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Gleichrichterröhre mit Glimmentladung.
Die Erfindung bezieht sich auf Glimmlichtgleiebriehterröhren mit mehreren Anoden und platten- förmigen Kathoden von grosser Oberfläche. Bei solchen Röhren ist es erwünscht, zwecks Erreichung eines guten Wirkungsgrades und befriedigender Lebensdauer einen möglichst hohen Gasdruck zu verwenden.
Mit Erhöhung des Gasdruckes wächst aber die Gefahr der Rückzündung. Zwischen Anode und Kathode bzw. zwischen den Anoden kann die in erwünschter Richtung auftretende Glimmentladung um so leichter in eine schädliche Bogenentladung übergehen, je grösser der Druck des Füllgases ist. Zum Verhindern von Entladungen in unerwünschter Richtung ist es bekannt, zwischen Anode und Kathode bzw. zwischen den Anoden Schirme anzubringen, so dass dadurch die Entstehung einer Entladung verhindert wird. Dieser
Schirm kann auch durch die entsprechend ausgestaltete Kathode gebildet sein, er kann aber auch von der Kathode unabhängig sein, in welchem Fall er auf ein entsprechendes Potential gebracht werden kann.
Durch Anwendung von Schirmen kann die Entladung zwischen den Anoden auch völlig aufgehoben werden. In diesem Fall aber tritt, wie auch schon bekannt, eine andere schädliche Erscheinung auf. Bei Entladungen in verdünnten Gasen ist nämlich die sogenannte Zündspannung wesentlich grösser als die zum Aufrechterhalten der Entladung nötige Spannung. Wenn in einer Mehrelektrodenröhre die Entladung zwischen zwei Elektroden zustande gekommen ist, dann kann zwischen diesen und den im gleichen Raume angebrachten andern Elektroden eine Entladung auch bei einer beträchtlich geringeren Spannung als der Zündspannung entstehen. In einem Mehrphasengleichrichter ist die Spannung zwischen den einzelnen Anoden ein Mehrfaches der zwischen Kathode und Anode herrschenden Spannung.
Wenn also eine Entladung zwischen den Anoden erfolgen kann, kann eine Entladung in der Nutzrichtung zwischen Kathode und einer Anode auch schon bei einer viel geringeren Spannung als die eigentliche Zündspannung entstehen. Wenn aber eine Entladung zwischen den Anoden durch Anwendung von Schutzschirmen unterbunden ist, so kann sie auch in der Nutzrichtung nur dann erfolgen, wenn die Spannung den Zündungwert erreicht.
Die Anwendung der Schirme verschlechtert also in dieser Hinsicht die Wirtschaftlichkeit der Röhre. Nach einer andern Methode zur Verhinderung der Rückzündung wird der Gasdruck so klein gewählt, dass die auftretende, falsch gerichtete Entladung in keine Bogenentladung übergehen kann.
Bei kleinerem Gasdruck zeigt sich aber teils ein stetiges Verschwinden des Füllgases infolge der Entladung, teils ein rasches Verdampfen der die Oberfläche der Kathode bedeckenden aktiven Masse.
Dem abzuhelfen ist schon eine Ausgestaltung der Kathode vorgeschlagen worden, u. zw. derart, dass die Entladung nur im Innern der Kathode, also in einem, betreffs der Entladung geschlossenen Raume erfolgen könne. In diesem Falle umgibt die Kathode die wirksame Oberfläche der Anoden, deren ausserhalb der Kathode liegende Teile sorgsam isoliert werden müssen. Diese Einrichtung verlangt eine sehr sorgfältige Montierung und kann das anstandslose Funktionieren der Röhre doch nicht unbedingt gewährleisten.
Bekanntlich hat die Verteilung des elektrischen Feldes auf die Gestalt der Entladung einen entscheidenden Einfluss. In Fig. 1 und 2 sind die elektrischen Feldwrteilungen bei den obenerwähnten Anordnungen veranschaulicht. In sämtlichen Figuren der beiliegenden Zeichnung bedeuten 1 die Kathode, 2 und 3 die Anoden, 4 und 5 die unwirksamen Teile der Anoden umgebende. aus isolierendem Material bestehende Röhrchen.
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Wenn keine Schirme angewendet werden, gestaltet sich die Verteilung der elektrischen Kraftlinien in der in Fig. 1 dargestellten Weise. Es ist ersichtlich, dass sämtliche, von einer Anode austretenden
Kraftlinien unverhindert die andere Anode treffen. In Fig. 2 ist die Feldverteilung bei Verwendung eines die Rückzündung verhindernden Schirmes dargestellt. Sämtliche von einer Anode austretenden Kraftlinien treffen den Schirm so, dass keine einzige, von denselben zur andern Anode gelangen kann, wodurch die längs dieser Kraftlinien sich bewegenden Ladungsträger die andere Anode ebenfalls nicht erreichen können.
Gegenstand der Erfindung ist eine Entladungsröhre, die auch bei verhältnismässig hohem Gasdruck ein betriebssicheres (rückzündungsloses) und wirtschaftliches Funktionieren ermöglicht.
Die Fig. 3-5 zeigen Ausführungsbeispiele der neuartigen Entladungsröhre. Bei der Anordnung nach Fig. 3 ist die plattenförmige Kathode 1 zwischen den Anoden 2 und J untergebracht. Die Kathode liegt praktisch in derselben Höhe wie die nicht isolierten Teile der Anoden.
Die Verteilung des elektrischen Feldes ist bei dieser Anordnung, wie aus Fig. 3 ersichtlich, eine solche, dass die Mehrzahl der Kraftlinien von den einzelnen Anoden sich unmittelbar der Kathode anschliessen. Die von Anode 2 austretenden Kraftlinien können nur über einen verhältnismässig langen Weg Anode J erreichen. Diese Verteilung des elektrischen Feldes ermöglicht, dass, obwohl zwischen den Anoden eine Glimmentladung auftreten kann, diese doch auch bei sehr hohen Spannungen, wie auch beispielsweise bei einer Heliumfüllung von 20-40 mm Hg-Druck in keine Bogenentladung übergehen kann.
Der hohe Gasdruck weist in jenen Fällen, wo die Kathode zur Verminderung des Kathodenfalles mit einer aktiven Schicht (z. B. mit einer Schicht von Erdalkalimetallen) überzogen ist, wesentliche Vorteile auf. Es ist nämlich bekannt, dass die Verdampfung oder Zerstäubung dieser Schicht mit zunehmendem Gasdruck wesentlich abnimmt.
Bei der erfindungsgemässen Konstruktion kann-ohne Gefahr der Rückzündung-ein so hoher Gasdruck verwendet werden, dass auch nach einem Betrieb von mehreren tausend Stunden keine bemerkbare Zerstäubung der Kathode wahrzunehmen ist. Diese günstige Wirkung kann noch besser ausgenützt werden, wenn die Kathode kastenförmig ausgebildet ist, wie es in Fig. 4 und 5 abgebildet ist.
Der Überzug wird zwecksmässig in der Weise hergestellt, dass z. B. auf beiden Seiten der Kathode die Ansätze 6 und 7 angebracht werden, in welche aus Erdalkalimetall bestehende, von schädlichen atmo- sphärischen Wirkungen durch Paraffinölüberzug geschützte Stäbehen oder Pillen untergebracht werden.
Nach Evakuierung der Röhre wird die Kathode in geeigneter Weise (z. B. mittels hochfrequenten elektromagnetischen Feldes) erhitzt, wobei das Erdalkalimetall verflüchtigt und auf der Kathode einen gleichmässigen Überzug bildet.
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