englisches Patent Nr. 9649/1884) behält die gewöhnliche Form der Glühlampe und des Glühfadens bei und bringt in unmittelbarer Nähe des letzteren einen zweiten Glühkörper aus seltenen Erden (auch aus Metall, Kohle o. dgl.) an, der durch die von dem Faden ausgehende Wärme zur Weissglut gebracht wird. Beispielsweise wird bei der Lampe nach Fig. 10 um den eigentlichen vom Strome durchflossenen Faden ein Draht aus feuerbeständigem, bei niedrigen Temperaturen zur Weissglut zubringendem Material gewunden. Bei der in Fig. 11 dargestellten Lampe wird eine rohrartige Hülle benutzt, welche den Kohlefaden umgibt, ohne ihn zu berühren. Textabbildung Bd. 311, S. 63 Glühkörper von Fabris. Die Fig. 12 bis 15 zeigen in Ansicht von der Seite und von unten zwei Glühkörper von V. Fabris (Englisches Patent Nr. 20152/1894), die ähnlich angeordnet sind. Bei der ersten Ausführungsform ist der Glühfaden auf seiner ganzen Länge in einer nach aussen offenen Nut eines aus Marmorpulver, Kalk oder Kaolin bestehenden Körpers eingelegt. Bei a wird der Faden mit dem Glühkörper durch eine aus den genannten Stoffen hergestellte Paste verbunden. In der zweiten Lampe (Fig. 14 und 15), deren Licht hauptsächlich nach unten fallen soll, liegt nur ein kurzes Stück des Fadens im Glühkörper c. Die Lichtentwickelung erfolgt hauptsächlich in der trichterförmigen Oeffnung d. Die Befestigung erfolgt, wie bei der ersten Lampe, bei a, ausserdem wird der Faden bezw. seine Zuleitungen noch durch ein Glasstäbchen b geführt, um die Festigkeit der Glühkörperanordnung zu erhöhen. In den Glühlampen von Schanschieff und Sando (Englisches Patent Nr. 13921/1890) befindet sich der nichtleitende Glühkörper a (Fig. 16 bis 19) in verschiedenen Stellungen innerhalb der Biegung des Bügels oder, wie in Fig. 19, parallel zum Bügel, je nach der Richtung, welche das von der Lampe ausgestrahlte Licht hauptsächlich wirken soll. Textabbildung Bd. 311, S. 64 Glühlampen von Schanschieff und Sando. Hierher gehört schliesslich noch der Glühkörper von W. F. Smith (U. S. P. Nr. 422456 und 422895). Derselbe besteht aus einem Docht oder Strang aus Fasermaterial, welcher mit Zirkonoxyd o. dgl. imprägniert und mit einer Hülle aus Kohle umgeben ist. Auch die umgekehrte Anordnung, bei welcher das imprägnierte Fasermaterial um einen Kohlekörper gewunden ist, lässt sich anwenden. Bei allen diesen Lampen steht der Nichtleiter entweder in gar keiner oder doch nur sehr lockerer Verbindung mit dem Leiter, so dass vielfach nur die von dem glühenden Faden ausgestrahlte Wärme dazu benutzt wird, den Nichtleiter zur Weissglut zu bringen. Um den Leiter mit dem Nichtleiter in innigere Berührung zu bringen, hat man vorzugsweise drei Wege eingeschlagen. Entweder überzog man den Nichtleiter ganz oder teilweise mit einem Leiter, oder man stellte umgekehrt auf Leitern nichtleitende Ueberzüge her bezw. imprägnierte Leiter mit Nichtleitern oder man mischte die Leiter mit den Nichtleitern und stellte die Glühkörper erst aus der Mischung her. Textabbildung Bd. 311, S. 64 Glühkörper von Hallett. Schon im Jahre 1882 versuchte S. Hallett (D. R. P. Nr. 22697) nach dem zuerst genannten Verfahren Glühkörper herzustellen. Er benutzte volle oder hohle Cylinder aus Kalk und überzog diese entweder auf der ganzen Aussenseite (Fig. 20) oder in Längsstreifen, die an den Enden zusammenlaufen (Fig. 21), mit Kohle. Der Ueberzug wurde derart hergestellt, dass aus dem Rückstand der Petroleumdestillation gewonnenes Kohlenpulver mit Melasse zu einem Teig angerührt, auf die Kalkcylinder gebracht, getrocknet und eingebrannt wurde. Schliesslich wurde der Glühkörper, um ihn gegen Oxydation zu schützen, mit einem Siliciumüberzug versehen. Zu diesem Zwecke werden die Kalkcylinder mit amorphem Silicium bedeckt und der Strom hindurchgeleitet, wobei das Silicium zum Schmelzen gebracht wird. Der fertige Glühkörper wird zwischen zwei mit Platinlösung platinierten Kohlenkörpern gehalten, durch welche die in Bohrungen des Kalkcylinders eingeschobenen Leitungsdrähte hindurchgehen. Textabbildung Bd. 311, S. 64 Glühkörper von Bernstein Aehnlich verfuhr A. Bernstein (Englisches Patent Nr. 2604/1882). Als Träger des Kohleüberzuges verwendete er Körper aus phosphoreszierenden Stoffen, wie gepulverte Eier- oder Austernschalen, Kreide, Kalk und Flussspat, ferner Verbindungen von Strontium, Magnesium, Calcium u.s.w. Die verschieden geformten Körper (Fig. 22 und 23) erhitzte er in einer Atmosphäre von Kohlenwasserstoffen in einer Röhre oder durch einen elektrisch glühend erhaltenen Draht, welcher den Glühkörper umgab, ohne ihn zu berühren, und stellte auf diese Weise Kohleüberzüge her, die z.B. schraubenförmig um den Körper verliefen (Fig. 22) oder denselben in verschieden starken Schichten auf der ganzen Oberfläche bedeckten (Fig. 23). (Fortsetzung folgt.)