DE201567C

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Publication number: DE201567C
Application number: DENDAT201567D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

oder anderen Stoffen.

die Priorität

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14. Dezember 1900

Die Erfindung betrifft die Erhitzung hitzebeständiger Stoffe durch einen Lichtbogen im Vakuum und besteht darin, daß als Lichtbogen der Quecksilberdampflichtbogen verwendet wird, für welchen der zu schmelzende oder sonstwie zu behandelnde Stoff die Anode bildet. Es gelingt so bei genügender Stromstärke, die hitzebeständigen Stoffe zum Sintern oder selbst zum Schmelzen zu bringen. Die durch den Quecksilberlichtbogen hervorgerufene Erhitzung wird hierbei auf die Elektrode konzentriert, wodurch das ganze Verfahren sehr wirksam wird und schnell verläuft.

Das Verfahren kann zum Schmelzen oder Reinigen besonders schwer schmelzender Metalle, wie Wolfram, Thorium, Osmium usw., benutzt werden, indem man aus dem pulver förmigen Metall Stäbchen preßt und diese als Anoden für den Quecksilberdampflichtbogen verwendet.

Die Zeichnung zeigt beispielsweise zwei Ausführungsformen des den Gegenstand der Erfindung bildenden Vakuumofens, welche zum Schmelzen von Wolfram geeignet sind, und von welchen namentlich die zweite die Anwendung großer Stromstärken zuläßt.

Der Vakuumofen der Fig. 1 besteht aus einem entlüfteten Gefäß 1 aus Glas oder einem anderen geeigneten Stoffe mit einer Quecksilberkathode 2 und einer Kühlkammer 3. Die seitliche Abzweigung 4 endigt in einer Anodenkammer 5, welche eine verhältnismäßig große Quecksilbermenge 6 enthält und am Boden. durch einen Kautschukstopfen 7 abgeschlossen ist. Ein Stäbchen 8 aus dem durch die hohe Temperatur des Lichtbogens zu schmelzenden oder zu sinternden Stoffe ist mit dem durch den Stopfen tretenden Stromzuführungsdraht 9 verkittet oder anderweitig verbunden. Es ist zweckmäßig, daß das Niveau des Quecksilbers in der Anodenkammer vor Inbetriebsetzung des Apparates nur etwas tiefer ist als das obere Ende des Stäbchens 8, da hierdurch die er hitzende Wirkung des Lichtbogens auf dieses · Ende konzentriert wird und der Stab dadurch rasch zum Schmelzen gebracht wird. Das Quecksilberniveau kann durch einen Sperrhahn 10 geregelt werden, welcher die Verbindung mit einem Abflußgefäß 11 herstellt. Wenn das Ende des Stäbchens 8 geschmolzen ist, kann man so allmählich Quecksilber ablassen und dadurch bewirken, daß .die erhitzte Zone allmählich abwärts wandert. Der Draht 9 muß ständig vom Quecksilber bedeckt bleiben, damit er nicht vom Lichtbogen getroffen wird. Durch das beschriebene Glühverfahren erhält man einen kleinen Klumpen von geschmolzenem oder gesintertem Me- g₀ tall, welcher frei von flüchtigen Verunreinigungen ist. Da der Stab 8 aus einem der-

jenigen Metalle gepreßt oder geformt sein kann, welche gewöhnlich nur in Pulverform erhältlich sind, so kann das Verfahren dazu dienen,' diese Metalle in eine zusammenhängende Masse überzuführen oder sonstwie zu verändern.

Um die Zündung des Quecksilberlichtbogens zu erleichtern, ist wie bei den Quecksilberdampflampen eine Hilfsanode 12 in unmittelbarer Nähe der Kathode 2 vorgesehen, so daß zwischen beiden durch schwaches Schütteln ein Hilfslichtbogen gebildet werden kann, worauf auch der Hauptlichtbogen einsetzt. Hilfsanode und Kathode sind durch eine Leitung 13 verbunden, die eine geeignete Stromquelle enthält, welche auch diejenige sein kann, die den Strom für den Hauptlichtbogen liefert. Der Hauptstrom ist gewöhnlich Gleichstrom, welcher von einem Stromerzeuger 14 geliefert und durch einen Widerstand 15 oder sonstwie geregelt wird. Da der Strom gewöhnlich groß ist, ist es zweckmäßig, die Kathode 2 mit mehreren Stromzuführungsdrähten zu' versehen, um die Gefahr zu mindem, daß das Glas infolge Erhitzung der Drähte springt. Es ist ferner zweckmäßig, aus der Oberfläche der Kathode einen Platindraht 16 etwas hervorragen zu lassen, da hierdurch die gesamte, von der Kathode verdampfende Quecksilbermenge vermindert und damit verhindert wird, daß die Anode durch Berührung mit einer außergewöhnlich großen Quecksilberdampfmenge abgekühlt wird.

Beim Betriebe des Ofens zeigt sich, daß das Metallstäbchen im wesentlichen den ganzen Strom führt, daß also das Quecksilber, welches das Stäbchen umgibt, nicht zur Anode wird. Diese Erscheinung dürfte einem Unterschied in der Polarisation zwischen einer Quecksilber- und einer festen Oberfläche zuzuschreiben sein, indem die Polarisation der letzteren geringer ist; daher wirkt das Stäbchen unter Ausschluß des umgebenden Quecksilbers als Anode.

Der ganze Apparat kann erforderlichenfalls durch ein Luftgebläse oder Wasserkühlung gekühlt werden.

Die Ausführungsform Fig. 2 gestattet, wie bereits erwähnt, die Durchleitung besonders starker Ströme. Von dem das entlüftete Gefäß 17 oben abschließenden Kautschukstopfen 18 hängt ein die Kathode aufnehmender Napf aus Quarz, Tonerde oder aus einem anderen nichtleitenden hitzebeständigen Stoffe herunter.' Dieser Napf, ist mit Quecksilber gefüllt und mit einer Stromleitung durch die Quecksilbersäule 20 verbunden, welche in ein Rohr eingeschlossen ist, durch dessen unteres Ende mehrere Zuführungsdrähte 21 treten. Der Stopfen 18 trägt ferner ein Glasrohr 22, in welchem eine Hilfsanode 23 herunterhängt. Die Zündung erfolgt durch Öffnen des Sperrhahnes 24 am oberen Ende des Rohres 22, wodurch Quecksilber aus dem Trichter 25 herabfließt und für einen Augenblick eine leitende Verbindung zwischen der Hilfsanode und der Kathode herstellt und so einen Stromkreis über den Widerstand 26 schließt.

Die Hauptanode des Ofens sitzt am unteren Ende des Ofens und besteht aus dem Stab 27 aus gepreßtem Metall oder einem anderen zu erhitzenden Stoffe. Sie ist vom Quecksilberkörper 28 umgeben, der durch die barometrische Säule 29 mit der freien Luft Verbindung hat. 30 ist die Stromquelle.

Indem die Kathode in einem Quarzbecher untergebracht ist, der von den Gefäßwänden beträchtlich entfernt ist, wird der Lichtbogen gehindert, letztere zu berühren, und es kann die Stromdichte sehr hoch getrieben werden, ohne Gefahr, daß die Glaswände bersten.

Im vorhergehenden ist Quecksilber als geeigneter Lichtbogenbildner genannt. Statt dessen können aber auch Amalgame oder ähnliche Legierungen benutzt werden, welche bei der Gebrauchstemperatur des Ofens verdampfen und nicht auf den zu behandelnden Stoff chemisch einwirken.

Claims

Patent-An Sprüche:

1. Verfahren . zum Erhitzen von hitzebeständigen Metallen, wie Wolfram, oder anderen Stoffen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhitzung ein Metalldamp flichtbogen, z. B. ein Quecksilberdampflichtbogen, benutzt wird, für welchen der zu erhitzende Körper als Anode dient.

2. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode von Quecksilber bzw. Amalgam oder einer anderen bei der Ofentemperatur verdampfenden Legierung umgeben ist, derart, daß die Anode anfänglich nahezu ganz bedeckt und erst allmählich freigelegt wird.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode in einem besonderen, im Innern des Vakuumofens entfernt von dessen Wänden angeordneten, zweckmäßig aus Quarz bestehenden Napf enthalten ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.