<Desc/Clms Page number 1>
Elektrische Entladungsröhre.
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Entladungsröhre, die sich zum Gleichrichten von Wechselströmen eignet.
Es sind bereits gasgefüllte Gleichrichterröhren bekannt, in denen die zylinderförmige Kathode mit einer grossen Oberfläche die Anode mit einer kleinen Oberfläche umgibt, wobei die Kathode während des Betriebes der Röhre mit Glimmlicht bedeckt wird.
Hat die Anode einer derartigen Röhre ein positives Potential in bezug auf die Kathode und wird die angelegte Spannung langsam erhöht, so beginnt bei einer bestimmten Spannung ein geringer Strom durch die Entladungsröhre zu fliessen. Wird die Spannung noch mehr gesteigert, so nimmt bei einem bestimmten Spannungswert die Stromstärke rasch zu, während gleichzeitig die Spannung zwischen den Elektroden abnimmt.
Wird der Anode ein negatives Potential in bezug auf die Kathode gegeben und wird die Spannung langsam erhöht, so beginnt bei einer Spannung, die niedriger ist, als wenn die Anode ein positives Potential in bezug auf die Kathode hätte, ein geringer Strom zu fliessen.
Der Strom nimmt nun langsam mit der Spannung zu und zeigt nicht eine plötzliche Zunahme wie bei umgekehrter Polarität der Elektroden. Dieser geringe Strom ist ein Strom in der falschen Richtung und ist in diesem Gleichrichter nicht zu vermeiden, da die Spannung, bei der er zu fliessen anfängt, geringer ist, als die Spannung, bei der der Strom in der gewünschten Richtung einsetzt.
Die Erfindung strebt eine Verbesserung an und bezweckt einen Gleichrichter zu schaffen, der derart betrieben werden kann, dass überhaupt kein Strom in der falschen Richtung eintritt.
Eine elektrische Entladungsröhre gemäss der Erfindung, die sich zum Gleichrichten von Wechselstrom eignet, ist dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Feld in der Umgebung der Anode stärker ist als das elektrische Feld in der Umgebung der Kathode, während die Füllung der Röhre aus einem Gas oder Dampf (Hauptgas) besteht, dem ein geringer Prozentsatz eines andern Gases oder Dampfes zugesetzt ist, dessen lonisierungsspannung geringer ist als die Anregespannung eines metastabilen Zustandes des Hauptgases. Die lonisierungsspannung kann geringer als die Anregespannung des ersten metastabilen Zustandes des Hauptgases sein.
Die Elektroden bestehen zweckmässig aus einem Zylinder und einem in dessen Achse angeordneten drahtförmigen Teil, und die Füllung der Röhre besteht vor zugsweise aus einem der Edelgas Argon, Neon und Helium und einem geringen Prozentsatz Quecksilberdampf. Die Kathode kann gegebenenfalls mit einem stark Elektronen emittierenden Stoff überzogen sein.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung erläutert, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt ist.
Die in der Figur dargestellte Entladungsröhre hat zwei Füsschen 2 und 3, zwischen denen sich ein Draht 4 befindet, der aus einem geeigneten Stoff, z. B. aus Wolfram oder Nickel besteht und der in einer bestimmten, von der Anmelderin gebauten Entladungsröhre einen Durchmesser von 100 [i hatte. Eine zylinderförmige Elektrode 5, die z. B. aus einem Nickelzylinder mit einem Durchmesser von 4 cm besteht, befindet sieh an der Wand der Entladungsröhre und ist bei 6 nach aussen geführt.
Die Röhre kann mit Argon gefüllt sein, dem ein geringer Prozentsatz, z. B. 0'025% Quecksilberdampf, zugesetzt ist. Gute Ergebnisse wurden mit einer Argonfüllung von 4 cm Quecksilbersäule erzielt,
<Desc/Clms Page number 2>
wobei sich in der Röhre ein Queeksilbertropfen befand, dessen Dampfdruck bei der Betriebstemperatur etwa 0'01 mu betrug. Versuche haben ergeben, dass der angestrebte Erfolg erzielt wird mit einem Prozentsatz des Hg von 0-0001 bis 2%.
Wird zwischen den Elektroden eine Wechselspannung geeigneter Grösse angelegt, so zeigt die Entladungsröhre eine gleichrichtende Wirkung, bei der der Draht als Anode und der Zylinder als Kathode funktioniert. Anmelderin hat festgestellt, dass, wenn dem Draht 4 in der beschriebenen Röhre ein positives Potential in bezug auf den Zylinder gegeben wird, bei einer Spannung von 150 Volt ein Strom von dem Draht zu dem Zylinder zu fliessen beginnt, während bei umgekehrter Polarität der Elektroden die Durchschlagspannung 400 Volt beträgt. Bei einer Betriebsspannung von 175 Volt kann die Röhre einen 6-Volt-Akkumulator mit einem Strom von 30 mA aufladen, wobei kein Strom in der falschen Richtung durch die Entladungsröhre fliesst.
Diese Wirkungsweise beruht auf den nachstehenden Erwägungen, die aber keine für das Wesen der Erfindung verbindlichen Erklärungen darstellen. Es sei zunächst angenommen, dass eine Entladungsröhre mit zentral-symmetrischer Anordnung der Elektroden vorliege, bei der die eine Elektrode zylinderförmig die andere drahtförmige Elektrode umgibt und die eine Füllung a'ls Neon und einer kleinen Menge Quecksilberdampf aufweist. Hat der Zylinder ein negatives Potential in bezug auf die drahtförmige Elektrode, so werden die Elektronen, welche vom Zylinder ausgehen, erst den schwächeren Teil des elektrischen Feldes zwischen d'n Elektroden durchlaufen, so dass sie nur eine gringe Geschwindigkeit erhalten. Sobald ein Elektron eine Anregungsspannung eines Neonatoms durchlaufen hat. wird es ein Neonatom anregen.
Wird dieses Atom hiebei in einen metastabilen Zustand gebracht, so wird das angeregte Neonatom ein Atom des zugesetzten Gasas, im vorliegenden Falle also ein Quecksilberdampfatom, ionisieren können, wenn die Ionisierungsspannung des zugesetzten Gases niedriger ist als die Anregungsspannung des metastabilen Zustandes, in dem sich das Atom des Hauptgases befindet. Die Quecksilberdampfatome können nicht unmittelbar durch die Elektronen, sondern nur durch die angeregten Neonatome ionisiert werden, was eine Folge des Umstandes ist, dass das Quecksilber nur in einem kleinen Prozentsatz vorhanden ist.
Der Vorgang des Anregen der Neonatome, sobald ein Elektron eine Anregungsspanuung durch- laufen hat, und die demzufolge stattfindende Ionisation des Queck'3ilberdampfes bilden eine sehr ökonomische Ausnutzung des Spannungsunterschiedes zwischen den Elektroden.
EMI2.1
förmige Elektrode, so werden die Elektronen, die vom Draht ausgehen, sofort eine grosse Schnelligkeit erreichen, weil sie sich im stärkeren Teil des elektrischen Feldes bewegen. Dies hat zur Folge, dass, wenn die Elektronen mit einem Neonatom zusammenstossen, sie schon mehr als eine Anregungsspannung des Neons durchlaufen haben, so dass der Spannungsunterschied zwischen den Elektroden nicht in ökonomischer Weise ausgenutzt wird.
Zusammenfassend kann also gesagt werden, dass der Spannungsunter- schied zwischen den Elektroden ökonomisch benutzt wird, wenn der Zylinder ein negatives Potential in bezug auf den Draht hat, während der Spannungsunterschied unökonomisch ausgenutzt wird, wenn der Zylinder ein positives Potential in b ? zug auf den Draht hat, mit andern Worten : die Entladung-
EMI2.2
sich nach dem Drahte hinbewegen, diesen Draht nicht entlang einer geraden Linie erreichen werden, sondern mehr oder weniger um den Draht sich herumbewegen werden, wobei sie mehrere Male Atome anregen und ionisieren werden.
Besteht die Gasfüllung nur aus Neon, so sind die Verhältnisse von den beschriebenen wesentlich verschieden. Im Falle der Zylinder ein negatives Potential in bezug auf den Draht hat, werden die Elektronen, die vom Zylinder ausgehen, so langsam ihre Geschwindigkeit erreichen, dass sie nur eine Anregungsspannung des Neons durchlaufen und dann sofort ein Neonatom anregen. Diese angeregten Atome finden jedoch jetzt keine Quecksilberdampfatome vor, welche sie ionisieren könnten und verursachen deshalb keinen Stromdurchgang durch die Entladungsröhre. Die Zündspannung einer nur mit Neon gefüllten Röhre ist denn auch in der wirksam ? n Richtung (also bei negativem Zylinder und positivem Drahte) höher als in der umgekehrten Richtung (bei positivem Zylinder und negativem Drahte).
Ein Rückstrom ist denn auch prinzipiell nicht zu vermeiden ; dies ist jedoch in einer Entladungsröhre gemäss der Erfindung möglich. Aus obigen Erwägungen erklären sich daher die angeführten Kennzeichen, von denen eines im Unterschied in der Stärke des elektrischen Feldes in der Umgebung der Kathode und der Anode und ein weiteres darin betseht, dass die Ionisierungsspannung des zugesetzten
Gases niedriger ist als eine Anregungsspannung des Hauptgases.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.