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GasgefiUlte Entladhmgsröhre.
Die Erfindung betrifft eine gasgefiillte Entladungsröhre, die zwei für eine die Ionen der Hauptentladung liefernde Hilfsentladung dienende Elektroden besitzt, an die durch Kontaktgebung eine Spannung gelegt wird.
Gemäss der Erfindung ist der Steuerkreis zwischen der Hilfskathode und der Kathode angeschlossen, so dass eine Hilfsentladung entsteht, welche die Hauptentladung zwischen der Kathode und der Anode bewirkt, und dass die Regulierelektrode in der Nähe der Kathode derart angeordnet und auf solchem Potential gehalten wird, dass von der Kathode Elektronen nicht in zur Aufrechterhaltung einer selbstän- digen Entladung genügender Zahl emittiert werden, und somit die Hauptentladung nur durch die Entladung zwischen der Hilfskathode und der Kathode aufrechterhalten wird.
Die neue Entladungsröhre hat den Vorteil, dass bei der Verwendung als Relais mechanisch bewegte Kontaktteile, die bekanntlich oft betriebstechnische Schwierigkeiten vor allen Dingen aus dem Grunde mit sich bringen, weil der Entladungsvorgang beim Offnen der Kontakte physikalisch schlecht definiert ist, vermieden werden. Bei mehr oder weniger starkem Kleben der Kontakte der bekannten Einrichtungen tritt häufig eine verschieden starke Erwärmung der Elektrodenoberfläche auf, so dass auch für das Abreissen des Lichtbogens verschiedene Bedingungen vorliegen.
In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele sowie Beispiele zum Vergleich dargestellt.
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elektrode sowie des Sperrgitters ;
Fig. 3a veranschaulicht den Verlauf des Potentials für eine Anordnung ohne und
Fig. 3b den Verlauf für eine Anordnung mit Verwendung eines Sperrgitters.
Wie aus der in Fig. 1 dargestellten Kurve ersichtlich, ist der eingeschaltete Strom JA nicht quall-
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Grenzwert überschreitet, ist der gesteuerte Strom eingeschaltet. Der Strom verläuft dabei entsprechend der gestrichelt verlängerten Kurve.
Die Anordnung wird beispielsweise so getroffen, dass die Hilfselektrode ziemlich nahe an der Hauptkathode liegt, so dass nur verhältnismässig geringe Spannungen notwendig sind, um eine ionisierte selb- ständige Entladung zwischen Hilfselektrode und Hauptkathode zu erhalten. Die Hilfselektrode kann hiebei entweder, wie in Fig. 2a dargestellt, auf der der Hauptentladung abgewandten Seite der Kathode liegen. Dann muss man die Hauptkathode netz-oder gitterförmig herstellen zweckmässig so, dass ein starkes Durehgreifen der Hauptentladung durch Sperrgitter und Hauptkathode auf die Hilfselektrode
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während Fig. 3 b den Potentialverlauf bei Verwendung eines Sperrgitters zeigt. Durch das Sperrgitter wird, wie beispielsweise dargestellt, der Kathodenfall verringert.
Die Hilfsentladung liefert in die Hauptentladung Ionen eines solchen Energiegchaltes, dass sie ihrerseits fähig sind, im Hauptentladungsraum Ionisierung zu bewirken. Diese Ionisierung soll haupt-
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sächlich in dem Raum stattfinden, welcher zwischen dem Sperrgitter und der Hauptkathode liegt, so dass also der Hauptkathode während des Brennens der Hilfsentladung genügend Energie für den Elek- tronenaustritt zugeführt wird.
Zweckmässig wird der Abstand zwischen Hilfselektrode und Kathode klein gewählt, damit keine grossen Steuerleistungen im Apparat auftreten können. Dem gleichen Zwecke dient auch die Anordnung dass die Hilfselektrode gegenüber der Hauptkathode kleine Oberflächen hat.
Bei dieser Anordnung fliessen beim Einsetzen der Hilfsentladung positive Ionen der Hauptcnt- ladung zur Hauptkathode. Sie sorgen durch ihre Trägheit dafür, dass der Kathodenstrom sehr bald gesättigt ist, u. zw.. tritt dies bei um so geringerem Werte ein, je kleiner die Oberfläche ist.
Tritt nun die Hilfserregung hinzu, so wird an der Kathode ein Überschuss an Elektronen frei- gemacht, die die an der Kathode liegende positive Raumentladung # Kathodenfall # aufheben. Der
Energiegehalt der Hauptentladung an der Hauptkathode soll so klein bleiben, dass er die Aufhebung dz
Kathodenfalles allein nicht bewirken kann.
Auch ist es wesentlich, dass die Maschenweite des Sperrgitters von derselben Grössenordnung ist wie die freie Weglänge der Ionen in der Hilfsentladung.
Ferner ist es möglich, dass die Hauptkathode gegenüber der Hilfselektrode die Anode bildet.
Ein solches Relais ist schematisch in Fig. 4 dargestellt. Damit die Hauptentladung zwischen der
Hauptkathode 1 und der Hauptanode 2 nur dann brennen kann, wenn die Hilfsentladung zwischen der
Kathode 1 und der Hilfselektrode 3 Elektronen in die Nähe der Hauptkathode 1 liefert, muss, wie im vorstehenden erwähnt, die Hauptentladung unselbständig gehalten werden. Damit ist für die an die
Hauptelektroden und 2 zu legende Potentialdifferenz (die Sperrspannung) eine obere Grenze gegeben.
Wird sie gesteigert, so wird die Hauptentladung selbständig, d. h. sie erlischt nicht mit dem Aufhören der Hilfsentladung. Die aus Leitern oder Isolatoren bestehenden Gitter 4, die zwischen den Elektroden und 2 eingesetzt sind und die Aufgabe haben, der Hauptentladung in unmittelbarer Nähe der Kathode Energie zu entziehen, ermöglichen es allerdings, die Sperrspannung zu erhöhen, ohne dass die Hauptentladung selbständig wird, sie zeigen aber die unerwünschte Nebenwirkung, dass auch die Minimalspannung, bei der die Hauptentladung noch gerade brennt, heraufgesetzt wird.
Um dem zu begegnen, ato die Möglichkeit zu schaffen, bei geringer Minimalspannung verhältnismässig hohe Sperrspannungen anwenden zu können, wird erfindungsgemäss der Abstand zwischen der Hauptkathode 1 und der Hauptanode 2 in der Grösse des kathodischen Dunkelraumes d gehalten (Fig. 5). Dann kann an die Hauptelektroden 1 und 2 des Rohres eine sehr hohe Spannung gelegt werden, ohne dass zwischen diesen beiden Elektroden eine Entladung bestehen kann.
Die Entladung setzt aber sofort ein, sobald durch eine Hilt,- entladung zwischen der Hauptkathode 1 und der Hilfselektrode 3 Elektronen in die Nähe der Kathode 7 gelangen, weil durch den Hinzutritt dieser Elektronen die Dicke des Kathodendunkelraumes wesentlich abnimmt, und nunmehr der Abstand zwischen den Hauptelektroden 1 und 2 grösser ist als die Dunkelraumdieke. Diese Entladung, die den Charakter einer Glimmentladung oder eines Niedervoltbo'ns annimt, ist mehrere Grössenordnungen stärker als die Schaltentladung und hat eine verhältnismässig niedrige Brennspannung, dagegen eine hohe Sperrspannung.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Relaisvorrichtung mit einer Entladungsröhre mit Gasfüllung, die ausser einer Kathode und einer Anode eine Hilfskathode und eine Regulierelektrode enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der
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entsteht, welche die Hauptentladung zwischen der Kathode und der Anode bewirkt, und dass die R < wu- lierelektrode in der Nähe der Kathode derart angeordnet und auf solchem Potential gehalten wird, dnü von der Kathode Elektronen nicht in zur Aufrechterhaltung einer selbständigen Entladung genügender Zahl emittiert werden, und somit die Hauptentladung nur durch die Entladung zwischen der Hilf. - kathode und der Kathode aufrechterhalten wird.