DE929912C

DE929912C - High intensity arc lamp for continuous operation

Info

Publication number: DE929912C
Application number: DEG11451A
Authority: DE
Inventors: Hans J Frey
Original assignee: EDGAR GRETENER DR ING
Current assignee: EDGAR GRETENER DR ING
Priority date: 1952-04-07
Filing date: 1953-04-08
Publication date: 1955-07-07

Description

Hochintensitätsbogenlampe für kontinuierlichen Betrieb Die Erfindung betrifft Hochintensitätsbogenlampen, insbesondere Blasbogenlampen, für kontinuierlichen Betrieb.High intensity arc lamp for continuous operation The invention relates to high intensity arc lamps, particularly blown arc lamps, for continuous use Operation.

Bei den heute allgemein verwendeten Bogenlampen bedingt das Ersetzen der abgebrannten Kohleelektroden eine Unterbrechung des Bogenstromes und damit der Lichterzeugung. Dies ist in bestimmten Anwendungsfällen, z. B. bei Scheinwerfern oder bei der Kino- und Fernsehprojektion, sehr unerwünscht.The arc lamps commonly used today require replacement the burned carbon electrodes interrupt the arc current and thus the Light generation. This is in certain applications, e.g. B. in headlights or in cinema and television projection, very undesirable.

Es sind Bogenlampen bekanntgeworden, bei denen zur Erzielung eines kontinuierlichen Betriebes die einzelnen Elektroden mit ineinanderpassenden, zusammensteckbaren Enden versehen sind. Zusätzlich können die Enden mit einem leitfähigen, in der Bogenhitze erhärtenden Kitt überzogen werden, um eine bessere mechanische und elektrische Verbindung der einzelnen Elektroden zu erzielen. Dadurch soll das Auseinanderfallen der Elektroden beim Eintritt der Trennstelle in .den Bogen verhindert und ein sprungloser Übergang des Bogenstromes über diese erreicht werden. Es hat sich aber gezeigt, daß sich trotzdem Schwankungen oder Unterbrechungen der Lichterzeugung nicht mit Sicherheit vermeiden lassen.There are arc lamps become known in which to achieve a continuous operation the individual electrodes with interlocking, pluggable Ends are provided. In addition, the ends can be heated with a conductive, in the arc hardening putty to be coated to provide a better mechanical and electrical connection of the individual electrodes. This is intended to prevent the electrodes from falling apart when the separation point enters. the arch prevents and a seamless transition of the arc current can be achieved via this. But it has been shown that nevertheless, fluctuations or interruptions in the generation of light are not certain let avoid.

Die Erfindung soll diesem übel abhelfen und betrifft eine Hochintensitätsbogenlampe für kontinuierlichen Betrieb unter Verwendung von Kohleelektroden, deren ineinanderpassende, zusammensteckbare Enden mit einem durch Erhitzen verschweißbaren, leitfähigen Kitt überzogen sind. Eine solche Lampe ist gemäß der vorliegenden Erfindung gekennzeichnet durch eine unmittelbar hinter der Elektrodenhalterung angebrachte Erhitzervorrichtung, welche das Verschweißen der zusammensteckbaren Elektroden vor ihrem Eintritt in die Halterung bewirkt.The invention is intended to remedy this nuisance and relates to a high intensity arc lamp for continuous operation using carbon electrodes, their interlocking, Pluggable ends with a conductive cement that can be welded by heating are coated. Such a lamp is characterized in accordance with the present invention by a heating device attached directly behind the electrode holder, Which the welding of the pluggable electrodes before they enter the holder causes.

Die Erfindung soll nun an Hand der Zeichnung näher erläutert werden, wobei Fig. i schematisch in perspektivischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und Fig. 2 teilweise im Schnitt die bei einer solchen Lampe verwendeten Kohleelektroden zeigt.The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing, wherein Fig. i is a schematic perspective illustration of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 partially in section that of such Lamp shows carbon electrodes used.

Bei der in Fig. i als Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellten Lampe brennt der Lichtbogen i zwischen der positiven Elektrode :2 und der negativen Elektrode 3. Der Krater ¢ an der Spitze der positiven Elektrode, als eigentliche Lichtquelle, befindet sich im Brennpunkt des optischen Systems, beispielsweise eines Hohlspiegels 5, welcher das vom Bogen erzeugte Licht in geeigneter Weise, z. B. zur Beleuchtung des Bildfensters eines Projektors, konzentriert. Die positive Kohle :2 ist in der Halterung 6, dem »Positivkopf«, gelagert, welcher auch die zur Zuführung des Bogenstroms ,dienenden Kontakte, meist Schleifkontakte, enthält, und wird mittels der Vorschubrollen 7 in bekannter Weise entsprechend dem Abbrand vorgeschoben. Ähnliche Einrichtungen für die Stromzuführung und den Vorschub sind für die negative Kohle 3 vorgesehen, sind jedoch der Übersichtlichkeit halber in der Zeichnung weggelassen.In the one shown in Fig. I as an embodiment of the invention The lamp burns the arc i between the positive electrode: 2 and the negative Electrode 3. The crater ¢ at the tip of the positive electrode, as the actual one Light source, is at the focal point of the optical system, for example one Concave mirror 5, which the light generated by the arc in a suitable manner, for. B. for illuminating the picture window of a projector, concentrated. The positive coal : 2 is stored in the holder 6, the "positive head", which is also the one for feeding of the arc current, serving contacts, mostly sliding contacts, contains, and is by means of of the feed rollers 7 advanced in a known manner according to the burnup. Similar Devices for the power supply and the feed are for the negative carbon 3 are provided, but are omitted from the drawing for the sake of clarity.

Unmittelbar hinter der Elektrodenhalterung, d. h. hinter dem positiven Kopf 6, befindet sich gemäß der vorliegenden Erfindung die Erhitzervorrichtung B. Diese kann beispielsweise als ein elektrisch geheizter Ofen ausgebildet werden, durch welchen die Elektroden vor ihrem Eintritt hindurchpassieren.Immediately behind the electrode holder, d. H. behind the positive Head 6, according to the present invention, there is the heating device B. This can be designed as an electrically heated oven, for example, through which the electrodes pass before they enter.

Die bei einer- solchen Lampe für kontinuierlichen Betrieb verwendeten Elektroden sind in Fig.2 schematisch dargestellt. Diese bestehen, wie bei Hochintensitätsbogenlampen üblich, aus dem Reinkohlenmantel 2o und dem Kern 21, welcher eine Beimischung von Metallsalzen aufweist. Zur Durchführung des kontinuierlichen Betriebes sind bei den einzelnen Elektroden der Mantel 2o und der-' Kern 2r gegeneinander verschoben, so daß auf der einen Seite der Kern als Zapfen 22 hervorsteht, während auf der anderen Seite durch den Mantel die Höhlung 23 gebildet wird. Die Kohlenelektroden besitzen dadurch also ineinanderpassende, zusammensteckbareEnden. Diese werden mit einem durch Erhitzen leitfähig verschweißbaren Kitt überzogen.Those used in such a lamp for continuous operation Electrodes are shown schematically in Fig.2. These exist, as with high intensity arc lamps usual, from the pure coal jacket 2o and the core 21, which is an admixture of Has metal salts. To carry out continuous operation are at the individual electrodes of the jacket 2o and the core 2r shifted against each other, so that on one side the core protrudes as a pin 22, while on the other Side the cavity 23 is formed by the jacket. Own the carbon electrodes thus mating, pluggable ends. These come with a coated with conductive weldable putty by heating.

Wird nun die in Fig. i dargestellte Lampe mit solchen Kohleelektroden gespeist, so erfolgt innerhalb des Ofens 8 ein Verschweißen der zusammensteckbaren Elektroden. Das hat zur Folge, daß der Lichtbogen sozusagen mit einer »unendlich langen«; praktisch homogenen Elektrode gespeist wird. Voraussetzung dafür ist die Wahl eines geeigneten Kittes und eine genügend hohe Temperatur im Ofen B.If now the lamp shown in Fig. I with such carbon electrodes fed, so takes place within the furnace 8, a welding of the pluggable Electrodes. The consequence of this is that the arc begins, so to speak, with an "infinite." long"; practically homogeneous electrode is fed. The prerequisite for this is Choice of a suitable putty and a sufficiently high temperature in the oven B.

Durch das Verschweißen der Elektroden vor ihrem Eintritt in die Halterung wird ein Verschmutzen der Stromzuführungskontakte durch austretenden Kitt oder dessen Verbrennungsprodukte vermieden; ferner wird durch die Verwendung eines gesonderten Ofens das Verschweißen der Kohleelektroden unter den günstigsten Verhältnissen ermöglicht, da die Heizdauer und die Temperatur den Erfordernissen angepaßt werden können. Gegebenenfalls kann die Temperatur auch entsprechend dem Durchlaufen der Schweißstellen nach einem besonderen Programm gesteuert werden. Dies ist bei den bisher bekanntgewordenen Lampen nicht der Fall, da bei ihnen das Verschweißen durch die Hitze des Bogens selbst erfolgt.By welding the electrodes together before they enter the holder the power supply contacts become soiled by leaking putty or its Products of combustion avoided; furthermore, through the use of a separate Furnace enables the welding of the carbon electrodes under the most favorable conditions, since the heating time and the temperature can be adapted to the requirements. Possibly the temperature can also be adjusted according to the passage through the welding points after a special program can be controlled. This is the case with those that have become known so far Lamps do not, as they weld together from the heat of the arc itself takes place.

Das Verschweißen erfolgt ferner bei der erfindungsgemäßen - Anordnung vor der auf der Halterung befindlichen Stromzuführung, beispielsweise einem Schleifkontakt. Dadurch wird eine Störung der Kontaktgeber durch Gas- oder Tropfenbildung verhindert. Diese kann bewirkt werden durch das beim Verschweißen auftretende Verdampfen oder Ausschwitzen des Kittes aus der Schweißfuge.The welding also takes place in the case of the arrangement according to the invention in front of the power supply located on the holder, for example a sliding contact. This prevents the contactor from being disturbed by the formation of gas or droplets. This can be caused by the evaporation occurring during welding or Exuding the putty from the weld joint.

Zusätzlich besteht noch die Möglichkeit, eine Abkratzvorrichtung vorzusehen, die beim Verschweißen aus der Fuge austretende Kittrückstände vor dem Eintritt in die Halterung 6 abkratzt. Eine solche Abkratzvorrichtung 16 ist in der Fig. i schematisch angedeutet.There is also the option of providing a scraping device, the cement residue emerging from the joint during welding before entering the bracket 6 scrapes off. Such a scraping device 16 is shown schematically in FIG indicated.

Die Erfindung bietet besondere Vorteile, wenn die Lampe als sogenannte »Blasbogenlampe« ausgebildet ist, bei welcher ein von der positiven Halterung ausgehender Luftstrom konzentrisch die positive Elektrode umgibt. Der Luftstrom hat ungefähr die Form eines sich in Richtung auf die negative Elektrode verjüngenden Hohlkegels. Dadurch werden die Bogenentladung und die Anodenflamme in gleicher Richtung und in dem zylindrischen Raum vor dem positiven Krater konzentriert. Dies ist in Fig. i schematisch angedeutet, bei welcher die positive Halterung 6 gleichzeitig als Luftdüse ausgebildet ist, aus deren ringförmiger Öffnung 9 der konzentrische Luftstrom io austritt. Auf der negativen Seite ist ein Absaugtrichter i i vorgesehen, welcher die Blasluft und die Flammengase nach außen abführt.The invention offers particular advantages when the lamp as a so-called "Blow-arc lamp" is designed, in which a from the positive holder outgoing Air flow concentrically surrounds the positive electrode. The airflow has approximately the shape of a hollow cone tapering towards the negative electrode. This causes the arc discharge and the anode flame to move in the same direction and concentrated in the cylindrical space in front of the positive crater. This is shown in Fig. i indicated schematically, in which the positive holder 6 at the same time as Air nozzle is formed, from the annular opening 9 of the concentric air flow io exits. On the negative side a suction funnel i i is provided, which the blown air and the flame gases are discharged to the outside.

Mit solchen 'Blasbogenlampen lassen sich bekanntlich außerordentlich hohe Stromdichten und entsprechend hohe Leuchtdichten erreichen. Die hohe Stromdichte bedingt allerdings einen erhöhten Abbrand, besonders. der positiven Elektrode. In Anbetracht der Begrenzung der Länge -der einzelnen Kohlen durch das optische System der Lampe ergibt sich aus diesem erhöhten Abbrand eine unzulässig kurze Brenndauer für die einzelnen Kohlen. Der Übergang zum kontinuierlichen Betrieb erweist sich also als unumgänglich notwendig.It is well known that such 'blown arc lamps can be used extraordinarily achieve high current densities and correspondingly high luminance levels. The high current density However, it causes an increased burn-up, especially. the positive electrode. In Considering the limitation of the length of the individual carbon by the optical system The lamp has an impermissibly short burning time as a result of this increased burn-off for the individual coals. The transition to continuous operation is proving itself therefore as absolutely necessary.

Andererseits erfolgt der Abbrand der Kohlen in einer Blasbogenlampe so gleichmäßig, daß ein kontinuierliches Drehen der Kohlen während des Betriebes nicht erforderlich ist. Die Kombination der vorliegenden Erfindung mit einem Blasbogen stellt deshalb eine außerordentlich günstige und betriebssichere Lösung dar, da die durch die Erhitzervorrichtung verschweißten Elektroden keiner mechanischen Beanspruchung unterworfen sind. Im Gegensatz dazu ist bekanntlich bei anderen hoch belasteten Hochintensitätsbogenlampen ein kontinuierliches Drehen der Kohle unbedingt notwendig, um einen gleichmäßigen Abbrand sicherzustellen. Die zum Drehen der Kohle üblicherweise verwendeten Vorrichtungen üben starke Druck-und Torsionsbeanspruchungen auf diese aus, so daß sehr leicht ein Aufbrechen der verschweißten Trennstellen und damit eine Störung des Betriebes erfolgen kann.On the other hand, the coals are burned off in a blown arc lamp so evenly that a continuous turning of the coals during operation is not required. The combination of the present invention with a blower arch therefore provides an extremely cheap and reliable solution because the electrodes welded by the heating device are not mechanical Are subject to stress. In contrast, it is known to be high in others High-intensity arc lamps absolutely burdened continuous turning of the coal necessary to ensure even burn-off. The one for turning the coal Commonly used devices exert strong compressive and torsional loads on this so that the welded separation points can easily be broken open and thus a disruption of the operation can occur.

Vorteilhafterweis:e wird, wie inFig. i dargestellt, die Erhitzervorrichtung innerhalb des von der Elektrodenhalterung 6 verursachten Schattenkegels angeordnet, wo sie also keine zusätzliche störende Abschattung des vom Spiegel s erzeugten Lichtbündels hervorrufen kann.Advantageously: e is, as inFig. i shown, the heater device arranged within the shadow cone caused by the electrode holder 6, where there is no additional, disruptive shadowing of the light beam generated by the mirror can cause.

Eine Bogenlampe gemäß der Erfindung kann auch so ausgebildet werden, daß das Nachführen und Zusammenstecken der Kohleelektroden automatisch aus einem Magazin erfolgt. Dies ist in Fig. i schematisch angedeutet. Hinter der Halterung der positiven Elektrode befindet sich ein Magazin 12, welches mit Ersatzelektroden 13 gefüllt ist. Diese werden durch eine Feder 14 nach oben gedrückt. Durch die Transportrollen 15 wird die oberste Elektrode in die Öffnung des Ofens 8 eingeführt. Die Vorschubgeschwindigkeit der Rollen 15 ist etwas größer genalten als die der Rollen 7, so daß das Verschweißen der Elektroden innerhalb des Ofens 8 unter einem gewissen Druck erfolgt. Der Antrieb der Rollen 15 erfolgt beispielsweise über eine Rutschkupplung, um einen übertriebenen Abrieb der nachgeführten Kohlen zu vermeiden. Ist die oberste Elektrode so weit vorgeschoben, daß sie aus dem Magazin austritt, so rückt infolge des Druckes der Feder 14 die nächste Elektrode an ihren Platz, und :die Rollen 15 bewirken das Zusammenstecken der Enden. Durch geeignete, nicht gezeigte Mittel wird erreicht, daß keine Beschädigung .der Enden der Elektroden in dem Augenblick eintreten kann, in dem die oberste Kohle das Magazin verläßt. .An arc lamp according to the invention can also be designed so that the tracking and plugging of the carbon electrodes automatically from one Magazine takes place. This is indicated schematically in FIG. Behind the bracket the positive electrode is a magazine 12 with replacement electrodes 13 is filled. These are pressed upwards by a spring 14. Through the transport rollers 15 the top electrode is inserted into the opening of the furnace 8. The feed rate the rollers 15 is somewhat larger than that of the rollers 7, so that the welding of the electrodes within the furnace 8 takes place under a certain pressure. The drive the rollers 15 takes place, for example, via a slip clutch in order to avoid an exaggerated To avoid abrasion of the following coals. Is the top electrode ready advanced so that it emerges from the magazine, as a result of the pressure of the Spring 14 puts the next electrode in place, and: the rollers 15 make it stick together the ends. By suitable means, not shown, it is achieved that no damage .The ends of the electrodes can enter the moment the topmost carbon leaves the magazine. .

Vorteilhafterweise wird die hintere Kohle beim Einstecken in die vorausgehende Kohle gedreht, sozusagen eingeschraubt. Dadurch wird der Kitt über die ganze Trennfläche verteilt und das ordnungsgemäße Zusammenfügen der Kohlen mit Sicherheit erreicht.The rear coal is advantageously inserted into the preceding one Coal turned, screwed in, so to speak. This will spread the putty over the entire interface distributed and the proper joining of the coals achieved with certainty.

Vorzugsweise werden die Kohlen in der in Fig. i dargestellten Lage verwendet, d. h., im hinteren Ende der vorausgehenden Kohle befindet sich der Zapfen 22, vorn an der folgenden Kohle die Höhlung 23. Vorteilhafterweise wird in der Höhlung 23 eine ausreichende Menge 2.4 des verschweißbaren Kittes untergebracht. Um ein Ausfließen des Kittes namentlich in der Wärme zu vermeiden, kann man durch geeignete Mittel das Elektrodenmagazin kühlen, so daß eine Erwärmung des Kittes erst unmittelbar vor der Verschweißung erfolgt, also sobald dieser mit der vorausgehenden, durch den Ofen bereits erwärmten Kohle in Berührung kommt. Beispielsweise kann aber auch die mit Kitt gefüllte Höhlung 23 mit einer geeigneten Verschluß'klappe 26 versehen werden, welche erst durch das Zusammenfügen der Kohlen durchgestoßen und somit geöffnet wird. Dadurch kann ein Verschmutzen durch ausfließendenKitt beimTransport, bei der Lagerung und im Magazin vermieden werden.The coals are preferably in the position shown in FIG used, d. i.e., in the rear end of the preceding coal is the pin 22, at the front of the following charcoal, the cavity 23. Advantageously, in the cavity 23 accommodated a sufficient amount 2.4 of the weldable putty. To a One can avoid leakage of the cement, especially in the warmth, by means of suitable Means to cool the electrode magazine, so that the cement is only heated immediately takes place before the welding, i.e. as soon as this is done with the previous one Coal that has already been heated comes into contact with the furnace. For example, but can also the cavity 23 filled with cement is provided with a suitable closure flap 26 which are only pierced by the joining of the coals and thus opened will. This can prevent soiling from leaking putty during transport, during the Storage and in the magazine are avoided.

Gegebenenfalls können in der Höhlung 23 seitliche Bohrungen 25 vorgesehen werden. Dadurch kann beim Verschweißen überschüssiger Kitt und dessen Verdampfungs- oder Verbrennungsprodukte nach außen entweichen, die sonst gegebenenfalls ein Platzen des Mantels durch die in der Höhlung eingeschlossenen Gase verursachen können.If necessary, lateral bores 25 can be provided in the cavity 23 will. This means that when welding excess putty and its evaporation or combustion products escape to the outside, which otherwise may burst of the jacket due to the gases trapped in the cavity.

Wie in Fig. i gezeigt, sind Magazin und zusätzliche Vorschubmittel wiederum im Schattenkegel der Elektroden'halterung angeordnet, so daß zusätzliche Abschattung vermieden wird.As shown in Fig. I, there are magazine and additional feed means again arranged in the shadow cone of the electrode holder, so that additional Shadowing is avoided.

In der vorstehenden Beschreibung wurde die Einrichtung zum kontinuierlichen Betrieb auf der positiven Seite erläutert. Dieser ergibt, wie oben erwähnt, besondere Vorteile bei Lampen mit höchster Stromdichte und entsprechend großem Abbrand, aus welchem sonst mit Rücksicht auf die durch das optische System begrenzte Länge der einzelnen Kohlen unerträglich kurze Brennperioden folgen würden.In the foregoing description, the device has been referred to as continuous Operation explained on the positive side. As mentioned above, this results in special ones Advantages for lamps with the highest current density and correspondingly high burn-up which otherwise, taking into account the length of the individual coals would be followed by unbearably short burning periods.

Die Verwendung des Prinzips der Erfindung ist natürlich auf der negativen Seite auch möglich, mit Rücksicht auf den wesentlich langsameren Abbrand der negativen Elektrode wird man jedoch im allgemeinen davon absehen, insbesondere, wenn man an Stelle einer stabförmigen eine scheibenförmige Elektrode verwendet. .The use of the principle of the invention is of course on the negative Side also possible, considering the much slower burn-off of the negative Electrode, however, one will generally refrain from doing so, especially if one Instead of a rod-shaped electrode, a disk-shaped electrode is used. .

Bei solchen bekanntgewordenen Lampen mit negativer Scheibenelektrode beträgt infolge der gleichmäßigen Verteilung des Abbrandes über den gesamten Scheibenrand die Betriebsdauer der scheibenförmigen Elektrode ein Vielfaches der üblichen stabförmigen Elektrode.In such well-known lamps with a negative disk electrode is due to the even distribution of the burn over the entire edge of the pane the operating time of the disc-shaped electrode is a multiple of the usual rod-shaped Electrode.

Claims

PATENT CLAIMS: i. High intensity arc lamp for continuous Operation using carbon electrodes, their interlocking, snap-together The ends are coated with a conductive cement that can be welded by heating, characterized by one arranged directly behind the electrode holder Heater device which pre-welds the assembled electrodes causes their entry into the holder.

2. High intensity arc lamp according to claim i, characterized by the design as a blown arc lamp, which ensures safe operation guaranteed even at the highest current densities without rotating the carbon electrodes.

3. High-intensity arc lamp according to Claim 2, characterized in that the heating device inside of the electrode holder caused shadow cone is arranged so that additional shading is avoided. q ..

High intensity arc lamp according to claim s, characterized by the use of an electrode magazine and additional feed means, which automatically follow up and assemble the carbon electrodes causes.

5. High intensity arc lamp according to Claimq., Characterized characterized in that the electrode magazine is cooled.

6. High intensity arc lamp according to claim q., characterized by the use of suitably designed feed means, which turn the coals against each other when they are put together.

7. High intensity arc lamp according to claim a, characterized in that the temperature of the heating device according to the passage of the joints to be welded after a certain one Program controlled.

8. High intensity arc lamp according to claim a, characterized in that that a scraping device is provided between the heater device and the holder that removes the kit residue that escapes during welding. G. High intensity arc lamp according to claim a, characterized in that the individual electrodes on the one Side have a cavity and on the other side a pin that fits into this. ok High intensity arc lamp according to claim g, characterized in that an amount sufficient for welding in the cavity of each electrode Putty is located. 'i i. High intensity arc lamp according to claim io, characterized in that that the cavity containing the putty is provided with a closure, which the Prevents the putty from flowing out, and which only occurs when the Electrodes is opened. ia. High intensity arc lamp according to claim a, characterized characterized in that lateral bores are provided in the electrode, which the cavity with the outside air. associate.