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Entladungsröhre mit einer Glühkathode und einer Menge flüssigen Materials.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Entladungsröhre mit einer Glühkathode, vorzugsweise mit einer Oxydkathode, wobei die Entladung in einem gas-oder dampfförmigen Mittel erfolgt. Wenn dieses Mittel durch Dampf, z. B. Quecksilber, gebildet wird (gegebenenfalls mit Gasen, z. B. Argon, Neon, Helium, gemischt), wird sich im allgemeinen eine Menge flüssiges Material, in vorliegendem Fall Quecksilber, auf dem Boden der Entladungsröhre befinden.
Solche Entladungsröhren werden z. B. als Gleichrichter für Wechselstrom oder als Relaisröhren verwendet.
Zur Erzielung der erforderlichen Dampfentwieklung muss das Quecksilber auf eine hinreichende Temperatur erhitzt werden, was am einfachsten dadurch erreicht wird, dass die Kathode in dessen Nähe angeordnet wird. Dies hat aber den Nachteil, dass das Quecksilber durch das von der Kathode verdampfende Material stark verunreinigt wird. Falls z. B. eine mit Bariumoxyd überzogene Glühkathode verwendet wird, so wird von der Kathode Barium abdampfen und mit dem Quecksilber eine Legierung bilden.
Nach einer gewissen Dauer wird infolgedessen der Dampfdruck bei der gegebenen Temperatur viel niedriger sein als er sein würde, wenn reines Quecksilber vorhanden wäre, so dass sich die Eigenschaften der Entladungsröhre in unerwünschter Weise ändern.
Gemäss der Erfindung wird dieser Nachteil in solcher Weise behoben, dass die Vorteile der Bauart, bei der die Kathode in unmittelbarer Nähe des Quecksilbers angeordnet ist (Kathodensehutz durch hohen Dampfdruck), beibehalten werden.
Dies wird dadurch erzielt, dass die Glühkathode in der unmittelbaren Nähe der Oberfläche des flüssigen Materials angebracht, aber durch eine mit Öffnungen versehene Wand davon getrennt ist, derart, dass der entwickelte Dampf im wesentlichen durch diese Öffnungen längs der Kathode entweicht.
Zweckmässig wird die Kathode zu diesem Zweck in einem Behälter untergebracht, dessen Seite, aus der die Entladung heraustreten soll, offen ist, wobei in den Seitenwänden Öffnungen zum Einströmen des Quecksilberdampfes angebracht sind. Oberhalb dieser Öffnungen ist der Behälter mit einem Ringmantel verbunden, der den direkten Weg von der Entladungsröhre zur Quecksilberoberfläche in der Hauptsache abschliesst. Einerseits ist somit eine vollkommene Trennung zwischen der Kathode und dem flüssigen Quecksilber erzielt und anderseits wird der Vorteil beibehalten, dass die Kathode sich unmittelbar im Quecksilberdampfstrom, also in einem Raum mit verhältnismässig hoher Quecksilberdampfdichte befindet.
Dieser Druck erhält sogar einen höheren Wert als sonst möglich ist, da annähernd der gesamte entwickelte Quecksilberdampf in einen verhältnismässig engen Raum unmittelbar um die Kathode herumfliesst. Obgleich sich die Kathode in einiger Entfernung vom Quecksilber befindet, wird bei der Kathode praktisch der gleiche Dampfdruck wie unmittelbar oberhalb der Quecksilberoberfläche bestehen. Wenn hingegen der Weg vom Quecksilber sich bereits gerade bei der Quecksilberoberfläche erweitern sollte, so würde dies auch unmittelbar eine starke Ausdehnung des Quecksilbers und eine entsprechende Verringerung der Dampfdichte herbeiführen. Ein Dampfdruck von wenigstens ungefähr 0'1 mm kann auf diese Weise im Kathodenbehälter sehr leicht erzielt werden.
Der Entladungsröhre selbst kann eine grosse Kühlfläche gegeben werden, oder zwischen dem Kathodenraum und dem Anodenraum kann ein besonderer Kondensationsraum von grösserem Durchmesser zwischengefügt werden, der durch enge Arme mit dem erstgenannten Raum in Verbindung steht.
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Bei einer praktischen Ausführungsform des Kathodenbehälters mit Ringmantel ist dieser das Quecksilber vom Entladungsraum trennende Mantel als ein Zylinder ausgebildet, der wenigstens an einer oder mehreren Stellen einen geringeren Durchmesser als die begrenzenden Teile der Wand der Entladungröhre hat, so dass das in der Entladungsröhre kondensierende Quecksilber die Möglichkeit hat, längs der Aussenseite dieses Zylinders zum Quecksilbervorrat zurückzufliessen. Der Behälter, in dem die Kathode angeordnet ist, wird dann durch eine Querwand des Zylinders gebildet.
Da die Kathode in einem Behälter angeordnet ist, kann sie der Quecksilberoberfläche mehr genähert werden als es sonst möglich wäre, so dass eine sehr wirksame Dampfentwicklung entsteht. Der Boden des Behälters kann vorteilhaft in den Quecksilbervorrat eingetaucht werden, und es kann sogar der Behälter so weit in das Quecksilber gesenkt werden, dass sich die Kathode unterhalb der Oberfläche des ausserhalb des Behälters vorhandenen Quecksilbers befindet.
Zur Erzielung einer zweckmässigen Anordnung ist bei einer Ausführungsform der Erfindung der den Kathodenbehälter enthaltende Zylinder am unteren Ende in einer tassenförmigen Vertiefung der Wand der Entladungsröhre angeordnet, die dann den Quecksilbervorrat enthält.
Zur Vermeidung baulicher Verwicklungen ist es vorteilhaft, die Zuführungsdrähte für die Kathode an einem von der Kathode abgekehrten Ende in die Wand der Entladungsröhre einzuschmelzen. Hiedurch erübrigt sich die isolierte Durchführung der Zuführungsdrähte durch den Quecksilbervorrat. und durch die Wände des Kathodenbehälters.
Der Kathodenbehälter kann an den Zuführungsdrähten der Glühkathode befestigt werden. Diese Zuführungsdrähte werden ziemlich lang ausfallen, aber um trotzdem eine feste Anordnung zu erhalten, kann man die tassenförmige, den Qeucksilbervorrat enthaltende Vertiefung dazu benutzen, um an der
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beschränkt.
In der Zeichnung sind einige Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt. Fig. 1 ist ein schematischer Schnitt durch das untere Ende einer Entladungsröhre mit einem darin angeordneten Kathodenbehälter. Fig. 2 zeigt eine vollständige Entladungsröhre, u. zw. eine Gleichrichterröhre, den unteren Teil im Schnitt, mit einer geänderten Ausführungsform des Kathodenbehälters. Fig. 1 dient zur Erläuterung des Erfindungsgedankens.
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eine Kathode 3 angeordnet ist. Die Kathode wird von einem Behälter 4 umschlossen, der auf der oberen Seite, die der nicht dargestellten Anode zugekehrt ist, offen ist.
An dem Behälter ist ein Ringmantel 5 festgeschweisst, der die Quecksilberoberfläche vom Entladungsraum trennt, aber einige Öffnungen 6
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silber kann nur durch diese Öffnungen 10 entweichen, und der gesamte entwickelte Dampf wird somit in den Raum um die Kathode herum eingeführt, so dass dort ein verhältnismässig hoher Dampfdruck entsteht, der der Kathode, die sonst durch Verdampfung und durch Aufprallen von Ionen aus der Entladung schneller verbraucht werden könnte, eine längere Erhaltung und Lebensdauer sichert. Zwischen der Wand
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fliessen kann.
In Fig. 2 sind die der Fig. 1 entsprechenden Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Die Kathode 3 befindet sich hier in einem Behälter 4, dessen Boden 11 in das Quecksilber eingetaucht ist, so dass eine sehr starke Erhitzung des Quecksilbers stattfinden muss. Die sich an den Kathodenbehälter anschliessende Wand 6 ist hier zylindrisch ausgebildet, während trotzdem praktisch die ganze Oberfläche des Quecksilbervorrats 2 vom Entladungsraum getrennt ist, da der Zylinder in einer tassenförmigen Vertiefung 12 steht, die das Quecksilber enthält.
Der Behälter 4 ist an der oberen Seite mit einer Verlängerung 13 ausgestattet, welche das Quecksilber noch weiter vor von der Kathode zerstäubendem oder verdampfendem Material schützt und ausserdem die Steigerung des Dampfdruckes in der Nähe der
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Die Zuführungsdrähte 7 und 8 der Kathode sind von Steatitrohrchen. M umgeben und am gegen- überliegenden Ende 15 der Entladungsröhre eingeschmolzen. Um die Zuführungsdrähte in der richtigen
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umschliessen. Der Körper, von dem der Kathodenbehälter 4 einen Teil bildet, ist mittels der Stütz- drähte 18 gleichfalls an den Steatitröhrehen 14 befestigt.
Seitliche Verstellungen der Kathode werden dadurch vermieden, dass der damit verbundene Zylinder 6 in seiner Bewegung durch die Wände der tassenförmigen Vertiefung 12 begrenzt ist.
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Zur richtigen Zentrierung dienen die Rollen 19, die drehbar auf Stützdrähtchen angeordnet sind, die am unteren Ende des Zylinders 6 festgeschweisst sind.
Der Draht 16 ist an die Verlängerung 13 des Kathodenbehälters 4 geschweisst, so dass es möglich ist, bei Isolierung dieses Drahtes gegenüber den Kathodenzuführungsleitern an diesen Behälter ein bestimmtes Potential anzulegen. Der Draht 16 ist nämlich mit einem Zuführungsdraht 20 verbunden, der mittels einer Einschmelzung 21 durch die Wand der Entladungsröhre 1 hindurchgeführt ist. Man kann z. B. ein Potential anlegen, das höher als das Kathodenpotential ist und auf diese Weise den Behälter als Zündelektrode zur Einleitung der Hauptentladung benutzen.
Die Entladungsröhre 1 hat drei Arme, von denen in der Zeichnung nur zwei sichtbar sind. In jedem Arm ist eine Anode 22 angeordnet. Die Poldrähte dieser Anoden sind von Steatitröhrehen 23 umgeben. Zum weiteren Schutz der Stelle, an welcher der Zuführungsdraht und das Steatitröhrehen mit der Anode verbunden sind, ist das hintere Ende jeder Anode von einem aus Metallgaze bestehenden Zylinder 24 umgeben, so dass die Wärme leicht ausgestrahlt werden kann und trotzdem der Zylinder 24 wie ein Schirm gegen Rückentladungen wirkt.
Sämtliche Metallteile in der Entladungsröhre, die mit Quecksilber in Berührung kommen können, bestehen zweckmässig aus einem Material, das vom Quecksilber nicht angegriffen wird, z. B. Eisen oder Chromeisen. Statt dessen können auch Metallteile, z. B. aus Kupfer oder Zink, Anwendung finden, die dann aber vorzugsweise mit einer Schutzbekleidung, z. B. einer Chromschicht, ausgestattet werden.
Als Einschmelzungen für die Anoden-und Kathodenzuführungsdrähte sind Chromeisenscheiben verwendet, deren Ränder an das Glas der Entladungsröhre angeschmolzen sind.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Entladungsröhre mit einer Glühkathode, vorzugsweise einer Oxydkathode und einer Menge flüssigen Materials, dessen Dampf (z. B. Quecksilberdampf), ein Mittel bildet, in dem die Entladung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Glühkathode in der unmittelbaren Nähe der Oberfläche des flüssigen Materials angeordnet ist, aber davon durch eine mit Öffnungen versehene Wand getrennt ist, derart, dass der entwickelte Dampf im wesentlichen durch diese Öffnungen längs der Kathode entweicht.