Ueber Glühkörper für elektrische Glühlampen und ihre Entwickelung. Von Fr. Schüler, Ingenieur. (Fortsetzung des Berichtes S. 62 d. Bd.) Ueber Glühkörper für elektrische Glühlampen und ihre Entwickelung. Bei der Glühlampe von L. Somzée (D. R. P. Nr. 23997) besitzt der Glühkörper schon die gewöhnliche Bügelform, jedoch wird nur ein Teil des Bügels aus dem mit Kohle überzogenen Nichtleiter hergestellt. Diese Anordnung ist in Fig. 24 dargestellt und zwar ist a der Nichtleiter, b der Kohleüberzug, c sind Kohlezuleitungen und d die den Glühkörper tragenden Platindrähte. Der Glühkörper wird hergestellt aus reiner Thonerde mit etwa 1/50 Pfeifen erde, oder aus Thon, Kaolin und Kieselerde in ungefähr gleichen Teilen, vermischt mit etwas Feldspat oder einem anderen geeigneten Schmelzmittel oder aus kieselsaurer Thon- oder Talkerde. Nachdem die Masse die geeignete Form erhalten hat, wird sie gebrannt, dann mit feinem Kohlenpulver bestreut und nochmals stark erhitzt. Die Kohleteilchen dringen in die äusserste Schicht des Glühkörpers ein und verschmelzen mit derselben zu einem zusammenhängenden Ueberzug. Textabbildung Bd. 311, S. 93 Fig. 24. Glühlampe von Somzée. Stokes Williams (Englisches Patent Nr. 13883/1884) formt aus französischer Kreide (Meerschaum?), Zirkonerde, Magnesia, Kalk oder anderen Metalloxyden unter hohem Druck Stäbchen, die durch Behandeln mit verkohlbaren Stoffen, wie schwere Kohlenwasserstoffe u. dgl., oder mit Metalllösungen, z.B. von Iridium, Platin, Palladium u.s.w., leitend gemacht werden. Auch werden chemische Metallüberzüge empfohlen. Der Widerstand kann durch die Menge des benutzten Leiters bestimmt oder nachträglich durch Glühen in einer oxydierenden Atmosphäre durch teilweise Verbrennung des Leiters auf das richtige Mass gebracht werden. M. Müthel (D. R. P. Nr. 31065) schlägt einen ganz ähnlichen Weg ein, indem er aus einem Gemenge von Magnesiumoxyd, kieselsaurem Magnesiumoxyd und den entsprechenden Verbindungen des Calciums, Aluminiums und Zinks oder anderer schwer schmelzbarer Oxyde feine bügelförmige Fäden formt und diese in einem Muffelofen glüht. Die so hergestellten Fäden werden in eine Lösung von Chlor-Platin-Iridium in Lavendelöl getaucht und nochmals schwach geglüht. Der Platin-Iridiumüberzug kann auch auf elektrolytischem Wege hergestellt werden. Schliesslich verwendet Müthel auch Chrom zum Ueberziehen seiner nichtleitenden Fäden und zwar werden die Bügel zunächst elektrolytisch oder chemisch mit Platin-Iridium überzogen und darauf als Kathode in ein Bad von Chromchlorid gebracht. Nach der Bildung des Ueberzuges werden die Bügel gut abgewaschen und schwach geglüht, worauf sie zum Gebrauche fertig sind. Es sei noch bemerkt, dass Müthel als besonderen Vorzug seiner Glühkörper hervorhebt, dass sie in freier Luft benutzt werden können. Auch C. Seel (U. S. P. Nr. 382560) verwendet einen Glühfaden, bei welchem die nichtleitende Schicht mit einem leitenden Ueberzuge, und zwar aus Kohle, versehen ist, wobei der Nichtleiter für sich wieder als Hülle für einen Kohlekörper dient. Das Verfahren besteht etwa in folgendem: Holz, Seide, Baumwolle o. dgl. wird in eine Lösung von Silikaten oder Salzen, Senegalgummi und Aetznatron getaucht und zwischen geheizten Walzen hindurchgezogen, welche dem Faden winkelförmigen Querschnitt geben (Fig. 25). Nach dem Karbonisieren erhält der Körper durch Glühen in Paraffin einen Kohleüberzug, so dass er schliesslich aus drei Schichten besteht, der inneren Kohleschicht, der mittleren Salz- oder Silikatschicht und der äusseren Kohleschicht (Fig. 25). Die eigentümliche Querschnittsform wurde gewählt, um die leuchtende Oberfläche zu vergrössern, dann aber auch deswegen, weil erfahrungsgemäss scharfe Kanten zu besonders heller Glut gelangen. Textabbildung Bd. 311, S. 93 Fig. 25. Glühkörper von Seel. Sehr eingehend beschreiben Hafner und Langhans (D. R. P. Nr. 44183) ihre Glühkörper, welche aus einer inneren, durch metallsaure Salze gebildeten Ader von hohem Lichtemissionsvermögen mit einer fest anliegenden stromleitenden Hülle von Kohlenstoff, Silicium oder Bor bestehen. Die metallsauren Salze enthalten als Basis die Sauerstoffverbindungen von Calcium, Magnesium, Baryum, Strontium, Aluminium, Beryllium, Cer, Lanthan, Didym, Erbium, Terbium, Yttrium oder Gallium und als Säure die entsprechenden Sauerstoffverbindungen des Titans, Urans, Zirkons, Molybdäns und Thoriums. Auf Grund der von den Erfindern gemachten Erfahrungen werden folgende drei Bedingungen aufgestellt, die erfüllt sein müssen, wenn der Glühkörper brauchbar sein soll. Zunächst soll die Reihenfolge der Schichten so eingehalten werden, dass der Kern aus mineralischer Substanz und die Hülle aus leitender Substanz besteht und nicht umgekehrt. Ferner soll die mineralische Substanz aus den metallsauren Salzen und nicht aus einzelnen Oxyden oder Silikaten u.s.w. bestehen. Schliesslich müssen die Glühkörper im Vakuum benutzt werden. Ob diese Forderungen in der That richtig sind, mag dahingestellt bleiben, jedenfalls sind derartige Glühkörper, soweit sich ermitteln liess, bisher nicht in grösserem Massstabe benutzt worden. Das von Hafner und Langhans angewendete Verfahren ist folgendes: Ein sorgfältig aufgelockerter Faden aus pflanzlichem Stoffe wird mit einem oder mehreren der genannten Oxyde im Gemisch, sowie mit einer oder mehreren der genannten Metallsäuren im Gemisch imprägniert. Zu diesem Zwecke werden die Oxyde in einem Ueberschuss von Salz- oder Essigsäure gelöst und dieser Lösung die entsprechende Menge der Metallsäuren zugesetzt, so dass eine innige Mischung erfolgt. Die Imprägnierung erfolgt im Vakuum und wird zweckmässig mehrmals nach jedesmaligem Trocknen wiederholt. Die trockenen Fäden werden dann bei Zutritt von Luft oder in oxydierenden Pulvern geglüht. Hierdurch werden die zur Lösung benutzten Säuren (Salz- oder Essigsäure) ausgetrieben, ferner die metallische Basis mit der metallischen Säure zu den feuerbeständigen metallsauren Salzen verbunden und schliesslich die als Träger dienenden Pflanzenfasern völlig zerstört. Man erhält also einen nur aus metallsauren Salzen bestehenden Körper. (Vor dem Glühen unter oxydierenden Einflüssen kann übrigens der Faden auch karbonisiert werden.) Der auf diese Weise hergestellte Glühkörper wird nun in bekannter Weise, z.B. durch Glühen in einer Kohlenstoff, Silicium oder Bor enthaltenden Atmosphäre mit dem gewünschten Ueberzuge versehen. An dieser Stelle soll schliesslich noch darauf hingewiesen werden, dass E. A. Krüger (Elektrotechnischer Anzeiger, 1897 S. 369) Thonröhrchen von 1 mm lichter Weite, 6 mm äusserem Durchmesser und bis 600 mm Länge durch Glühen in Gasen von schweren Kohlenwasserstoffen völlig mit Kohle imprägnierte. Vielleicht sind auch diese Körper als Glühkörper verwendbar. Unter den Glühkörpern, welche aus Leitern mit nichtleitendem Ueberzuge bestehen, sind zunächst diejenigen zu erwähnen, bei welchen ein Eindringen des Nichtleiters in das Innere des Leiters, wie dieses bei dem Imprägnieren von Kohlefäden wohl stets der Fall ist, nicht oder nur in sehr geringem Masse stattfinden wird, also solche Glühkörper, bei welchen der Träger des Ueberzuges vorwiegend aus Metall besteht. Einer der ersten, wichtigeren Vorschläge dieser Art wurde im Jahre 1878 von Th. Burmester (D. R. P. Nr. 5956) gemacht. Er überzog einen Platinfaden mit Thon- bezw. Porzellanerde. Der Glühkörper besass eine ähnliche Form, wie die in Fig. 3 und 5 dargestellten, d.h. der mit Thonerde bestrichene Platindraht wurde auf ein ebenfalls mit Thonerde überzogenes Porzellan- oder Glasstäbchen spiralig aufgewunden und mit einer Schicht Porzellanerde bedeckt. Nach dem Einschalten der Lampe wurde zuerst der Platindraht und dann nach einigen Sekunden auch die Porzellanerdeschicht glühend und letztere strahlte ein „sehr schönes, helles, weisses Licht“ aus. In demselben und dem folgenden Jahre teilte auch Edison (D. R. P. Nr. 14058 und Englisches Patent Nr. 5306 von 1878) seine Versuche mit überzogenen Metallfäden mit. Er, zog einen Platin-, Platin-Iridium- o. dgl. Draht durch ein mit einer Metalloxydlösung getränktes Schwämmchen und darauf durch eine oder mehrere Flammen. Den so vorbereiteten Glühkörper befreite er nach dem bereits bei Besprechung der reinen Metallfäden erläuterten Verfahren, d.h. durch Glühen im Vakuum. Auf diese Weise erhielt er fest haftende Metalloxydüberzüge aus Magnesiumoxyd, Ceroxyd, Calciumoxyd u.s.w., und machte die Beobachtung, dass das Oxyd dem Metallfaden bemerkenswerte Eigenschaften verleiht. Durch das Ueberziehen mit Magnesiumoxyd wurde z.B. der Draht ausserordentlich widerstandsfähig gegen Verbrennen und eine Spirale aus derartigem Draht war in der Weissglut elastisch. Mit einer Spirale von 5 mm strahlender Oberfläche liess sich eine Lichtstärke von 40 Normalkerzen erzielen, während dieselbe Spirale ohne Oxydüberzug bereits zerschmolz, bevor noch eine Lichtstärke von. 4 Kerzen erreicht war. Die Spiralen wurden vorzugsweise in der in Fig. 3 veranschaulichten Art auf Spulen von feuerbeständigem Stoff gewickelt. Edison empfiehlt derartige Glühkörper im Vakuum zu verwenden. Auch Lane Fox (Englisches Patent Nr. 4043/1878) benutzte zu gleicher Zeit Fäden aus Platin o. dgl. mit einem Ueberzug aus feinzerteiltem Asbest, feuerfestem Thon, Kalk, Magnesia, Speckstein u. dgl. Hallett stellte ausser den in Fig. 20 und 21 dargestellten Glühkörpern auch solche her, bei welchen der Leiter sich im Inneren des Nichtleiters befand. Fig. 26 zeigt eine Lampe mit einem aus Kalk bestehenden Glühkörper, dessen Bohrung mit einem Ueberzuge von durch den Strom geschmolzenem Silicium (auch mit Kohlezusatz) versehen ist. Textabbildung Bd. 311, S. 94 Fig. 26. Glühkörper von Hallet. Auf elektrolytischem Wege will Langhans (Englisches Patent Nr. 23137/1895) auf leitenden Fäden Ueberzuge von seltenen Erden u. dgl. herstellen. Er fand, dass Salze der Erdmetalle, der Erdalkalimetalle u. dgl., z.B. Th(SO4)2 und Th(NO3)4, sowie die entsprechenden Verbindungen von Aluminium, Yttrium, Cer, Magnesium und Zirkon, die Hydroxyde derjenigen Metalle, aus welchen das Salz besteht, und ebenso Hydroxyde anderer Erdmetalle und Erdalkalimetalle zu lösen vermögen. Er nennt die durch diese Lösung gewonnenen Stoffe „basische Erdsalze“. Das Hydroxyd wird in einer möglichst konzentrierten Lösung der genannten Salze unter Erwärmung bis zur Sättigung gelöst. Die Lösung kommt in ein Diaphragma, welches seinerseits von einer unlöslichen Elektrode umgeben in ein mit einer Lösung des Oxydhydrates oder Karbonates des betreffenden Metalles gefülltes Gefäss gestellt wird. Der zu überziehende Körper wird in das Diaphragma gehängt. Es muss bemerkt werden, dass Langhans im allgemeinen die Verwendungsart derartiger Glühkörper zunächst nicht näher angibt, als Beispiel jedoch Glühkörper für Gasglühlicht anführt. Indessen dürften sich auf diese Weise auch für elektrische Glühlampen geeignete Glühkörper herstellen lassen. Die Patentschrift enthält übrigens noch einige Abänderungen des beschriebenen Verfahrens, auf die einzugehen hier zu weit führen würde. Textabbildung Bd. 311, S. 94 Glühkörper von Köhler. In der neuesten Zeit hat Auer (Elektrotechnischer Anzeiger, 1898 S. 845) sich mit der Herstellung von Glühkörpern ähnlicher Art befasst. Die Versuche Auer's bestätigen die Beobachtungen Edison's, dass Oxydhüllen selbst geringer Stärke einen Platinfaden ausserordentlich widerstandsfähig gegen Zerstörung durch Wärme machen. Es gelang Auer ferner, aus einem dünnen Thoroxydüberzug den Platinfaden auszuschmelzen, so dass ein festes Röhrchen aus Thoroxyd entsteht, welches noch höheren Temperaturen ausgesetzt werden kann, ohne zu schmelzen. Leider ist über die Herstellung der Ueberzuge bis jetzt nur wenig bekannt geworden. Der dünne, 0,02 mm starke Platindraht wird zwischen elastischen, mit einer Thorlösung angefeuchteten Backen hindurchgezogen und geglüht und zwar geschieht dieses mehrere hundertmal. Das Verfahren ähnelt also dem von Edison angegebenen. Auch auf elektrolytischem Wege soll der Thoroxydüberzug hergestellt werden, jedoch fehlen auch hierüber nähere Angaben. Als Träger des Ueberzuges wird statt Platin eine schwerer schmelzbare Legierung von Platin mit Osmium oder auch reines Osmium empfohlen. Gibson ist wohl mit Recht der Ansicht, dass das Auer'sche Verfahren für Versuche im Laboratorium zweifellos genüge, bei der Verwertung im grossen aber sich jedenfalls als unpraktisch erweisen werde. Mehr auf die Formgebung des Glühkörpers als auf die Herstellung des Ueberzuges bezieht sich ein Vorschlag von O. Köhler (D. R. G. M. Nr. 94714; Elektrotechnischer Anzeiger, 1898 S. 1677). Dieser Erfinder benutzt ein weitmaschiges Gewebe aus Platindraht a (Fig. 27 und 28), welches an beiden Enden mit geeigneten Kontaktstücken c versehen ist. Das Gewebe ist auf beiden Seiten mit einem Ueberzuge aus Kalk, Magnesia oder seltenen Erden versehen und das durch den Strom zum Glühen gebrachte Netz soll diesen Ueberzug zur Weissglut bringen. Statt eines homogenen metallischen Leiters hat man auch versucht, platinierte Asbeststreifen mit Oxyden zu überziehen. Derartige Vorschläge stammen z.B. von Lane Fox (Englisches Patent Nr. 4043/1878) und aus neuerer Zeit von Baliasnyj (Russisches Privileg Nr. 287/1894; Elektrotechnischer Anzeiger, 1896 S. 81). Die Lampe des letzteren besteht aus einem mit zwei Platindrähtchen verbundenen und in einem evakuierten Glascylinder eingeschlossenen Glühplättchen. Dieses wird aus reiner, nicht geleimter und ungepresster, also hygroskopischer Asbestpappe von 0,3 mm Dicke hergestellt. Etwa 6 mm breite Streifen dieser Pappe werden mit 20 %iger Platinchloridlösung getränkt, durch ein gesättigtes Salmiakbad gezogen, in heisser Luft bei nicht über 60° getrocknet und in einer Bunsen-Flamme zur Umwandelung in Platinschwamm geglüht. Darauf werden die Glühkörper mit 20 %iger Magnesiumchloridlösung getränkt und geglüht und zwar wiederholt, bis eine gleichmässige Magnesiaschicht entstanden ist. Schliesslich kommt der Körper noch in eine 10 %ige Lösung der Ceritnitrate (Lanthan und Didym). (Fortsetzung folgt.)