AT138328B - Ionenventil. - Google Patents

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Ionenventil.   lonenventile,   die als Leiter ein Edelgas oder einen Metalldampf, z. B. Quecksilberdampf, benutzen, weisen für grosse Leistungen und mittlere Spannungen gewöhnlich ein   Hauptgefäss   aus Metall, einen   Kathodenbehälter   und Anodendurchführungen aus Isolierstoff auf. Für sehr hohe Spannungen wird, zwecks Ersparnis an Rauminhalt des Hauptgefässes, öfters empfohlen, die Anoden in den oberen Enden von rohrförmigen Isolatoren anzubringen, die ausserhalb oder innerhalb des aus Metall oder Isoliermaterial hergestellten Hauptgefässes liegen. Durch diese rohrförmigen Isolatoren sollen   allzu kleine Abstände zwischen   den Anoden und den Gefässwänden vermieden werden.

   Es wurde nun gefunden, dass die Anordnung derartiger Rohrisolatoren im allgemeinen nicht ausreicht, um Rückzündungen zu vermeiden, weil hiebei das elektrische Feld an gewissen Stellen allzu sehr zusammengedrängt wird, falls es lediglich durch die elektrostatische Wirkung bestimmt werden soll. Erfindungsgemäss sind deshalb in den rohrförmigen Anodenisolatoren Rohre oder Stäbe von hohem spezifischem Widerstand vorgesehen, welche die Feldverteilung im Isolator während des Sperrzeitraumes im wesentlichen bestimmen. 



   Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 ein vollständiges,   z.   B. als Gleichrichter arbeitendes   Ionenventil   in senkrechtem Schnitt mit einer ersten beispielsweisen Ausführungsform des Anodensystems, Fig. 2 eine andere   Ausführungsform   des Anodensystems in teilweisem, senkrechtem Schnitt, Fig. 3 einen Querschnitt nach Linie   3-3   der Fig. 2, Fig. 4 eine Abänderung der Ausführungsform nach Fig. 3, Fig. 5-7 stellen in senkrechtem Schnitt weitere Ausführungsformen des   Anodensystems   nach der Erfindung dar. 



   In Fig. 1 bezeichnet 1 das Hauptgefäss des Apparates, das, z. B. aus Eisen ausgeführt, einen Kondensationsdom 2, einen isolierten Kathodenbehälter 3 und Kühlmäntel 4 aufweist. Das   Hauptgefäss   1 enthält ferner eine Zündanode 5, Erregeranoden 6, von denen nur eine dargestellt ist, und Hauptanoden 7. 



  Der Hauptteil der Strombahn von jeder Anode zur Kathode ist von einem z. B. aus Porzellan, Glas oder Quarz bestehenden Isolierrohr 8 umgeben, das aus dem Hauptgefäss ragt und am oberen Ende durch eine Metallkappe 9 abgeschlossen ist, die gegen das Rohr 8 und gegen den Anodenisolator 10 abdichtet. 



   Erfindungsgemäss ist nun im Rohr 8 ein Innenrohr 11 aus Leitungsmaterial von hohem spezifischem Widerstand eingeschlossen, dessen Ende sich in geringem Abstande von der Anode 7 befindet. Dieses Rohrende wird unter einer geeigneten Spannung gehalten, indem es entweder unmittelbar mit der Anode oder, wie gezeigt, mit einem Punkt der Stromquelle   12,     z.   B. der   Sekundärwicklung   eines Transformators, verbunden ist, derart, dass das Rohrende wenigstens während des Sperrzeitraumes ein negatives Potential im Verhältnis zur Anode erhält. Das untere Ende des Widerstandes 11 kann mit einer entsprechenden Zuleitung 13 verbunden sein, um z. B. eine nach einem bestimmten Gesetz wechselnde Steuerspannung aufdrucken zu können, wobei das Innenrohr 11 wie ein Steuergitter wirkt.

   In gewissen Fällen kann jedoch das Aufdrücken einer derartigen Steuerspannung auf das Widerstandsrohr einen allzu grossen Energieverbrauch bedeuten und also nicht wünschenswert sein. Dann kann anstatt dessen die Steuerspannung auf ein besonderes, unterhalb des Rohres vorgesehenes Gitter 14 mittels eines Leiters 15 auf-   gedrückt   werden, während das untere Ende des Widerstandsleiters 11 etwa mit einer Stelle verbunden ist, die annähernd Kathodenpotential   Åaufweist.   Der Widerstandsleiter soll jedenfalls imstande sein, die ganze Spannung zwischen Anode und Kathode ohne Überhitzung auszuhalten. 



   Da die Spannungsverhältnisse nahe der Anode nicht nur vom Widerstand des Rohres 11, sondern auch von der Temperatur, teils unmittelbar, teils mittelbar durch deren Einfluss auf den Widerstand, 

 <Desc/Clms Page number 2> 

   beeinträchtigt werden, ist es oft empfehlenswert, das äussere Isolierrohr mit einer Wärmeisolierung oder einer Heizvorrichtung zu'umgeben, die dessen Temperatur auf einem bestimmten Wert hält : Eine der-   artige Vorrichtung ist, bei 16 schematisch dargestellt. 



   Der Durchmesser des Widerstandsrohres, bzw. sein mittlerer Durchmesser, falls das Rohr von 
 EMI2.1 
 wirkung beruht auf der Höhe der (aus positiven Ionen bestehenden) Raumladungsschicht, die den Widerstandskörper bedeckt, wenn er bezüglich der Kathode ein negatives Potential aufweist, denn ausserhalb dieser Schicht hat der vorher ionisierte Dampf stets praktisch das Potential der Kathode. Die Höhe der Raumladungsschicht beruht ihrerseits auf dem Potential der in Frage kommenden-Stelle des Wider- 
 EMI2.2 
 ergeben, soll der Durchmesser des Rohres nicht nur in der Nähe der Anode, sondern auch in einer-im Verhältnis zum   Rohrdurchmesser-beträchtlichen Entfernung   von der Anode kleiner sein als die doppelte Höhe der   Raumladungsschicht.   Eine derartige Anordnung bildet auch einen Teil vorliegender Erfindung. 



     - In Fig. l   ist die   RÅau1llladungsschiht   durch eine schwache waagrechte Schraffierung und ihre der 
 EMI2.3 
 Raumladungsschicht bildet vorwiegend   eine'Kegelfläche da   die Höhe der Schicht   hauptsächlich   pro-   portional,   der Spannung und die letztere ihrerseits hauptsächlich proportional der Entfernung von dem 
 EMI2.4 
 liegen, um hinreichende Sicherheit gegen   Rückzündung   zu ergeben. Diese Sicherheit kann als im wesentlichen proportional der Höhe der die Anode von einem Punkt von Kathodenpotential trennenden Raum- 
 EMI2.5 
 liehe Spannung höher als die für eine ungeschützte Anode zulässige ist.

   Man kann für gewöhnliche Verhältnisse etwa 50 mm als zulässige obere Grenze für den Rohrdurchmesser ansehen, u. zw. für den Hauptteil des Rohres, denn kleinere Stellen mit   höherem Durchmesser haben keinen'beträchtlichen   Einfluss 
 EMI2.6 
 
Bei dem   Ausführungsbeispiel   nach Fig. 2 ist die Anode 22 innerhalb des hauptgefässes 21 angebracht und von einem Isolierrohr 28 umgeben, das in einem Stück mit dem Durchführungsisolator des Anodenschaftes ausgeführt ist. Das Rohr 28 enthält einen Widerstandskörper 23, der in Seitenansicht   inFig. 2 und im QuerscEnitt'ihFig. 3'dargestellt ist.-An beiden Enden tr-ägt der Korper MetallpIatten 26 27   zur Verbindung mit den Zuführungsleitern 24, 25 und zur Verteilung des Stromes über seinen Querschnitt. 



  Der Körper kann   z.   B., ebenso wie die freien Rohre der übrigen Ausführungsformen, aus einem Stoff von verhältnismässig hohem spezifischem Widerstand bestehen, z. B. aus Siliziumkarbid (Karborundum, Silit), das einen spezifischen Widerstand von etwa 1 Ohmzentimeter aufweist. 



     Fig. 4   zeigt im Querschnitt eine Abänderung des Widerstandskörpers, der aus fünf parallelge- 
 EMI2.7 
 
Gemäss Fig. 7 ist das Aussenrohr 74 im Hauptgefäss 71 eingeschlossen und besteht ganz aus Isolierstoff. Die Anode 72 ist schalenförmig ausgebildet, und der Widerstandskörper 75 bildet die unmittelbare 
 EMI2.8 
 

 <Desc/Clms Page number 3> 

   Berührung   mit dem ionisierten Gas auf dem geeigneten Potential gehalten, und da der Strom   allmählich   zum Gas herausfliesst, nimmt die Dicke des Rohres gegen das untere Ende ab, um eine gleichförmige Stromdichte   und. demgemäss   einen   gleichförmigen   Spannungsabfall zu erzielen.

   Das Isolierrohr trägt an der Innenseite, unterhalb und nahe der Anode, einen ringförmigen Wulst 76, um den Zutritt des Lichtbogens zur Aussenseite des Anodenkörpers 72 zu verhindern. Die Widerstandskörper können übrigens bei jeder Ausführungsform mit mehreren   längs-oder   querverlaufenden Wulsten versehen sein, um die wirksame   Kontaktfläche   mit dem Gas zu vergrössern. 



   In gewissen   Fällen,   besonders wenn die Anoden innerhalb des Hauptgefässes angebracht sind, und das letztere aus Isolierstoff, z. B. aus Glas, hergestellt ist, kann das äussere Isolierrohr weggelassen und nur ein nach den bei Besprechung der Fig. 1 angegebenen Vorschriften bemessenes, die Anode umgebendes Rohr aus einem Stoff von hohem spezifischem Widerstand vorgesehen sein. 



   . PATENT-ANSPRÜCHE :   l. lonenventil mit   Gas oder Dampf niedrigen Druckes als Leiter, bei dem der der Anode am nächsten liegende Teil der Strombahn von einem Isolierrohr umgeben ist, gekennzeichnet durch einen in diesem Rohr angebrachten Körper aus Widerstandsmaterial, der einen genügenden Widerstand besitzt, um zwischen seinen Enden die ganze Spannung zwischen Anode und Kathode ohne Überhitzung zu ertragen.

Claims (1)

1. 2. lonenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstandskörper aus einem oder mehreren Stäben oder Rohren gebildet ist, die aus einem Stoff bestehen, der einen spezifischen Widerstand von der Grössenordnung 1 Ohmzentimeter aufweist.

   3. lonenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der von der Anode entferntest liegende Teil. des Widerstandskörpers von einem Metallrohr umgeben ist.

   4. Ionenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das den Widerstandskörper umgebende Rohr aus dem Hauptgefäss des Ventils herausragt.

   5. Ionenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstandskörper aus einem inneren Überzug am Isolierrohr von einem Stoff von verhältnismässig niedrigem spezifischem Widerstand, wie z. B. Graphit, besteht.

   6. Ionenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das der Anode zugekehrte Ende des Widerstandskörpers an die Anode oder an eine Stromquelle angeschlossen ist, die bezüglich der Anode, wenigstens während des Sperrzeitraumes, ein negatives Potential aufweist.

   7. Ionenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein von der Anode ziemlich fern liegender Punkt des Widerstandskörpers mit einem Einführungsleiter zum Aufdrücken einer Steuerspannung verbunden ist.

   8. Ionenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein vom Widerstandskörper unabhängiges Gitter zur Einführung einer Steuerspannung dient.

   9. Ionenventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem Hauptgefäss herausragende Rohr von einer Wärmeisolierung oder Heizvorrichtung umgeben ist.

   10. lonenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Widerstandskörper begrenzten Stromweg genügend eng sind, um eine die Anode schützende Raumladungsschicht von bedeutend grösserer Höhe als die von der Anode allein geschaffene hervorzurufen.

   11. lonenventil nach Anspruch 10 mit rohrförmigen Widerstandskörpern, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser jedes Rohres kleiner ist als die Höhe der der Betriebsspannung des Ventils entsprechenden Raumladungssehicht.

   12. Abänderung des lonenventils nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das äussere EMI3.1