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Elektrische Entladungsröhre.
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Entladungsröhre, die nebst Gas auch Dampf eines verhältnismässig schwerflüchtigen Metalls enthält. Um diesen Dampf einen hinreichend hohen Druck annehmen zu lassen, so dass er intensiv an der Lichtausstrahlung beteiligt ist, muss die Entladungsröhre auf eine verhältnismässig hohe Temperatur gebracht werden, was im allgemeinen dadurch erleichtert wird, dass die Röhre von einem evakuierten Mantel umgeben wird, der eine gute Wärmeisolierung bildet. Der Dampfdruck in der Röhre wird im allgemeinen durch die niedrigste im Raum, in dem sich der Dampf befindet, herrschende Temperatur bedingt. Beim Betriebe der Entladungsröhre setzt sich der Überschuss an verdampfbarem Metall auf dieser kältesten Stelle ab.
Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung einer solchen Entladungsröhre, durch welche die nützliehe Lebensdauer und die Nutzwirkung der Röhre gesteigert werden.
Es ist bekannt in der Nähe der kältesten Stelle des Entladungsraumes, an der das verdampfte Metall kondensiert, eine Hitzequelle anzuordnen, die das Metall wieder verdampfen lässt.
Erfindungsgemäss wird die Anode als Hitzequelle ausgebildet und derart bemessen, dass ihre Temperatur beträchtlich steigt, falls die Brennspannung der Entladung zunimmt. weil der Dampfdruck unterhalb eines bestimmten Wertes sinkt. Gleichzeitig können besondere Massnahmen getroffen werden, um die Hitze von dieser Anode zu dem verdampfbaren Metall überzuführen. Zu diesem Zweck kann vorteilhaft ein sich bis an das verdampfbare Metall erstreckendes wärmeleitendes Organ an der Anode befestigt werden. Die Anode selbst wird zweckmässig aus Draht, z. B. einem Drahtring aus hochschmelzendem Metall, z. B. Wolfram, hergestellt.
Wenn der Druck des Metalldampfes in unzulässigem Masse abnimmt, so steigt die Spannung zwischen den Elektroden und es wird die Anode durch das stärkere Elektronenbombardement auf eine höhere Temperatur erhitzt. Von der stärker erhitzten Anode wird dann Wärme zu dem verdampfbaren Metall abgeführt, wodurch es erhitzt wird und verdampft, so dass der Dampfdruck in der Röhre wieder erhöht wird.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt.
In Fig. 1 ist mit 1 eine elektrische Entladungsröhre bezeichnet, die zur Lichtaussendung bestimmt ist. Diese Röhre ist durch den Schirm 2 in zwei Teile geteilt, und die Entladung erfolgt in einem derselben.
Dieser Entladungsraum enthält eine Glühkathode 3, eine Anode 4 und eine Anode 5. Die erstgenannte Anode besteht aus einem Metallring und befindet sieh nahe dem Schirm 2. Die Anode 5 ist aus einem dünnen in Form eines Ringes gekrümmten Wolframdraht hergestellt. Dieser Draht hat z. B. eine Dicke von 0'75 mm. An der Anode 5 ist ein drahtförmiges Organ 6 befestigt, das sich bis in das Ende des Entladungsraumes erstreckt. Dieses Ende ist einigermassen ausgestülpt, so dass ein kleiner Behälter 7 gebildet ist. Die Anode 5 und das Organ 6 sind aus einem einzigen Draht hergestellt, wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist, in der die Anode und das genannte Organ schaubildlich dargestellt sind.
Die Stromzuführungsdrähte 8 der Elektroden bestehen aus Nickel und sind von isolierenden, z. B. aus Magnesiumoxyd bestehenden Röhrchen 9 umgeben. Lange enge Öffnungen zwischen diesen Röhrchen und den Stromzuführungsdrähten bilden eine Verbindung zwischen dem Entladungsraum und dem von diesem Raum abgeschlossenen Teil der Entladungsröhre, wodurch es möglich ist, die beiden Räume gleichzeitig zu evakuieren, wobei trotzdem der in den Entladungsraum eingeführte Metalldampf praktisch nicht in den ändern Röhrenteil hineindringen kann, Die Sehweissstelle zwischen dem Wolfram-
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draht, aus dem die Anode 5 besteht, und dem Stromzuführungsdraht dieser Elektrode befindet sich in dem diesen Draht umgebenden Isolierröhrchen, wodurch diese Schweissstelle vor der Entladung geschützt ist.
Die Entladungsröhre enthält eine Menge Gas, z. B. Neon, unter einem Druck von einigen Millimetern. In dem Entladungsraum sind ferner ein oder mehrere verhältnismässig schwerflüchtige Metalle untergebracht, d. h. Metalle, deren Dampfdruck bei 200 C nur einen Bruchteil eines Millimeters beträgt.
Solche Metalle sind z. B. Natrium, Cadmium, Thallium, Magnesium, Kalium, Lithium deren Dampf zur Erhöhung der Lichtemission benutzt wird. Die dargestellte Entladungsröhre enthält z. B.
Natriumdampf.
Die Stromzuführungsdrähte der beiden Anoden sind miteinander verbunden, so dass gleichzeitig Bogenentladungen zwischen der Glühkathode. 3 und jeder der Anoden 4 und 5 erfolgen. Beim Wechsel- strombetrieb wird diese Anodenverbindung zweckmässig nicht bewirkt, so dass die Röhre in Gleichrichterschaltung betrieben werden kann.
Die Röhre 1 ist von der doppelwandigen Hülle 10 umgeben und der Raum zwischen den Wänden dieser Hülle ist evakuiert, so dass ein wärmeisolierender Mantel rings um die Röhre gebildet ist. Die
Röhre und die Hülle sind beide an der Armatur 11 befestigt, während der Asbestring 12 zwischen der
Röhre und der Hülle angeordnet ist.
Die Entladungsröhre und die Hülle sind derart bemessen, dass sich beim Betrieb die kälteste Stelle des Entladungsraumes am Unterende der Entladungsröhre befindet. Bei der dargestellten Entladungs- röhre ist zu diesem Zweck die Ausstülpung 7 gebildet, und weiters die Entfernung zwischen der Anode 4 und dem Schirm 2 verhältnismässig gering gehalten. Infolgedessen setzt sich verdampfbares Natrium im Behälter 7 ab.
Der Anodendraht 5 hat eine solche Dicke, dass wenn der Dampfdruck seinen Normalwert hat und auch die Spannung der zwischen der Kathode 3 und der Anode 5 erfolgenden Bogenentladung ihren
Normalwert hat, die Anode 5 nicht übermässig heiss wird, so dass dann dem Natrium im Behälter 7 ver- hältnismässig wenig Wärme durch den Draht 6 zugeführt wird.
Wird hingegen der Natriumdampfdruck zu niedrig und die Bogenspannung infolgedessen höher, so wird die Anode verhälnismässig stark erhitzt und es überträgt der Draht 6 dem Natrium verhältnis- mässig viel von der an der Anode 5 entwickelten Wärme, so dass das Natrium mehr als normal verdampft.
Die beschriebene Bauart ist nicht nur vorteilhaft, weil sie den Dampfdruck erhöht, falls er während des Betriebes sinkt, sondern sie hat ausserdem den Vorzug, dass bei der Inbetriebsetzung der Röhre die
Zeit, die zum Entwickeln des für den normalen Betrieb erforderlichen Dampfdruckes in der Röhre benötigt wird, beträchtlich verkürzt ist.
PATENT-ANSPRÜCHE : l. Elektrische Entladungsröhre mit einer Füllung aus Gas und Dampf von verhältnismässig schwer- flüchtigem Metall, und einer zur Wiederverdampfung des Metallkondensats in der Nähe der kältesten Stelle des Entladungsraumes vorgesehenen Hitzequelle, dadurch gekennzeichnet, dass die Hitzequelle durch die Anode selbst gebildet wird, welche, zweckmässig durch Verkleinerung ihres Volumens, derart bemessen ist, dass ihre Temperatur bei einer durch eine Abnahme des Dampfdruckes herbeigeführten Zunahme der Brennspannung der Entladung steigt, wobei gegebenenfalls Mittel vorgesehen sein können, um Wärme von dieser Anode zu dem verdampfbaren Metall überzuführen.
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Electric discharge tube.
The invention relates to an electrical discharge tube which, in addition to gas, also contains vapor of a relatively low-volatility metal. In order to let this vapor assume a sufficiently high pressure that it is intensively involved in the emission of light, the discharge tube must be brought to a relatively high temperature, which is generally facilitated by the fact that the tube is surrounded by an evacuated jacket, which forms good thermal insulation. The vapor pressure in the tube is generally determined by the lowest temperature prevailing in the room in which the vapor is located. When the discharge tube is in operation, the excess of vaporizable metal is deposited on this coldest point.
The invention aims to improve such a discharge tube, by means of which the useful life and efficiency of the tube are increased.
It is known to arrange a heat source in the vicinity of the coldest point of the discharge space at which the vaporized metal condenses, which allows the metal to vaporize again.
According to the invention, the anode is designed as a heat source and dimensioned in such a way that its temperature rises considerably if the operating voltage of the discharge increases. because the vapor pressure drops below a certain value. At the same time, special measures can be taken to transfer the heat from this anode to the vaporizable metal. For this purpose, a thermally conductive member extending to the vaporizable metal can advantageously be attached to the anode. The anode itself is expediently made of wire, e.g. B. a wire ring made of refractory metal, e.g. B. tungsten.
If the pressure of the metal vapor decreases to an unacceptable degree, the voltage between the electrodes increases and the anode is heated to a higher temperature by the stronger electron bombardment. From the more heated anode, heat is then dissipated to the vaporizable metal, whereby it is heated and vaporized, so that the vapor pressure in the tube is increased again.
In the drawing, two embodiments of the invention are shown for example.
In Fig. 1, 1 denotes an electrical discharge tube which is intended to emit light. This tube is divided into two parts by the screen 2 and the discharge takes place in one of them.
This discharge space contains a hot cathode 3, an anode 4 and an anode 5. The first-mentioned anode consists of a metal ring and is located near the screen 2. The anode 5 is made of a thin tungsten wire curved in the form of a ring. This wire has z. B. a thickness of 0'75 mm. A wire-shaped member 6 is attached to the anode 5 and extends into the end of the discharge space. This end is somewhat everted, so that a small container 7 is formed. The anode 5 and the organ 6 are made from a single wire, as can be seen in particular from FIG. 2, in which the anode and the said organ are shown diagrammatically.
The power supply wires 8 of the electrodes are made of nickel and are of insulating, z. B. made of magnesium oxide tube 9 surrounded. Long narrow openings between these tubes and the power supply wires form a connection between the discharge space and the part of the discharge tube that is closed off by this space, which makes it possible to evacuate the two spaces simultaneously, although the metal vapor introduced into the discharge space practically does not change into the other Can penetrate the tube part, the weld point between the tungsten
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wire, of which the anode 5 consists, and the power supply wire of this electrode is located in the insulating tube surrounding this wire, whereby this weld is protected from the discharge.
The discharge tube contains a lot of gas, e.g. B. neon, under a pressure of a few millimeters. Furthermore, one or more metals of relatively low volatility are accommodated in the discharge space; H. Metals whose vapor pressure at 200 C is only a fraction of a millimeter.
Such metals are e.g. B. sodium, cadmium, thallium, magnesium, potassium, lithium whose vapor is used to increase light emission. The discharge tube shown contains z. B.
Sodium vapor.
The power supply wires of the two anodes are connected to one another, so that at the same time arc discharges between the hot cathode. 3 and each of the anodes 4 and 5. In the case of alternating current operation, this anode connection is expediently not effected, so that the tube can be operated in a rectifier circuit.
The tube 1 is surrounded by the double-walled envelope 10 and the space between the walls of this envelope is evacuated, so that a heat-insulating jacket is formed around the tube. The
Tube and the sheath are both attached to the fitting 11, while the asbestos ring 12 between the
Tube and the sheath is arranged.
The discharge tube and the envelope are dimensioned in such a way that, during operation, the coldest point of the discharge space is at the lower end of the discharge tube. In the discharge tube shown, the protuberance 7 is formed for this purpose, and furthermore the distance between the anode 4 and the screen 2 is kept relatively small. As a result, vaporizable sodium is deposited in the container 7.
The anode wire 5 has such a thickness that when the vapor pressure is at its normal value and so is the voltage of the arc discharge between the cathode 3 and the anode 5
Has normal value, the anode 5 does not become excessively hot, so that relatively little heat is then supplied to the sodium in the container 7 through the wire 6.
If, on the other hand, the sodium vapor pressure is too low and the arc voltage is consequently higher, the anode is heated proportionally and the wire 6 transfers a relatively large amount of the heat developed at the anode 5 to the sodium, so that the sodium evaporates more than normal.
The type of construction described is not only advantageous because it increases the vapor pressure if it drops during operation, but it also has the advantage that when the tube is started up, the
The time required to develop the vapor pressure in the tube required for normal operation is considerably reduced.
PATENT CLAIMS: l. Electric discharge tube with a filling of gas and vapor of relatively poorly volatile metal, and a heat source provided for re-evaporation of the metal condensate near the coldest point of the discharge space, characterized in that the heat source is formed by the anode itself, which is expediently by Reduction of its volume, is dimensioned such that its temperature rises in the event of an increase in the operating voltage of the discharge brought about by a decrease in the vapor pressure, whereby means can optionally be provided to transfer heat from this anode to the vaporizable metal.