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Einrichtung zur Spannungserhöhung.
Es ist bekannt, dass man durch eine Schaltung von Kondensatoren und Ventilen die von einer Wechselstromquelle gelieferte Spannung in Gleichspannung umsetzen und erhöhen kann. Es werden in Röntgenanlagen zur Zeit mehrere Schaltungen angewendet, bei denen durch Anordnung eines oder mehrerer Ventile in Verbindung mit Kondensatoren die von einem Transformator gelieferte Spannung -um das Zwei-oder Dreifache erhöht wird. Auch bei Untersuchungen auf dem Gebiete der Atomzertrümmerung, die ausserordentlich hohe Spannungen erfordern, wird mit Vorteil von solchen Schaltungen Gebrauch gemacht. Es wurde bereits vorgeschlagen, eine Vervielfachung der Spannung dadurch zu erzielen, dass man mehrere Gruppen, die je aus einem Kondensator und einem Ventil bestehen, miteinander derart verbindet, dass sieh die Spannungen der über die Ventile aufgeladenen Kondensatoren zusammensetzen.
Der Betrieb solcher Anordnungen wird erfindungsgemäss dadurch besonders vereinfacht, dass mit jeder Gruppe die erforderlichen Mittel zusammengebaut sind, die die Elektronenemission aus der
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Spannungen arbeitet, die nicht in einer einzigen Stufe erzielt werden können, Glühstromtransformatoren von grossem Umfang erfordern.
Vorzugsweise werden die Ventile in Form von Glühkathoden-Entladungsröhren mit Bogenentladung ausgeführt und mit einer hochemittierenden Kathode, z. B. einer Oxykathode, ausgerüstet.
Es kann dann mit jeder Gruppe eine kleine Heizbatterie für die Heizung dieser Kathode vereinigt werden, die nur eine geringe Energie, z. B. 5-10 Watt, zu leisten braucht.
Durch die Hinzufügung der Mittel zur Elektronenerzeugung werden die Schaltgruppen in sich vollständige Teile der Schaltanordnung, die einander vollkommen gleich sein können. Dadurch wird es ermöglicht, sie als einheitliche Schaltelemente auszuführen und sie mit Anschlussvorrichtungen zu versehen, so dass sie in beliebiger Anzahl und Reihenfolge zusammengesetzt, z. B. unmittelbar aneinandergefügt werden können, wobei die gegenseitigen elektrischen Verbindungen der Gruppen hergestellt werden.
Man wird natürlich bei den Schaltelementen, die nicht im Betriebe sind, den Glühstrom ausschalten. Es kann nun die Einrichtung so gemacht werden, dass das Ausschalten des Glühstromes selbsttätig erfolgt, wenn die betreffende Gruppe entfernt wird. Dazu werden die Anschlusskontakte für die Verbindung der nächsten Gruppe mit der Glühkathode gleichzeitig als Schaltorgane ausgebildet, die beim Aneinanderreihen der Schaltelemente eine Unterbrechung des Heizstromkreises schliessen.
In der Zeichnung stellen die Fig. 1, 2 und 3 Schaltbilder von Anlagen dar, für die sich die Erfindung besonders eignet. Fig. 4 stellt schematisch eine als Schaltelement ausgebildete Gruppe der in den Fig. 1 bis 3 angegebenen Schaltungen dar, während Fig. 5 die Zusammensetzung von mehreren Gruppen ersehen lässt.
In Fig. 1 sind mit der Transformatorwicklung 8 ein Kondensator 9 und ein Ventil 10 in Reihe
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zinem Ventil 12 besteht, angeschlossen. Das Ventil 12 wird wieder von einer Gruppe, die aus einem Kondensator 13 und einem Ventil 14 besteht, überbrückt, während parallel zum letztgenannten Ventil ane Gruppe angeordnet ist, die von dem Kondensator 15 und dem Ventil 16 gebildet wird.
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Der Kondensator 9 wird iiber das Ventil jf0 von der Transformatorwicklung 8 aus auf eine Spannung V aufgeladen, wenn V-der Maximalwert der in der Wicklung 8 erzeugten Spannung ist. Zwischen den
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ladet sich der Kondensator 11 bis auf eine-konstante Spannung 2 V auf. Infolgedessen entsteht auch zwischen den Punkten und B2 ein Spannungsunterschied, der zwischen 0 und 2 V schwankt und es wird der Kondensator 13 ebenfalls bis auf eine Spannung 2 V aufgeladen. Auf gleiche Weise entsteht am Kondensator jeder folgenden Gruppe die Spannung 2 V. Die Anzahl der Gruppen kann beliebig vermehrt werden.
Man kann nun zwischen dem Punkt-Al und den Punkten- A2 ; A3 usw. eine konstante Gleichspannung abnehmen, ebenso wie zwischen dem Punkte B1 und den Punkten Bs, Bg usw. Verwendet man eine gerade Anzahl n Gruppen (den Kondensator 9 und das Ventil 10 mitgerechnet), so kann von den Punkten B eine Spannung ? V abgenommen werden. Bei einer ungeraden Anzahl n Gruppen kann eine Spannung n V von dem Punkte A abgenommen werden. Man kann aber auch eine Verbindung zwischen einem der Punkte A und einem der Punkte B machen, wodurch einepulsierende Spannung entsteht, deren höchste und niedrigste Werte um 2 V auseinanderliegen.
In Fig. 2 wird von der sogenannten Greinacher-Schaltung ausgegangen. Diese wird von der Transformatorwicklung 17, den Kondensatoren 18 und 19 und den Ventilen 20 und 21 gebildet. Sowohl zwischen dem Punkte A2 und B1 als auch zwischen und Bj ist eine Kette von Ventilen und Kondensatoren geschaltet, wie sie in Fig. 1 abgebildet ist. Zwischen dem Punkt A2'. und dem Punkt A2 herrscht eine Spannung 2 V, zwischen A/ und A3 eine Spannung 4 V usw. Eine pulsierende Spannung kann auch in dieser Anordnung zwischen einem der Punkte A einerseits und einem der Punkte B anderseits abgenommen werden.
In Fig. 3 werden Ketten von Kondensatoren und Ventilen zu den beiden Seiten einer sogenannten
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und 26 gebildet werden, verbunden. Bei dieser Anordnung kann die Spannung um einen Betrag V höher werden als bei der Anordnung gemäss Fig. 2 bei gleicher Anzahl von Gruppen. Bei einer geraden Gruppenzahl kann mit der Anordnung gemäss Fig. 3 eine pulsierende Spannung (n + 1) V erzielt werden (zwischen den Punkten A3'und B3 z. B. 7 V), bei einer ungeraden Gruppenzahl n V.
In Fig. 4 bildet 27 das Ventil, das z. B. als eine gasgefüllte Glühkathodenröhre mit Oxydkathode ausgeführt ist, wie sie zum Zwecke der Gleichrichtung in Röntgenanlagen verwendet werden können. Auf der Glühkathodenseite des Ventiles ist ein Akkumulator 28 angeordnet, der zum Speisen der Glüh- kathode dient. An dem Anodenende ist mit dem Ventil ein Kondensator 29 verbunden. Die zur Befestigung dienenden Teile sind von Metallkugeln. 30 umgeben, um Sprüherseheinungen zu unterdrücken. Aus demselben Grunde sind scharfe Kanten an den Hüllen von Kondensator, Akkumulator-und Ventilrohr zu vermeiden. Der Kondensator 29 und die Batterie 28 sind mit einem Kontaktstift 5J ! bzw. 52 versehen.
Die Abmessungen sind derart gewählt, dass diese gleichen Abstand von der Achse des Ventiles haben, so dass die ganze, in der Figur dargestellte Einheit auf eine gleichartige Einheit aufgesetzt werden kann, wobei die Stifte 31 und 32 in Kontaktbüchsen 33 der folgenden Gruppe passen. Durch Zusammenfügen mehrerer solcher Einheiten, wie in Fig. 4 angegeben, kann die Einrichtung beliebig ausgedehnt werden.
Jede Gruppe wird aber für dieselbe Spannung, u. zw. die Spannung 2 V, belastet. Selbstverständlich muss dafür Sorge getragen werden, dass die Isolierung gegen Erde imstande ist, die volle aufgestaffelte Spannung auszuhalten. Die mit der Glühkathode verbundenen Stifte können, wie schematisch angedeutet, aus zwei voneinander gegen die Batteriespannung isolierten Teilen bestehen, die beim Aufsetzen der Gruppe auf eine andere von dem Aufnahmekontakt der folgenden Gruppe miteinander verbunden werden, wodurch der Heizstrom geschlossen wird.
In Fig. 5 sind die Batteriekasten kürzer als die Kondensatoren, so dass die Ventile in Zickzackform zwischen den Kondensatoren liegen. Die Ventile sind mit 34, die Kondensatoren mit 5 bezeichnet. Letztere bilden mit den metallenen Batteriekasten 36, welche jeder eine gestrichelt angegebene Heizbatterie 37 enthalten, vertikale Säulen, zwischen denen die Ventile geneigt angeordnet sind, derart, dass jeweils zwei miteinander unmittelbar verbundene Ventile gemeinsam an einen Batteriekasten angeschlossen sind. Die Säulen können beliebig verlängert werden, wie durch die gestrichelte Angabe zweier weiterer Gruppen veranschaulicht wird.
Die Anlage wird von einer zwischen den unteren Kondensator der linken Säule und den unteren Batteriekasten der rechten Säule angeschlossenen Transformatorwicklung 38 gespeist.
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