Die Lampe von Heany mit eingeschlossenem Lichtbogen. Bei den Lampen mit eingeschlossenem Lichtbogen, bei welchen die Sauerstoffzufuhr auf ein Minimum reduziert wird, tritt weniger das Bestreben zu Tage, den Energieverbrauch, auf die erzeugte Lichteinheit bezogen, herabzumindern, als einem praktischen Bedürfnisse Rechnung zu tragen, d. i. den Kohlenabbrand zu verringern, und hierdurch sowohl an Kohlen als auch an Bedienungskosten zu sparen.

Das mit diesen Lampen einem wirklichen Bedürfnisse entsprochen wurde, ergiebt sich wohl aus der Thatsache, dass selbe, trotzdem anfänglich der benötigte Energieaufwand ein bedeutend grösserer war, als bei gewöhnlichen Bogenlampen, rasch im praktischen Betriebe Eingang fanden.

Der Nachteil des grösseren Energieverbrauches, welcher nach Messungen an Lampen älterer Type im Durchschnitt 2,5 Watt pro Normalkerze betrug, wurde beispielsweise bereits bei der Regina-Dauerbrandbogenlampe beseitigt, über welche eingehende Untersuchungen von Professor Wedding und von Dr. B. Donath vorliegen, nach welchen selbe im Durchschnitte einen mittleren Energieaufwand von 1,075 Watt pro mittlere räumliche Lichtkerze aufweist.

Nach Prof. C. P. Matthews war der durchschnittliche Verbrauch einer Gleichstrom-Dauerbrandlampe von 6,6 Ampère, ohne äussere Glasglocke 1,175 Watt f. d. durchschnittliche sphärische Kerzenstärke, welcher bei Anwendung einer äusseren Glasglocke auf 1,28 Watt anstieg.

Bei Wechselstrombogenlampen gleicher Konstruktion von gleichfalls 6,6 Ampère stellte sich der durchschnittliche Verbrauch auf 1,91 Watt ohne, und auf 2,15 Watt mit äusserer Glasglocke. Durch Verwendung von Reflektoren soll sich dieser Verbrauch noch weiter herabdrücken lassen.

Vergleichende Versuche mit offenem und geschlossenem Lichtbogen für Strassenbeleuchtung zeigten, dass bei einer Höhe des Lichtpunktes von 7,5 m über der Strassenoberfläche und bei dem gleichen Verbrauch von 450 Watt, die Beleuchtung bis zu einem Radius von 35 m in beiden Fällen gleich gut war, dass jedoch für grössere Entfernungen der eingeschlossene Lichtbogen vorzuziehen ist.

Aus diesen Untersuchungen ergiebt sich, dass die Lampen mit eingeschlossenem Lichtbogen in Bezug auf Lichtausbeute f. d. aufgewendete Energieeinheit den gewöhnlichen Bogenlampen nahezu gleichwertig sind, hingegen in bezug auf Oekonomie grosse Vorteile gewähren, indem der Kohleverbrauch 10–15 mal geringer wird und an die Wartung, da die Auswechselung der Kohlen dementsprechend in bedeutend grösseren Zwischenzeiten erfolgt, bedeutend geringere Anforderungen gestellt werden.

Textabbildung Bd. 317, S. 797 Fig. 8.

Textabbildung Bd. 317, S. 797 Fig. 8a.

Als Nachteil dieser Dauerbrandbogenlampen ist jedoch deren unruhiges Brennen, welches sie für gewisse Beleuchtungszwecke nahezu unbrauchbar macht, zu bezeichnen. Diesen Nachteil zu beseitigen, streben nun die neueren Konstruktionen dieser Lampengattung an und ist unter diesen die Konstruktion von Heany zu erwähnen, welche den Angaben nach, sich durch ruhiges Brennen auszeichnen soll. Diese Lampe, deren Konstruktion aus Fig. 8 zu ersehen ist, weist in ihrem Mechanismus keinerlei Zahnräder oder Zahngetriebe auf. Der den ganzen Mechanismus tragende Rahmen besteht aus drei Metallstäben a, die an der Spitze am oberen Ende der Lampe mit einer aus gehämmertem Messingbleche hergestellten Platte verschraubt sind. Diese Platte p trägt auch die Aufhängevorrichtung h und die Messingröhre d, in welche die obere Kohle eingesetzt ist. Auf die Stäbe a sind ausserdem Porzellanrollen aufgesetzt, welche die Widerstandsspirale f tragen. An dem unteren Ende sind diese Stäbe, welche durch die obere und untere Platte des Solenoides g hindurch gehen, mit der in der Mitte durchlochten Bodenplatte h fest verschraubt. Die Messingröhre d, welche den oberen Kohlenhälter t und die Kontaktfeder i (Fig. 9) enthält, ist auf die mit der Bodenplatte h verbundene konische und durchbrochene Schale k aufgesetzt. Ausserdem sind in dem unteren Teile der Röhre zwei Führungen l für die Aufnahme der Greifbacken m der Kuppelungsmuffe q (Fig. 8 u. 8a) angebracht. Diese Kuppelungsmuffe greift, wie dies später noch erklärt wird, in die obere Kohle ein und dient dem Zwecke, den Kern der Lampe in vollkommener Uebereinstimmung mit dem Hauptteile der Lampe zu halten.

Die Windungen des Solenoides g bestehen aus blankem Drahte, wobei jede Windung von der anderen durch eine Asbestschnur getrennt wird, und je zwei aufeinander folgende Windungslagen durch ein Asbestblatt von einander isoliert sind. Diese Anordnung ermöglicht es, die Spule kurz zu schliessen und durch unbegrenzte Zeit im Kurzschluss zu erhalten, ohne dass ein Ausbrennen der Isolation zu befürchten ist. Eine Beschädigung dieser Windungen kann thatsächlich nur durch einen Strom erfolgen, welcher hinreichend stark ist, um die Drähte zum Schmelzen zu bringen.

Die Solenoidwindungen sind von einer Hülse o aus weichem Eisen umgeben, um die Streuung der magnetischen Kraftlinien zu verhindern und dieselben in einer begrenzten wirksamen Zone zu sammeln. Die gesamte Spule ist längs der den Tragerahmen bildenden Stäbe a verschiebbar, und kann hierdurch die Länge des Lichtbogens nach Bedarf festgestellt werden. Die Spule wird durch Schrauben p in der einmal gewählten Lage festgehalten.

Innerhalb des Zwischenraumes zwischen der Röhre d und dem Hohlraum des Solenoides g ist die Kuppelung q für die Kohlenhalter angebracht; sie besteht (Fig. 8a im Detail) aus zwei halbkreisförmig gebogenen Eisenstücken n, die bei r durch zwei Baken m zusammengehalten werden. Diese Backen greifen nun in die Führungen l der Röhre d (Fig. 9) ein und halten die obere Kohle sofort fest, wenn das Solenoid erregt wird. Durch diese Erregung werden die beiden Eisenstücke n magnetisch und suchen sich gegenseitig abzustossen, was, wie aus der divergierend verlaufenden Linie in Fig. 8a ersichtlich nur in dem oberen Teil möglich ist. Der untere Teil engt sich infolgedessen ein und die beiden Backen ergreifen die Kohle. Da nun das Solenoid das Bestreben hat die beiden Eisenstücke gleichzeitig in sich hineinzuziehen, so werden letztere ein Stück gehoben und hierdurch der Lichtbogen etabliert. Die unteren Teile der beiden Backen m sind nun konisch abgeschrägt, wodurch selbe, wenn sie auf den konischen Teil k des Gerippes auffallen, auseinander gehen und die Kohle freilassen, welche sich sonach dem Abbrande entsprechend nachschieben kann.

Textabbildung Bd. 317, S. 798 Fig. 9.

Mit dem an einer der Backen befestigten Zapfen s (Fig. 8 u. 8a) ist ferner eine Art Luftdruckregulator t in Verbindung, welcher die Aufwärtsbewegung des Kernes, als welcher die beiden Eisenstücke n in Verbindung mit den Backen m zu betrachten sind, beruhigt, wohingegen derselbe die Abwärtsbewegung in keiner Weise hemmt. Die Wirkungsweise dieser als Bremse dienenden Pumpe erklärt sich von selbst, da die Kugel s (Fig. 9) als Ventil wirkt. Diese Regulierungsvorrichtung soll auf die geringsten Aenderungen in der Struktur der Kohle reagieren und eine sehr empfindliche Regulierung des Lichtbogens bewirken.

An der Bodenplatte h ist der untere oder negative Kohlenhalter v und der einfache Glockenhalter w angebracht. Letzterer besteht aus nichts anderem, als aus einem von Federn gehaltenen Drahte, welcher an der Bodenseite in eine Schlinge gedreht ist, welche die innere Glaskugel der Lampe unterstützt und gleichzeitig an die Bodenplatte h anpresst, so einen möglichst guten Luftabschluss bewirkend.

Die Schaltung dieser Lampe ergiebt sich aus Fig. 10. Der Strom tritt in die Windungen des Solenoides g ein, geht von demselben zur Röhre d und über die Spirale j und den Kohlenhalter t zur positiven Kohle, über die Lichtbogen zur negativen Kohle und von letzterer über den Beruhigungswiderstand f aus der Lampe heraus.

Die Wirkungsweise dieser Lampe erklärt sich nun wie folgt: Sobald der Strom in das Solenoid eingeleitet und dieses erregt wird, zieht es den Kern und mit ihm die Kohle in die Höhe, wodurch sich der Lichtbogen, da die beiden Kohlen in leitender Verbindung standen, sofort bildet. Die Länge des Lichtbogens hängt hierbei von dem Aufwände an Widerstand, welcher zu dem Lichtbogen in Serie geschaltet ist, von der Stärke der Solenoidspule, der in dem Kerne enthaltenen Eisenmenge und dem Gewichte, welches zu heben ist, ab. Die Regulierpumpe zwingt den Einsenkkern sich langsam und stätig nach aufwärts zu bewegen. Selbe wirkt nur, wenn das Solenoid auf den Kern einwirkt oder wenn ein vollständiger Kohlennachschub eintritt.

Textabbildung Bd. 317, S. 798 Fig. 10.

Hat der Lichtbogen die der aufgewendeten Spannung entsprechende Länge erreicht, so hört die Wirkung der Regulierpumpe auf und der Kern kann sich frei nach abwärts bewegen und so jeder Stromvariation sich sofort anschmiegen, wodurch ein stets gleichförmiger Lichtbogen erreicht werden soll.

Der Stromverbrauch dieser Lampe kann zwischen den Grenzen von 2–6 Ampère nach Belieben reguliert werden, indem die Solenoidspule entweder nach abwärts oder nach aufwärts geschoben wird. Beim Herabschieben des Solenoides erhöht sich der Stromkonsum, verringert sich hingegen beim Hinaufschieben. Je höher das Solenoid ist, desto grösser wird die Bewegung des Kernes und desto länger auch der Lichtbogen und umgekehrt.

Als Vorzüge dieser Lampe werden angegeben: Aeusserst einfache Konstruktion, Beseitigung jedes Räderwerkes, Vermeidung von Gleitkontakten, lange Brenndauer, gute und empfindliche Regulierung, Möglichkeit, dieselbe auf jede Stromstärke einzustellen etc. etc.

Textabbildung Bd. 317, S. 798 Fig. 11.

Die Dauerbrandlampe von Knewe. Bei dieser in Fig. 11 im Querschnitt dargestellten Lampe, welche sich durch ausserordentliche Einfachheit des Reguliermechanismus auszeichnet, wird die zweite Glasglocke, wie solche bei allen bisher im Gebrauch stehenden Dauerbrandlampen angewendet ist und die Lichtwirksamkeit dieser Lampen durch Absorption der Lichtstrahlen wesentlich beeinträchtigt, einfach weggelassen. Allerdings wird, da sich mit einer einfachen Glocke kein so guter Luftabschluss erzielen lässt, wie bei Anwendung einer Doppelglocke, der Kohlenabbrand ein stärkerer sein, als bei den letzteren Lampentypen, allein dieser Nachteil fällt mit Rücksicht auf das grössere Lichtergebnis umsoweniger in die Wagschale, als alle Vorsichtsmassregeln angewendet wurden, um den Lichtbogen vor dem Zutritte der Luft bestmöglichst zu schützen.

Der obere Kohlenhälter A besteht aus einem ausgebohrten Gussstück mit mehrfach geschlitztem Unterteil, durch welches demselben hinreichende Federkraft erteilt wird, um die Kohle festzuhalten. Dieser Kohlenhälter gleitet in der Röhre R auf und ab und entnimmt von ihr den Strom durch einen laminierten Kontakt ab. Dieser durch Verschraubung mit dem Kohlenhälter in fester Verbindung stehende Kontakt C ist aus kreisförmigen Kupfergazescheiben gebildet. Dieselben werden beim Brennen der Lampe durch die Klemmbacken B an die Röhre angepresst, wodurch eine gut leitende Verbindung gesichert ist. Die Reguliervorrichtung besteht aus den beiden ballförmig geformten Stücken B, welche in die Röhre genau einpassen und dem mit dem Solenoidkerne K gekuppelten und um eine Achse drehbaren Hebel H, dessen Bewegung durch die Uebersetzung U den auf den einen dieser Ballen ausgeübten Druck, je nach der Bewegungsrichtung vergrössert oder herabmindert, wodurch die Kohle entweder festgehalten oder freigegeben wird. In letzterem Falle sinkt selbe solange langsam nach, bis sie durch die Wirkung des an der oberen Platte des Lampenmechanismus befestigten Solenoides, welches im Nebenschlusse zum Lichtbogen geschaltet ist, neuerdings festgeklemmt wird. Die Glasglocke G ist in äusserst sorgfältiger Weise an einer Verlängerung der Röhre R befestigt, wobei die Verbindung unter Zwischenlage eines Blattes aus Asbestgewebe hergestellt wird.

Eine in der an der Unterseite der Glasglocke freigelassene Oeffnung von ungefähr 15 cm Durchmesser gestattet die Reinigung der Glocke von aussen, so dass die Glocke niemals abgenommen zu werden braucht. Diese Oeffnung wird normal durch die Bodenplatte P des unteren Kohlehälters verschlossen gehalten. Dieser mit D bezeichnete Kohlehälter besteht aus einer Bodenplatte mit dem Kohlehälter und einer mit der Röhrenfortsetzung von R verschraubten Oberplatte, welche durch zwei Stäbe mit der Unterplatte verbunden ist.. Die Verlängerung der Röhre R ist bei Gleichstromlampen mit dem negativen Pole, und das Gehäuse mit dem positiven Pole verbunden. Selbstverständlich sind die Röhre R und deren Fortsetzung sorgfältig voneinander isoliert. Der Kolben oder Kern K ist dicht in das Solenoid S eingepasst und bilden beide so eine Art Luftdruckregulator, welcher stossweise Bewegungen des Kernes verhindert. Die annähernde Brenndauer einer solchen Lampe mit frisch eingesetzten Kohlenstäben beträgt 60 Stunden (gegen 120 Stunden bei anderen Lampen) und demnach noch immer das 5–7fache einer Bogenlampe mit offenem Lichtbogen. Zum Zwecke der Auswechselung der Kohlen ist bloss die untere Bodenplatte des negativen Kohlenträgers loszuschrauben und herauszunehmen. Es erfolgt hierbei nur die Auswechselung der positiven Kohle, da der Rest, der verbliebenen positiven Kohle als Ersatz der negativen vollkommen ausreicht. Diese Lampe wird nur für Stromstärken von 5 Ampère gebaut. Die Schaltung der Lampe erfolgt in Stromkreisen von 100–120 Volts parallel, wohingegen bei Stromkreisen von der doppelten Spannung immer zwei solcher Lampen in Serie geschaltet werden müssen.

Die Osmiumlampe. Mit dieser Lampe soll der Uebergang zu den eigentlichen Glühlampen, bei welchen eine Verbrennung des leuchtenden Körpers nicht stattfindet, eingeleitet werden. Diese Lampe ist die Erfindung des Dr. Carl Freiherrn Auer von Welsbach, des bekannten Erfinders des Gasglühlichtes. Anregung zu dieser Erfindung gab der bekannte ungünstige Wirkungsgrad der elektrischen Glühlampe, welchen zu verbessern ein Hauptbestreben der Elektrotechniker war. Um dieses Ziel zu erreichen, musste an Stelle der für den Glühfaden verwendeten Kohle ein anderes Material gefunden werden, welches nicht nur einen sehr hohen Schmelzpunkt, sondern auch eine grosse Widerstandsfähigkeit besitzt. Dieses Material schien in dem Osmium gefunden zu sein, welches Metall in die Platingruppe sich einreiht, und als das schwerste aller bekannten Metalle mit einem spezifischen Gewichte von 22,5 (Platin 21) zu bezeichnen ist. Dasselbe besitzt einen hohen Schmelzpunkt, welcher bei 2500° C. zu suchen ist, und zeichnet sich auch durch ganz besondere Härte aus. indem es härter als Glas sein soll. Nach langjährigen mühsamen Versuchen ist es nun gelungen, dieses Metall in einer Weise zu verarbeiten, dass aus selbem die sehr feinen Glühfäden hergestellt werden können.

Die Lampe als solche weist gegenüber einer gewöhnlichen Kohlenglühlampe in ihrer äusseren Form keine wesentlichen Unterschiede auf, indem das äussere Ansehen, mit der einzigen Ausnahme, dass die Glasbirne etwas grösser gehalten ist, mit dem einer gewöhnlichen Glühlampe vollkommen identisch ist.

Das Osmium-Rohmaterial, über dessen Zusammensetzung nichts verlautbart ist, wird, behufs Herstellung der Glühkörper, durch ein besonderes Verfahren zu einer teigartigen Masse verarbeitet und unter hohem Drucke zu Fäden gepresst. Diese Fäden, welche wie gewöhnliche Zwirnsfäden aussehen und weich sind, werden getrocknet, wobei sie eine grosse Sprödigkeit bekommen und sodann in einem besonderen Apparate, unter Zuhilfenahme des elektrischen Stromes, zu reinem Metalle reduziert. Der auf diese Weise gewonnene Glühfaden wird nun in normaler Weise in die Glasbirne eingebaut. Ueber den Grad der Evakuierung der Glasbirne wird gleichfalls nichts mitgeteilt und ist es durchaus nicht ausgeschlossen, dass die Glasbirne statt mit atmosphärischer Luft mit irgend einem verdünnten, indifferenten Gase ausgefüllt wird.

Der Hauptvorteil der Osmiumlampe ist in deren Oekonomie gelegen, welche durch die Schwerschmelzbarkeit dieses Materiales bedingt wird, indem letzteres hierdurch ein ausserordentliches Lichtemmissionsvermögen erhält.

Textabbildung Bd. 317, S. 799 Fig. 12.

Diese Oekonomie erhellt aus der graphischen Darstellung in Fig. 12, bei welcher die mit 3 bezeichnete Osmiumlampe mit einer 3½ und einer 2½wattigen Kohleglühlampe in bezug auf den Wattverbrauch während 1100 Brennstunden verglichen ist. Die 3½wattige Lampe ist mit 1, die 2½wattige mit 2 bezeichnet.

Textabbildung Bd. 317, S. 799 Fig. 13.

Wie aus den Kurven zu ersehen ist, beginnt der Energieverbrauch bei der 2½wattigen Glühlampe schon nach 200 Brennstunden stark zu steigen und überschreitet den einer 3½wattigen schon nach ungefähr 480 Brennstunden. Die 3½wattige Lampe verhält sich in dieser Beziehung bedeutend besser. Die Osmiumlampe setzt mit einem Energieverbrauch von 1,6 Watt ein, welcher anfangs langsam abfällt und erst nach 200 Brennstunden so langsam steigt, dass er nach 1100 Brennstunden noch immer nicht 1,5 Watt erreicht hat. Während man daher die Kohleglühlampen nicht als reine 2½ bezw. 3½wattige Lampen ansehen kann, indem deren Wattverbrauch bei längerem Betriebe, den Anfangswert bedeutend überschreitet, ist man in der Lage, die Osmiumlampe, deren Durchschnittsverbrauch während 1200 Brennstunden 1,4 Watt beträgt, als 1,5 Wattlampe zu bezeichnen.

Ein richtiger Vergleich lässt sich jedoch nur dann ziehen, wenn auch die Abnahme der Leuchtkraft in Vergleich gezogen wird. Hierüber giebt nun Fig. 13 Auskunft, in welcher die drei Lampentypen, wieder in derselben Reihenfolge mit 1–3 bezeichnet, erscheinen. Die Leuchtkraft der 2½ Wattlampe, welche mit 20 NK einsetzt, sinkt von anbeginn kontinuierlich, bis sie nach 1100 Brennstunden nur noch 8 NK Leuchtkraft besitzt. Auch die Leuchtkraft der 3½ Wattlampe, welche mit 16 Kerzen beginnt und mit 12,6 Kerzen nach 1100 Stunden endigt, verringert sich fortwährend. Ein ganz anderes Verhalten zeigt die Osmiumlampe, deren Leuchtkraft anfangs geringer ist, als die normale. Dieselbe steigt aber rasch an und erreicht ihr Maximum nach 250 Stunden, um von da wieder langsam abzufallen, wobei selbe jedoch nach 1100 Brennstunden noch nicht auf die Anfangsleuchtkraft herabgesunken ist. Es ist also auch das Lichtemissionsvermögen dieser Lampe ein nahezu konstantes, so dass sie sich auch in dieser Beziehung der Kohleglühlampe überlegen erweist.

Die Lebensdauer der Lampe von 1,5 Watt soll der einer guten 3wattigen Kohlelampe gleichwertig sein. Bei Beanspruchung derselben mit 1,8 Watt pro Kerze soll deren Lebensdauer jedoch 1400 Brennstunden übersteigen.

Als Nachteil der Osmiumlampe ist zu bezeichnen, dass selbe nur eine sehr niedrige Spannung verträgt, was in der Natur des Osmiumfadens liegt, der als Metall nur einen verhältnismässig geringen Leitungswiderstand besitzt. Es ist bisher nur gelungen, derartige Lampen für eine Spannung bis zu 60 Volt zu bauen, doch zieht man es vor, die Spannung noch niedriger und zwar zwischen 25 und 34 Volt zu wählen.

Um nun diese Lampen in einem Gleichstromnetze von 110 Volt zu brennen, müssen selbe zu vier bezw. zu drei Stück in Serie geschaltet werden. Hierdurch ist deren Anwendbarkeit für Gleichstromnetze nur eine sehr beschränkte. In Wechselstromnetzen unterliegt die allgemeine Verwendung dieser Lampe hingegen keinen Schwierigkeiten, da es nur einer geeigneten Transformierung des Primärstromes bedarf, um die benötigte Spannung zu erhalten.

Diese Lampe wird derzeitig zwar schon fabrikmässig erzeugt, ist aber noch nicht im Handel zu haben, da erst Vorräte geschaffen werden müssen, um späterhin den Anforderungen genügen zu können.

Die grosse Oekonomie und die Konstanz der Lichtemission sichern derselben, sofern der Preis auch entsprechend ist, jedenfalls eine grosse Zukunft.