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Metalldampfentladungsgefäss.
Es werden für eine ganze Reihe von Zwecken Entladungsgefässe verwendet, bei denen zumindest
Teile der Entladungsstreeken aus Isoliermaterial, u. zw. vorzugsweise Glas, vorgesehen sind. Es ist nun eine bei solchen Gefässen bekannte Erscheinung, dass sich die der Entladungsstrecke zugekehrten Teile der isolierenden Begrenzungsflächen elektrisch aufladen. Diese Aufladung ist von den verschiedensten
Umständen abhängig und verstärkt sich insbesondere bei länger in Betrieb befindlichen Gefässen aus verschiedenen Ursachen, wie z. B. zerstäubtes Elektrodenmaterial, chemische Veränderung in den
Oberflächen infolge der andauernden Erwärmung, Verdampfen der letzten mikroskopischen Flüssigkeitshaut u. a. m.
Diese Aufladungserscheinungen, häufig als Wandladungen bezeichnet, beeinflussen oft in sehr störender Weise die Gasentladung und bewirken unter Umständen ein Unbrauchbarwerden des
Gefässes.
Um die ganz willkürlich verlaufenden Aufladungen wenigstens teilweise zu beherrschen, wurden bereits verschiedene Massnahmen vorgeschlagen. Eine der bekanntesten ist die Anordnung eines mehr oder weniger breiten, leitenden Belages an der Aussenseite der isolierenden Begrenzung der Lichtbogenstrecke, wie sie z. B. bei Quecksilberglasgleichrichtern an den einzelnen Anodenarmen häufig angewendet werden und als Flackerbänder"oder Flackerbeläge"bekannt sind. Diese Beläge sind mit den korrespondierenden Elektroden verbunden und bewirken auf kapazitivem Wege eine teilweise Neutralisation der inneren Wandladungen.
Der grosse Nachteil dieser Anordnungen liegt in der hohen Beanspruchung des Wandmaterials, die bereits bei Spannungen von wenigen tausend Volt zu Durchschlägen und damit Zerstörung der Gefässe führen kann.
Verschiedene weitere Vorschläge sehen in der durch isolierende Wände-Alme-begrenzten Entladungsstrecke verschiedene metallische Gebilde in Form von Gittern, Hohlzylindern, vor. Abgesehen von den bedeutenden Komplikationen, die diese geschilderten Anordnungen in konstruktiver Hinsicht ergeben, weisen dieselben folgende zwei wesentliche Mängel auf.
Einerseits lassen sich nur im Vergleich zur gesamten Gasentladungsstrecke relativ kurze Einbauten vorsehen, so dass also nur auf diesem kurzen Teil der Einfluss der Wandladung auf die Entladung verhindert wird, und anderseits bleiben die Wände auch an den Stellen, wo die Entladung wohl abgeschirmt ist, von den Beeinflussungen durch Wandlungen nicht frei.
Schliesslich sind auch bereits Anordnungen bekannt, bei denen einzelne Teile der durch isolierende Wände begrenzten Entladungsstreeke durch metallische Zylinder oder Rohre ersetzt sind. Auch bei diesen Anordnungen lassen sich nur auf dieser Strecke die Wandladungen beseitigen ; es ergibt sich aber die von jedem Glasfachmann sehr gefürchtete Verwendung von umfangreichen Rohrdichtungen, die sowohl in vakuumtechnischer als auch in mechanischer Hinsicht für die Verwendung von solchen Gefässen hindernd ist.
Erfindungsgemäss werden bei Gas-oder Metalldampfentladungsgefässen aus Isoliermaterial mit einer beliebigen Anzahl von Elektroden, bei welchen die Entladungsstrecken zu den einzelnen Elektroden wenigstens zum Teil getrennt in sogenannten "Armen" verlaufen, die geschilderten Nachteile dadurch vollständig vermieden, dass die Innenwände der einzelnen Arme zum überwiegenden Teil mit einem zusammenhängenden, jedoch von den andern Armen getrennten leitenden Belag versehen werden, wobei diesem auf galvanischem Wege ein vorgeschriebenes Potential gegenüber den einzelnen Elektroden aufgedrückt wird.
Die spezielle Ausführung bei einem Quecksilberdampf-Glasgleichrichter mit flüssiger Kathode zeigt Fig. 1 a. G ist das bekannte Glasgefäss mit der Kathode K, das je nach der Phasenzahl entsprechend
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viele Anodenarme A a besitzt. In den Anodenarmen ist in bekannter Weise der Unterarm über die Ansatzstelle des Oberarmes zu einem Saugstutzen Ss verlängert. Ober-und Unterarm werden nun erfindungsgemäss zwischen den beiden Grenzen 1 und 2 mit einer vollständig zusammenhängenden dünnen Metallschichte überzogen (in der Zeichnung angedeutet durch... xxxx...). Einen Querschnitt durch den Oberarm in der Richtung OP zeigt Fig. 1 a, woraus ebenfalls das unmittelbare Anliegen des Belages an der Gefässwand und der Zusammenhang der Belegung ersichtlich ist.
Bei Anwendung des Erfindungsgedankens ist es klar, dass im Gegensatz zu den eingangs beschriebenen Anordnungen, wo in Teilen der ganzen Entladungsstrecke zusätzliche metallische Konstruktionelemente eingebaut werden, jetzt eine willkürliehe Bildung von Wandladungen in dem ganzen Bereich der Gasentladungsstrecke, wo der Belag auf der isolierenden Begrenzungsfläche vorgesehen ist, unmöglich gemacht wird, so dass in der Gasentladungsstrecke einwandfreie definierte Verhältnisse vorliegen.
Es hat sich im Wege von Untersuchungen gezeigt, dass das besondere Kennzeichen von Gasentladungsgefässen aus Isoliermaterial-die elektrische Trennung der einzelnen Elektroden voneinander-dann nicht im geringsten verändert wird, wann dafür Sorge getragen wird, dass zwischen den einzelnen Belägen mit verschiedenem Potential den jeweiligen Spannungen entsprechende, unbelegte Zwischenstücke zwischengeschaltet werden. In Fig. 1 a wirkt der nicht belegte Teil zwischen 1 und l'als isolierendes Zwischenstück.
Eine Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist es, wenn zur Vermeidung des Einflusses der Wandladungen isolierender Zwischenwände nicht nur die Trennwände zwischen verschiedenen Elektroden, sondern auch die gelegentlich zur Unterteilung der ein und derselben Elektrode zugehörenden Gasstrecke
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Rohrstücke (hier drei rl, r2, rs) aus Isoliermaterial achsparallel zum Lichtbogenweg eingesetzt, die durch fabrikatorisch leicht herstellbare Zwischenstücke tl, t2, ts mit der Wand'des Oberarmes verbunden sind.
Sowohl die Zwischenstücke, wie dies mit... xxxx... bezeichnet ist, als auch die Isolierrohre rl-rs mit einem zusammenhängenden metallischen Belag, versehen.
Bei der praktische Ausführung derartiger Beläge ist in ganz besonderem Masse ihre Widerstandsfähigkeit und Dauerhaftigkeit von Bedeutung. Infolge der hohen Temperatur in den Entladungsstrecken ist die Gefahr sehr gross, dass der leitende Belag von den Substanzen in der Gasentladungsstrecke. das
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wird. Ausserdem ist dafür Sorge zu tragen, dass der Belag während des Betriebes keine Gasreste abgibt, die den Betrieb des Entladungsgefässes stören können.
Für die Ausführung der Beläge haben sich zwei Möglichkeiten ergeben, die allen vorgenannten Bedingungen entsprechen. Der eine Weg besteht darin, den Belag durch Quecksilber zu bilden, indem man bei Gefässen, die mit einer Quecksilberdampfatmosphäre arbeiten, während des Herstellungvorganges der Gefässe die zur Belagbildung in Aussieht genommenen Wandflächen entsprechend behandelt, so dass sich an diesen Teilen ein Belag aus kondensiertem Quecksilber bildet.
Das andere Verfahren beruht darauf, den Belag durch Zerstäubung auf elektrischem Weg herzustellen. Hier ist insbesondere die sogenannte kathodische Zerstäubung von Bedeutung, bei der ein in das Entladungsgefäss gebrachter Metall-oder Kohlekörper durch Ionenbombardement zerstäubt wird und die von dem Körper abgesprengten Teilchen zum Niederschlag auf die Isolierwände gebracht werden.
Je nach dem Verwendungszweck kann es unter Umständen erwünscht sein, die Vorgänge in der Gasstreeke durch Metallbeläge nicht abzublenden, um den Lichtbogen betrachten zu können bzw. den Liehtaustritt nicht zu behindern. In solchen Fällen erweisen sich dünne, nur einige Moleküle starke Metallbeläge, wie sie insbesondere aus Platin und Eisen hergestellt werden können, als besonders zweckmässig.
Von der Herstellung des Belages ganz unabhängig-aber für die sichere Wirkung der Anordnung von grosser Bedeutung-ist die Frage der Zuleitung der Spannung zu den Belägen, um denselben das gewünschte Potential aufdrücken zu können. Bei der praktischen Erprobung des Erfindungsgedankens hat es sich als zweckmässig erwiesen, die Zuleitung durch kleine zusätzliche Quecksilberelektroden durchzuführen, die so ausgebildet sind, dass zwischen der Wand dieser Queensilberelektrode und dem Belag der Gasentladungsstrecke eine leitende Brücke besteht, die in gleicher Weise wie der übrige Belag hergestellt werden kann. Diese Anordnung im Saugstutzen des rechten Anodenarmes ist in Fig. 1 a angedeutet.
Hier ist ein kleiner Stutzen s mit einer Hilfselektrode e angebracht, der ebenfalls mit einem metallischen Belag versehen ist, welcher mit dem übrigen Belag des Armes in Zusammenhang steht und mit Quecksilber gefüllt ist. Die Anordnung im Saugstutzen gs weist den Vorteil auf, dass durch das hier kondensierende Quecksilber der Hilfsstutzen s dauernd mit Quecksilber gefüllt ist. Es ist aber belanglos, wenn eine solche Quecksilberelektrode an irgendeinem übrigen Teil des Armes angesetzt wird.
Es hängt von der jeweils in Aussicht genommenen besonderen Wirkung des Belages ab, in welcher Weise das Potential demselben aufgedrückt wird. Handelt es sich darum, bloss den störenden Einfluss der Wandladungen auf die Gasentladungsstrecke und das damit bedingte sogenannte"Flaekern der
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Entladung"zu verhindern, so genügt die Verbindung des Belages über die vorerwähnte Hilfselektrode unter Zwischenschaltung eines entsprechend hochohmigen Widerstandes, mit einer Hauptelektrode.
Es ist bekannt, Apparate, die mit Metalldampfentladungsgefässen arbeiten, dadurch zu steuern, dass durch geeignete besondere Einbauten vor den Elektroden der Gasentladungsstrecke, sogenannte Steuergitter, das Einsetzen der Gasentladung beliebig verzögert werden kann, wenn man dem Steuergitter ein entsprechendes Potential-meist negativ-gegenüber der Kathode der Entladung aufdrückt.
Erst wenn man das Potential der Steuerelektrode über einen gewissen Wert steigert, kann die Entladung einsetzen. Erfindungsgemäss können nun die für die Vermeidung der Wandladungsbildung vorgesehenen metallischen Beläge auch gleichzeitig für diese Steuerung herangezogen werden, indem man das Potential der Beläge derart beeinflusst, dass die Beläge bis zum Zündmoment der Entladungsstrecke als Steuergitter während der Brennzeit jedoch als Belag zur Behinderung der Wandladungsbildung wirkt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Metalldampfentladungsgefäss aus Isoliermaterial mit einer beliebigen Anzahl von Elektroden, bei welchem die Entladungsstrecken zu den einzelnen Elektroden wenigstens zum Teil getrennt in soge- nannten"Armen"verlaufen, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Innenseiten der einzelnen Arme zum überwiegenden Teil mit einem zusammenhängenden, jedoch von den andern Armen getrennten leitenden Belag versehen ist, welcher eine eigene Stromzuführung besitzt.