KRALJEVINA JUGOSLAVIJA X UPRAVA ZA ZAŠTITU KLASA 21 (6) INDUSTRISKE SVOJINE IZDAN 1 MAJA 1937. PATENTNI SPIS BR. 13246 N. V. Philips’ Gloeilampenfabrieken, Eindhoven, Holandija. Električna cev pražnjenja. Prijava od 7 marta 1935. Važi od 1 novembra 1936. Naznačeno pravo prvenstva od 16 februara 1935 (Nemačka). Svrha ovog pronalaska je poboljšanje električne cevi pražnjenja sa živinom parom za emitovanje svetlosti, koja se može s uspehom upotrebiti za osvetljenje na pr. puteva, trgova, radionica, trgovina, stova-rišta, stanova i t. d. Električna cev pražnjenja prema ovom pronalasku ima čvrste žarne elektrode koje preimućstveno zagreva pražnjenje, zatim neki gas (preimućstveno plemeniti gas) i živu, pri čemu je unutrašnji prečnik cevi, koja se sastoji od materijala koji se topi na visokoj temperaturi, preimućstveno od belutka (kvarca), manji od 7 mm a specifično opterećenje (t. j. prijem energije na svaki cm dužine putanje pražnjenja) iznosi između 15 i 135 vati/cm pri tome su ovo specifično opterećenje, moć izdavanja toplote cevi pražnjenja i oblik cevi tako međusobno prilagođeni da je pritisak živine pare pri radu veći od 10 atmosfera. Naspram drugim izvorima svetlosti podjednakog dejstva imaju ove cevi pražnjenja vrlo male dimenzije, mali volumen i malu težinu, međutim su i troškovi oko izrade vrlo mali. Na pr. jedna svetleča cev od 100 vati teži otprilike samo 3 gr. Ove cevi pražnjenja imaju i veliki stepen dejstva čak i pri manjim snagama, dok drugi izvori svetlosti na pr. sijalice pri malim snagama imaju nepovoljan stepen dejstva. Visoki pritisak živine pare daje to pri-mućstvo da je spektrum svetlosti koju emi-tuje takva cev pražnjenja bolje podesan za svrhe osvetljenja nego spektrum cevi pražnjenja se živinom parom koje su dosad za tu svrhu upotrebljavane u kojima pritisak živine pare pri radu iznosi oko 1 atmosferu. Pri visokim pritiscima živine pare koji nastaju u cevi prema ovom pronalasku e-mitovana svetlost ima prilično jak konti-nuelni spektrum koji sadrži mnogo crvenih zrakova tako da svetlost pored plavih i zelenih zrakova sa.drži jake crvene zrako-ve. Boja svetlosti je u toliko bolja u koliko je viši pritisak živine pare tako da će se prema prilikama izabrati pritisci viši od na pr. 12, 15 ili 20 atmosfera. Pri pritiscima živine pare višim od 10 atmosfera postižu se cevima pražnjenja prema ovom pronalasku takođe vrlo veliki stepeni dejstva, međutim nastaje još jedna pojava koja je objašnjena pomoću slike 1 na crtežu. Na toj je slici pretstavljen stepen dejstva cevi pražnjenje, t. j. broj lumena vidljive svetlosti na jedinicu (vat) energije koju prima cev, kao funkcija pritiska živine pare u atmosferama pri konstantnom primanju energije za svaki cm dužine putanje pražnjenja t. j. pri konstantnom specifičnom opterećenju cevi. Iz te slike proizlazi da stepen dejstva pri pritiscima višim od 10 atmosfera samo malo raste ali ipak da brzo opada pri pritiscima nižim od 10 atmosfera. Specifično opterećenje cevi prema o-vom pronalasku uzeto je manje od 135 vati/cm i prilagođeno je moći izdavanja toplote od strane cevi. Pri ovakvom specifičnom opterećenju ne mora se cev hladiti vodom ili na sličan forsirani način. Ukoliko se uzme veće specifično opterećenje kod neke određene cevi u toliko će biti viši pritisak živine pare. Veličina specifičnog op- Din. 40.— terećenja uticaće uopšte na trajnost cevi i ta će tra jnost biti u toliko manja u koliko se izabere veće specifično opterećenje. Zbog toga pomenuta gornja granica specifičnog opterećenja ne treba da se smatra kao najveće specifično opterećenje koje se može dozvoliti u svakom praktičnom slučaju. .U svakom slučaju moći će se lako pomoću nekoliko opita utvrditi, na osnovu zahteva koji se postavljaju cevi i na osnovu dimenzija cevi, dokle se mora specifično opterećenje uzeti niže od te granice da bi se dobila cev pražnjenja koja odgpvara postavljenim zahtevima i koja se može u-potrebiti bez hlađenja posredstvom neke tečnosti ili na drugi forsiran način, dakle koja se može upotrebiti na jednostavan način. Da bi se postigla duža trajnost može se uzeti specifično opterećenje na pr. manje od 120 ili 100 vati na svaki cm. putanje pražnjenja. I ako bi se moglo očekivati da bi se specifično opterećenje moglo kod većih unutrašnjih prečnika cevi, koji bi mogli doći u obzir, izabrati veće nego kod manjih prečnika cevi utvrđeno je da maksimalno dozvoljeno specifično opterećenje samo malo zavisi od unutrašnjeg prečnika cevi. Pri određenom opterećenju cevi pražnjenja zavisi pritisak živine pare i od oblika cevi jer taj pritisak u prvom redu određuje temperatura najhladnijeg mesta prostora pražnjenja. Na ovu najnižu temperaturu utiču opet oblik i moć izdavanja toplote od strane cevi pražnjenja. Pošto je unutrašnji prečnik cevi pražnjenja manji od 7 mm postiže se mali kompaktan izvor svetlosti sa malom zapre-minom. Ovaj mali prečnik praktično omogućava primenu visokih pritisaka živine pare, međutim zbog male zapremine ostaju posledice eventualne eksplozije cevi pražnjenja u granicama neškodljivosti. Mali unutrašnji prečnik cevi zajedno sa čvrstim žarnim elektrodama potpomaže mirno sve-tljenje cevi pražnjenja. Pražnjenje, koje ne ispunjava ceo poprečni presek cevi nego je suženo, u toliko je mirnije t. j. kreće se manje tamo i ovamo po cevi u koliko se izabere manji unutrašnji prečnik. Povisi-van je pritiska živine pare dovodi do suprotnog rezultata pa pražnjen je postaje nemirnije. To je jedan od razloga zbog kojih će se pri višim pritiscima živine pare pre-imućstveno izabrati manji unutrašnji preč-nici cevi. Preimućstveno će se moći unutrašnji prečnik uzeti manji od 5 ili 4 mm, a time se mogu primeniti viši pritisci nego kod većeg prečnika cevi a posledica toga je poboljšanje boje emitovane svetlosti i mirnije pražnjenje. Kao što je napred napomenuto specifično opterećenje je veće od 15 vati/cm. Pri nižem specifičnom opterećenju neće biti samo praktično' vrlo teško da se postigne pritisak živine pare veći od 10 atmosfera nego osim toga će biti manji stepen dejstva. Stepen dejstva je funkcija specifičnog opterećenja a pri pritiscima živine pare višim od 10 atm. zavisi samo malo od pritiska živine pare i od unutrašnjeg prečnika cevi. Sl. 2 na crtežu pokazuje na pr. tok ove funkcije (lumeni na svaki vat u zavisnosti od vati na svaki cm putanje pražnjenja) za odredenu cev pražnjenja prema ovom pronalasku. Ova kriva pretstavlja srednje vrednosti stepena dejstva. Vrednosti meren.e na raznim cevima mogu, u zavisnosti od pritiska živine pare i 'odj unutrašnjeg prečnika cevi, da leže malo ispod ili iznad naslikane krive. Jedno od preimućstava cevi prema ovom pronalasku sastoji se u tome što se i pri malim snagama postižu vrlo dobri stepeni dejstva. U koliko se izabere veće specifično opterećenje, na pr. veće od 20, 25, 35 ili 50 vati/ crn, u toliko je veći postignuti stepen dejstva. Pritisci živine pare koji nastaju u cevi mogu se odrediti na jednostavan način pomoću specifičnog pada napona u putanji pražnjenja t. j. pomoću pada napona za jedinicu dužine te putanje. Ovaj specifični pad napona je pored ostalog funkcija pritiska živine pare. SI. 3 pretstavlja u logaritamskoj sraz-meri tok specifičnog pada napona u voltima na cm kao funkciju pritiska živine pare u atmosferama i to za jačine struje 0,1; 0,2 odn. 0,4 ampera jednosmislene struje kod cevi pražnjenja sa unutrašnjim prečnikom o.d 1 mm. Specifični pad napona može se izračunati iz napona gorenja pri pražnjenju tako da se taj napon gorenja smanji za zbir katodnog ianodnog pada u elektrodama (kod oksidnih elektroda otprilike 15 volti) i taj ostatak razdeli dužinom putanje pražnjenja. SI, 4, 5 i 6 pretstavljaju iste funkcije za cevi pražnjenja sa unutrašnjim prečnikom od 2 odn. 3 i odn. 5 mm. Uopšte će se ovakva cev pražnjenja preimućstveno upotrebiti u uspravnom ili približno uspravnom položaju, pošto se u tom slučaju mogu primeniti viši pritisci i veća specifična opterećenja nego pri horizontalnom položaju cevi, jer u ovom položaju cevi postoji opasnost da se pražnjenje pomakne i suviše približi gornjoj strani zida cevi a ta je opasnost u toliko veća u koliko je viši pritisak živine pare. Da bi se potpomogla ravnomerna raspodela tempe- rature po cevi pražnjenja uzeće se, pri uspravnom položa ju, preimućstveno veći razmak između gornje elektrode i gornjeg kraja prostora pražnjenja nego razmak između donje elektrode i donjeg kraja prostora pražnjenja. Strujovodne žice elektroda po pravilu se neće moći stopiti neposredno u zidu cevi koji se sastoji od belutka ili od materijala takve vrste. Da bi se cevi pražnjenja učinile vrlo otporne protiv visokog pritiska i visoke temperature, kojima su one pri radu izložene, a da bi se dužina cevi održala mala za preporuku je da se između stru-jovodnih žica i zida cevi upotrebi samo jedan jedini prelazni materijal. Zato je vrlo podesno bezalkalno staklo koje može da ima na pr. sledeči sastav: 88,3% SiOo 8,4 % B20, 2,97« Al,0;i 0,4% CaO Ovo se staklo može s jedne strane stopiti sa belutkom dok se s druge strane vol-framske žice mogu hermetički stopiti u ovom staklu. S obzirom na visoku temperaturu ove cevi pražnjenja u mnogim je slučajevima korisno da se delovi strujovodnih žica za elektrode, koji strče izvan cevi, opkole na srazmerno velikoj dužini (većoj od 1 cm) nekim materijalom otpornim protiv vatre na pr. magnezium oksidom ili alundumom. Preimućstveno je da se i cev pražnjenja pričvrsti na neko podnožje koje se sastoji od materijala otpornog protiv vatre na pr. od poredana. U mnogim slučajevima je za preporuku da se ova cev pražnjenja opkoli staklenom čaurom koja pruži zaštitu pri eventualnom prskanju cevi pražnjenja. Mehanička otpornost ove čaure može se povisiti podesnim oblikovanjem i velikom debljinom zida. Cev pražnjenja se može takođe opkoliti eventualno nekom metalnom mrežom ili nekom žicom uvijenom u vidu zavojnice na pr. od hromnikla. Ova mreža (ili ova žica) može eventualno da bude vezana sa jednom od elektroda a time se olakšava paljenje. Ova se staklena čaura može upotrebiti i za to da se absorbuje neželjeni zraci na pr. ultravioletni! zraci. Da bi se smanjilo odvođenje toplote na krajevima cevi mogu se na tim krajevima sa spoljašnje strane zida cevi postaviti ogledahu metalni slojevi na pr. od platine. Ovi se slojevi mogu tada upotrebiti za to da se pri željenom određenom prijemu energije od strane cevi podesi željeni napon sa kojim je u vezi određeni pritisak živine pare. Pri tome se polazi od neke cevi pražnjenja u kojoj nastaje najniža tem- peratura iza elektroda a ta je temperatura toliko niska da je pri opterećenju cevi željenom energijom napon manji od traženog napona. Sad se može napon cevi povisiti time, što se jedan deo krajeva cevi prekrije ogledalnim metalnim slojem. Ovaj se sloj sad povećava dotle dok se pri konstantnom opterećenju ne izmeri između elektrode željeni napon koji odgovara traženom pritisku živine pare. Na si. 7-11 pretstavljeno je šematski nekoliko mogućnosti izvođenja ovog pronalaska. Cev 1 pražnjenja pretstavljena na si. 7 sastoji se u glavnom od cilindrične cevčice od belutka (kvarca) sa unutrašnjim prečnikom od 2,7 mm i sa spoljašnjim prečnikom od 6,5 mm. Ova cev pražnjenja je snabdevena dvema elektrodama 2 koje se sastoje od kukasto savijene volframske žice na kojoj je neka tanka volframska žica obavljena u vidu zavojnice, a taj je splet žice prekriven nekom substancom koja jako emituje elektrone na pr. oksidom zem-no-alkalija. Razmak između elektroda iznosi 10 mm. Žarne elektrode 2 ne zagreva neka naročita grejna struja nego sama struja pražnjenja pa ih dovodi na temperaturu potrebnu za emisiju elektrona. Strujovodne žice 3 za žarne elektrode sast o je se ta kode od volframskih žica ko je imaju debljinu na pr. od 0,6 mm pa su sprovedene kroz zid od belutka pri umetanju nekog stakla koje praktično ne sadrži alkalija a prema napred opisanom sastavu, Koeficijent istezanja ovog bezalkalnog stakla tako je mali da se to staklo može s uspehom stopiti neposredno uz belutak a ipak se dobije dobra veza sa volframskim žicama. Između volframskih žica za stapanje i belutka nalazi se zbog toga samo jedan spojni materijal sa visokom tačkom omekšavanja a to je vrlo preimućstveno s obzirom na visoki pritisak i visoku temperaturu koji nastaju u cevi pražnjenja. Veza između volframske žice i cilindra od belutka može se ostvariti tako da se naj-pre uz žicu stopi sloj napred pomenutog bezalkolnog stakla i da se na kraju cilindra od belutka stopi neka poluloptasta kapica od istog stakla. U toj se kapici načini otvor kroz koji se provuče volframska žica sa nanesenim slojem stakla pa se potom ova kapica stopi sa tim slojem stakla. Može se elektrodni prostor iza elektroda i ovde načiniti uzan pa da se završava šiljasto. Podesnim odmeravanjem dela elektrodnog prostora koji se nalazi iza elektrode može se uticati na pritisak živine pare. U cevi 1 pražnjenja nalazi se izvesna količina plemenitog gasa na pr. argona- pod pritiskom (pri temperaturi sobe) od 10 mm pri torne cev sadrži i izvesnu količinu žive koja pri radu cevi daje živinu paru i koja može da bude predviđena u izobilju. I ako se količina žive može svesti na toliko malu meru da se pri radu cevi sva količina žive pretvara u paru pa da je živina para nezasićena ipak to ograničenje količine žive nije potrebno a to olokšava fabrikati ju cevi pražnjenja. Ova se cev pražnjenja održava u redu pomoću naizmenične struje; podesnim izborom preduključene impedance i napoj-nog napona podešava se opterećenje cevi pražnjenja tako na moć izdavanja toplote cevi i na dimenzije cevi da pritisak živine pare iznosi više od 10 atmosfera. Opterećenje cevi prema si. 7 koja je postavljena slobodno u vazduhu može da iznosi na pr. 70 vati pri jačini struje od 0,4 ampera i pri naponu između elektrode od 240 volti. Onda pritisak živine pare iznosi otprilike 75 atmosfera. U drugom slučaju iznosio je unutrašnji prečnik cevi 2,3 mm, spoljašnji prečnik 4 mm a razmak između elektroda 20 mm, pri tome je opterećenje bilo 80 vati pri ia-čini struje od 0.39 ampera i naponu između elektroda od 250 volti a to odgovara otprilike pritisku živine pare od 95 atmosfera. U drugom slučaju iznosio je unutrašnji prečnik cevi 2,3 mm, spoljašnji prečnik 4 mm a razmak između elektroda 20 mm, pri tome je opterećenje bilo 80 vati pri jačini struje od 0,39 ampera i naponu između elektroda od 250 volti a to odgovara otprilike pritisku živine pare od 85 atmosfera. Jedna cev pražnjenja sa unutrašnjim prečnikom od 4 mm odn. sa spoljašnjim prečnikom od 7 mm i sa razmakom između elektroda od 10 mm imala je opterećenje od 55 vati pri jačini struje od 0,34 ampera i naponu gorenja od 200 volti, pri čemu je pritisak živine pare iznosio otprilike 80 atsmosfera. Za specijalne primene može se uzeti putanja pražnjenja duža od nekoliko em. U jednoj cevi pražnjenja upotrebljavano! za osvetljenje aerodroma bio je razmak između elektroda na pr. 200 mm a unutrašnji prečnik 2, 3 i spoljašnji prečnik 6 mm. Opterećenje ove cevi bilo je 1000 vati pri jačini struje od 0,5 ampera i naponu između elektrode od 2500 volti a pri pritisku živine pare oko 30 atmosfera. SI. 8 pokazuje podesno postavljanje cevi pražnjenja prema si. 7. Delovi 4 stru-jovodnih žica koji strče iz cevi pražnjenja obloženi su izolacionim cevčicama 5 od materijala koji se topi pri visokoj temperaturi na pr. od magnezium-oksida pa su spojene sa metalnim kapicama 6 koje obu-hvataju krajeve cevčica 5. Jedna od ovih kontaktnih kapica 6 položena je u kontaktnoj čauri 7 dok je druga kontaktna kapica položena u kontaktnoj čauri 8 u kojoj se nalazi spiralna opruga 9. Čaure 7 i 8 su pomoću šipki 10 i 11 pričveršćeneuz navlaku 12 koja se sastoji od izolacionog materijala na pr. porcelana i ima dva kontakta 13. Opruga 9 pritiska cev pražnjenja na više a time je cev čvrsto pritisnuta. Da bi se cev pražnjenja izvadila treba da se pomakne protiv dejstva opruge 9 na niže dok se gornja kontaktna kapica 6 ne oslobodi od čaure 7. Ova cev pražnjenja je opkoljena staklenim cilindrom 14 od tvrdog stakla sa debljinom zida od 3 mm a taj cilindar nosi bakarni prsten 15 koji je pomoću zavrtnja 16 pričvršćen na postolju 12. Ovaj cilindar se može izraditi od nekog stakla koje ne propušta ultravioletnu svetlost. U slučaju da se pored vidljivih zrakova hoće da iskoriste i ultravioletni zraci onda se cilindar 14 može izraditi od nekog stakla koje propušta ultravioletne zrakove. U ovom staklenom cilindru mogu se predvideti, na pr. na gornjem i donjem kraju, otvori kroz koje može da izlazi napolje vazduh koji se nalazi u cilindru. Prema si. 9 je cev 1 pražnjenja čvrsto spojena sa navlakom 17. Na ovoj je navlaci pomoću zavrtnja 18 pričvršćena metalna kapica 19 koja se može upotrebiti kao reflektor i koja nosi stakleno zvono 20. I u kapici 19 i u staklenom zvonu mogu se predvideti po jedan ili više otvora. U konstrukciji prema si. 10 je cev 1 pražnjenja pričvršćena na ugnječenju 21 staklenog zvona 22 koje je snabdeveno