Bogenlampen [3]

Bogenlampen . Zu den bisherigen Bauarten der Bogenlampen sind inzwischen noch weitere dazugekommen, die größere Wirtschaftlichkeit und längere Brenndauer erzielen sollen. Sie gehören zu den sogenannten Flammenbogenlampen, bei denen die Elektroden nicht aus Reinkohle bestehen, sondern einen Docht aus Fluoriden seltener Erden besitzen [1]. Die Farbe des Bogens richtet sich nach der Verwendungsart; im allgemeinen wird für gelb Calciumfluorid, für weiß Cerfluorid und für rot Strontiumfluorid benutzt. Die Mischungen werden mit Sodasilikatlösung hergestellt [2], [3]. Eine Verlängerung der Brenndauer kann durch Verzögerung des Verbrauches des Elektrodenmaterials erreicht werden, indem man durch verminderten Luftzutritt den Abbrand ermäßigt. Die Anwendung von zwei sich selbsttätig nacheinander einschaltenden Kohlenpaaren (Doppelkohlenbogenlampe) erhöht die Brennzeit beträchtlich. Durch die längere Brenndauer wird eine zweifache Ersparnis erzielt, durch Verringerung der Unkosten für die Bedienung und durch günstigere Ausnutzung der Kohlenreste [4]. Mit der Erhöhung der Lampenspannung bei gleichbleibender Betriebsspannung hat man günstige Ergebnisse bezüglich der Wirtschaftlichkeit erzielt, dagegen haben Versuche, den Lichtbogen unter Luftüberdruck brennen zu lassen, keine Vorteile ergeben [5]. Der Effektverbrauch geht bei den Flammenbogenlampen bis zu 0,2 W/HK. bei Gleichstrom, bis zu 0,25 bei Wechselstrom herunter.

In Fig. 1 ist eine Flammenbogenlampe für Gleichstrom (Excellolampe) von Körting & Mathiesen dargestellt. Das Differentialwerk besteht aus zwei rechtwinklich zueinander angeordneten Magneten, dem Hauptstrommagneten h und dem Nebenschlußmagneten n, einem Laufwerk mit feststehendem Rahmen und dem Anker e, mit dem die[100] Arretiervorrichtung f des Laufwerkes verbunden ist. Beim Freiwerden des Laufwerkes senken sich beide Kohlenhalter gleichzeitig. Am unteren Ende des Gestänges ist der aus Porzellan bestehende Sparer i [6] angebracht. Dieser Sparer schließt im Verein mit seiner Metallfassung den Brennraum der Lampe gegen die Armaturkammer ab. Die auf der Metallfassung des Sparers befindliche, zum Lichtbogenbildner gehörige Vorrichtung besteht aus einem seitlich beweglichen Schieber d, der mit dem Laufwerk durch die Zugstange b dergestalt in Verbindung steht, daß sich die Bewegungen des Ankers auf die Spitze der durch den Schieber geführten Kohle überträgt. Der Vorgang bei der Lichtbogenbildung ist folgender: Schaltet man die Lampen ein, so wird zunächst, da die Kohlenspitzen einander noch nicht berühren, nur der Nebenschlußmagnet n erregt, der den Anker e anzieht, hierbei wird die Zugstange b angehoben und eine seitliche Annäherung der Kohlenspitzen bewirkt. Sobald die Kohlenspitzen einander berühren, fließt ein starker Strom durch die Wickelung des Hauptstrommagneten, wodurch der Anker eine der ersten entgegengesetzte Bewegung ausführt. Hierbei werden die Kohlenspitzen seitlich getrennt, und es erfolgt die Lichtbogenbildung. Der Sparer i kann zerstört werden, wenn die Kohlen nicht nach beendetem Abbrand um etwa 1 cm auseinandergeführt werden. Dies geschieht auf folgende Weise: Sind die Kohlenhalter in ihre tiefste Stellung gelangt, so erfolgt eine automatische Ausschaltung der Nebenschlußspulen, und der Anker e unterliegt alsdann nur der Einwirkung des Hauptstrommagneten h; die hierdurch hervorgerufene Bewegung des Ankers überträgt sich durch die Zugstange b auf den Schieber d, der eine die Entfernung zwischen den Kohlenspitzen vergrößernde Bewegung ausführt. – Fig. 2 stellt eine Flammenbogenlampe ohne Regelwerk dar, nämlich die Contalampe der Regina-Elektrizitätsgesellschaft m. b. H., Köln-Sülz. Die Einrichtung des Kohlennachschubes ist in der Weise getroffen, daß die senkrechte negative Kohle nicht mit ihrem vollen Gewicht auf der Auflage aufliegt, sondern oberhalb der Grundplatte durch eine Klemmvorrichtung noch gehalten wird; dadurch wird die Spitze entlastet. Bei dem Abbrand der Kohlen vermindert sich der Druck der negativen Kohle auf den Hebel, der drehbar gelagert ist, und dadurch wird auch der Druck des oberen Hebels auf die Kohle verringert, die negative Kohle rutscht nach. Die Zündung erfolgt durch die Hauptstromspule. – Fig. 3 zeigt das Schema einer Wechselstromflammenbogenlampe der Siemens-Schuckert-Werke. Die Lampe besitzt ein Motorregelwerk, die beiden Kohlenhalter sind miteinander gekuppelt, so daß ein Durchrutschen einer Kohle vollständig ausgeschlossen ist. Da bei Wechselstromflammenbogenlampen der Lichtbogen bei starkem Winde leichter erlischt als bei Gleichstromflammenbogenlampen, so ist bei dieser Lampe eine besondere Schnellzündvorrichtung angebracht. Sie besteht aus der Spule S, welche den Eisenkern K in sich hineinzieht, und durch das Gestänge die linke Kohle seitwärts bewegt und dadurch den Lichtbogen neu bildet. – Während die meisten Wechselstromflammenbogenlampen mit Motorregelwerk versehen sind, ist die Wechselstromserienflammenbogenlampe von Körting & Mathiesen, Leutzsch b. Leipzig (Fig. 4), mit einer Magnetregulierung ausgestattet. Der Lampenstrom fließt bei brennender Lampe von a durch die Hauptstromspule zu den Kohlen nach f, während der Nebenschlußstrom von a über n nach e, d, s, f fließt. Wenn die Kohlen abgebrannt sind, schaltet sich selbsttätig der Ersatzwiderstand ein, er wirkt dabei als Transformator und liefert die zum Feilhalten des Schalters s nötige höhere Spannung für den Nebenschlußmagnet u. Der Hauptstrom fließt dann von a über b, c, s nach f und der Nebenschlußstrom von a über n, e, d, s nach f. – Bei allen Effektbogenlampen zeigen die Glocken innen nach längerem Brennen einen Beschlag, der von den Dämpfen herrührt, die sich bei der Verbrennung der Effektkohlen[101] entwickeln; durch ihn wird die Lichtstärke der Lampe ganz bedeutend herabgesetzt. Um diesen Niederschlag zu verhindern, werden mittels ventilierter Aschenteller die Dämpfe von der durchströmenden Luft ins Freie geführt. Auch besondere Innenglocken werden verwendet, durch deren starke Erwärmung ein Niederschlag der Dämpfe verhindert wird. – Fig. 5 stellt das Schema einer Doppelkohlenflammenbogenlampe von Schwarz in Frankfurt a.M. dar. Nachdem das erste Kohlenpaar bis auf den unvermeidlichen Kohlenhalterrest aufgebraucht ist, erfolgt die Umschaltung, indem ein in der Weglinie des am Lampenrohr hochgleitenden Kettenaufzuges liegender Arretierungshebel ausgelöst wird, der die Kettentrommel des zweiten Kohlenpaares festhält. Der Lichtbogen des ersten Kohlenpaares bleibt zunächst bestehen, bis das zweite Kohlenpaar soweit nachgeschoben ist, daß es zur Spitzenberührung gelangt und den neuen Lichtbogen bildet; eine Unterbrechung des Lichtes tritt also nicht ein. Der Hauptstrom für beide Kohlenpaare fließt von der +-Klemme bis zum Verteilungspunkt k und vom Verteilungspunkt l durch die Hauptstromspule b bis zur –-Klemme. Der Hauptstrom für das erste Kohlenpaar fließt vom Verteilungspunkt k durch die Blasmagnetspule h und durch das Kohlenpaar e zum Verteilungspunkt l, und für das zweite Kohlenpaar vom Verteilungspunkt k durch die Blasmagnetspule i und durch das Kohlenpaar f zum Verteilungspunkt l. Die Lampe ist ebenfalls mit beschlagfreier Armatur ausgestattet. Andere Konstruktionen von Doppelkohlenbogenlampen s. [7] bis [9]. – Um eine genügend lange Brenndauer zu erzielen, müssen die Effektkohlen verhältnismäßig lang gewählt werden, da sie nur bei kleinem Durchmesser einigermaßen ruhig brennen. Es ist jedoch durch Anwendung eines starken Dochtes von geeigneter Zusammensetzung gelungen, auch mit verhältnismäßig kurzen Kohlen, welche übereinanderstehend angeordnet werden, eine hohe Brennstundendauer zu erreichen. Durch diese Kohlenanordnung wird noch der Vorteil erzielt, daß das Maximum der Lichtintensität zwischen 30 und 50° gegen die Horizontale (Fig. 6) auftritt, so daß diejenigen Stellen, welche am weitesten von der Lampe gelegen sind, auch von den intensivsten Lichtstrahlen getroffen werden. Die Bodenbeleuchtung ist hierbei besser und gleichmäßiger als bei den langen Effektkohlen. Die Flammenbogenlampen mit übereinanderstehenden Kohlen werden für Gleich- und Wechselstrom, je nach der Lichtbogenspannung als Triplexflammenbogenlampen für ca. 30 Volt, als Duplexflammenbogenlampen für ca. 40 Volt Lichtbogenspannung geliefert. Während bei den schräg nach unten stehenden Kohlen das gelbe Licht die höchste Lichtausbeute liefert, gibt bei den übereinanderstehenden Kohlen das weiße Licht die größte Lichtmenge. Fig. 7 Stellt die Triplexflammenbogenlampe für Gleichstrom der Allgemeinen Elektrizitäts-Gesellschaft in Berlin dar. Der Reguliermechanismus ist nahezu der gleiche wie der der normalen Differentiallampen für Gleichstrom. Die positive Kohle ist zur Erzielung eines ruhigen Lichtes und günstiger Lichtverteilung unten, die negative Kohle oben angeordnet, also gerade umgekehrt wie bei den Reinkohlenbogenlampen. Auch diese Bogenlampe kommt ebenso wie die gewöhnliche Flammenbogenlampe infolge der Säuredämpfe nur für Außenbeleuchtung in Betracht. Durch die Anwendung des ventilierten Aschentellers bleibt die Glocke praktisch beschlagfrei. Eine geschlossene Bogenlampe mit übereinanderstehenden Effektkohlen ist auch die Dialampe von Körting & Mathiesen [10]. – Für manche Betriebe, z.B. für Färbereien, Papierfabriken, Buntdruckereien u.s.w., auch für Malerateliers, ist eine Lampe erwünscht, bei der es möglich ist, die Farben wie bei Tageslicht zu unterscheiden. Im Vergleich zum Sonnenlicht besitzt das Bogenlicht einen Ueberschuß an roten Strahlen, andererseits einen Fehlbetrag von blaugrünlichen. Bei der Farbenunterscheidungslampe müssen nun die Lichtstrahlen durch eine Scheibe[102] von entsprechend gefärbtem Glas hindurchtreten, wodurch ein annähernder Farbenausgleich erzielt wird. – Auch zur Herstellung von Lichtpausen und photographischen Kopien wird die Bogenlampe benutzt, und zwar die an violetten Strahlen reichste Lichtquelle, die Lampe mit eingeschlossenem Lichtbogen. – Das elektrische Bogenlicht ist auch die geeignetste Lichtquelle für Projektions- und Kinematographenapparate wegen seiner hierfür erforderlichen punktförmigen Wirkung. Fig. 8 stellt eine Projektionslampe von Körting & Mathiesen dar. Die Kohlen stehen rechtwinklig, die obere liegt horizontal, so daß der hauptsächlich lichtspendende Krater beim Abbrand stets an derselben Stelle bleibt und voll zur Wirkung kommt. Alle Stellschrauben für die Handregulierung sind am hinteren Ende der Lampe angebracht, eine Schraube verstellt beide Kohlen gemeinsam, eine andere nur die obere Kohle, ein besonderer Lichtbogenbildner hebt die untere Kohle. Die Lampe ist für Gleichstrom und Wechselstrom bis 50 Ampere zu verwenden. – Als Lichtquelle für Scheinwerfer wird die Bogenlampe fast ausschließlich benutzt. Eine Scheinwerferbogenlampe der Allgemeinen Elektrizitäts-Gesellschaft, Berlin, stellt die Fig. 9 dar. Die Kohlen lind horizontal angeordnet, da bei dieser Anordnung die größte Lichtmenge den Spiegel trifft. Das Lampenwerk ist unterhalb des Scheinwerfergehäuses angebracht; die Lampen sind als Gleichstromnebenschluß- oder Differentiallampen für selbsttätige und Handregulierung eingerichtet, und geschieht die Einstellung auf selbsttätige oder von Hand bedienbare Regulierung durch Umlegen des Hebels H. Ueber eine neue Scheinwerferlampe, die Sperrylampe mit großer Flächenhelle des Kohlenkraters (50000 HK./qcm gegen ~15000 bei Reinkohle) s. [11], [12]. – Bei der Nernstschen Dampflampe [13] wird der Lichtbogen zwischen Kohlenspitzen in einem abgeschlossenen, mit Dämpfen von Zinkchlorid und anderen Chloriden erfüllten Räume gebildet; die Wirkung ist ähnlich wie bei der Quecksilberdampflampe (s. Bd. 2, S. 173). Der Wattverbrauch beträgt nur 0,16 W/HK.

Durch die Konkurrenz der sogenannten Halbwattlampen ist die Verwendung der Bogenlampen mehr und mehr beschränkt und hauptsächlich auf das Gebiet des Starklichtes bei Außenbeleuchtungen verwiesen worden. Erörterungen über die wirtschaftlichen Beziehungen beider Lampenarten s. [14], [15].

Literatur: [1] Holzt, Schule d. Elektrotechn., Leipzig 1915. – [2] Elektrotechn. Zeitschr. 1913, S. 833. – [3] Ebend. 1914, S. 1079. – [4] Ebend. 1912, S. 290. – [5] Ebend. 1916, S. 549. – [6] Ebend. 1913, S. 1060. – [7] Ebend. 1911, S. 599. – [8] Ebend. 1912, S. 92. – [9] Ebend. 1913, S. 1060. – [10] Ebend. 1913, S. 970. – [11] Ebend. 1916, S. 589. – [12] Ebend. 1918, S. 388. – [13] Ebend. 1916, S. 544. – [14] Ebend. 1915, S. 269. – [15] Ebend. 1915, S. 1.

Holzt.

Fig. 1.

Fig. 2.

Fig. 3.

Fig. 4.

Fig. 5.

Fig. 6.

Fig. 7.

Fig. 8.

Fig. 9.