AT157063B - Elektrisches Entladungsgefäß mit Gasfüllung und mindestens zwei Steuerelektroden. - Google Patents

Elektrisches Entladungsgefäß mit Gasfüllung und mindestens zwei Steuerelektroden.

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AT157063B
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Austria
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control
grid
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Werner Dr Jacobi
Heinrich Dr Phil Kniepkamp
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Siemens Ag
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  Elektrisches Entladungsgefäss mit Gasfüllung und mindestens zwei Steuerelektroden. 



   Es ist bekannt, die Leistung eines Wechselstromkreises mit Hilfe steuerbarer Entladungsgefässe mit Gas-oder Dampffüllung zu regeln. Die Regelung geschieht dabei meist in der Weise, dass man den Zeitpunkt der Zündung der Entladung in der positiven Halbwelle einer am Entladungsgefäss liegenden Wechselspannung verändert. Diese Veränderung geschieht meist mit Hilfe einer am Gitter liegenden Wechselspannung, deren Grösse oder Phasenlage willkürlich verändert werden kann. Zur Erreichung grosser Steuergenauigkeiten ist es zweckmässig, mit verhältnismässig grossen Gitterspannungen zu arbeiten, weil dann der Durchgang der Gitterspannung durch den für die Zündung des Entladunggefässes notwendigen Wert zeitlich genau definiert ist. Es ist ferner bekannt, Dampfentladungsgefässe mit mehr als einem Steuergitter auszurüsten.

   In diesem Falle hängt die Zündung des Entladungsgefässes von der Summe der Wirkungen der beiden Gitter ab. Es kann dabei vorkommen, dass die Entladung noch nicht gezündet wird, obwohl das eine Gitter stark positive Spannungen aufweist, weil das andere Gitter noch stark negativ ist und so die Wirkung des ersten Gitters ganz oder teilweise aufhebt. Ein solcher Fall kann beispielsweise auftreten, wenn man den Zündzeitpunkt des Entladungsgefässes bei Verwendung zweier Steuergitter dadurch regelt, dass man den Steuerelektroden phasenverschobene,   z.   B. um 900 verschobene Spannungen aufdrückt und die Grösse dieser Spannungen verändert. Auf diese Weise kann man erreichen, dass das resultierende für die Zündung der Entladung massgebende elektrische Feld der beiden Steuergitter seine Phasenlage ändert. 



   Bei Gasentladungsgefässen mit mehreren Steuergitter, bei welchen, wie oben erwähnt, vor der
Zündung des Entladungsgefässes eine Steuerelektrode ein stark positives Potential annehmen kann, besteht die Gefahr, dass zu diesem positiven Steuergitter störende Ströme übergehen, die sogar zu einem vorzeitigen Einsatz einer Entladung führen können. Durch die erfindungsgemässe Konstruktion eines Dampfentladungsgefässes lässt sich diese störende Erscheinung vermeiden. 



   Gemäss der Erfindung werden die Steuerelektroden, von welchen wenigstens eine vor dem Durchbruch der Entladung ein positives Potential aufweisen kann, und das Feld vor der Kathode durch eine zweite auf negativem Potential befindliche Elektrode unterhalb des Zündpotentials gehalten wird, derart angeordnet und ausgebildet, dass die Steuerelektroden den Kraftlinien, die zwischen der Kathode und der Anode oder dem Anodensystem verlaufen, so viel Raum geben, dass der Einfluss der Anode auf das Potential unmittelbar vor der Kathode grösser ist als der Einfluss jeder einzelnen der Steuerelektroden. 



   Der   Ausdruck "Einfluss" wird   dabei im Sinne des Aufsatzes von Schottky im "Archiv für Elektrotechnik", 1920, VIII. Band, S.   12-20 "Über Hochvakuumverstärker,   II.   Teil"verstanden.   



  Die Bedeutung des   Ausdruckes,, Einfluss" geht   insbesondere aus der Gleichung 17 auf Seite 15 dieses Aufsatzes hervor. Diese Gleichung gibt das Effektiv-Potential an, welche für die Elektronenemission von der Kathode massgebend ist, u. zw. in Form einer Summe der Einzelpotentiale jeder der Elektroden. 



  Jedes Einzelpotential wird dabei mit einem Koeffizienten multipliziert, welcher allein von den geometrischen Eigenschaften der Elektroden abhängt. Dieser Koeffizient ist von Sehottky   mit "Ein-     fluss" bezeichnet worden.   

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   In vielen Fällen ergibt es sieh bei der Steuerung von Entladungsgefässen mit mehreren Steuer- elektroden, dass vor dem Durchbruch der Hauptentladung die Steuerelektroden ihr Potential wechseln, d. h. wechselweise positives und darauf folgend negatives Potential oder umgekehrt annehmen können. 



  Für diese Fälle ist es selbstverständlich, dass man die Konstruktion so wählt, dass die vorhandenen
Steuerelektroden untereinander völlig gleichberechtigt in bezug auf die Steuerwirkung auf die Kathode sind. Nach wie vor muss dabei der Grundsatz erhalten bleiben, dass jede einzelne dieser Elektroden einen geringeren Einfluss auf die kritische Steuerebene vor der Kathode besitzt als die Anode. Der Einfluss der Summe aller Steuerelektroden auf die Kathode kann jedoch erheblich grösser als der Einfluss der Anode sein. Die angegebenen Gedankengänge werden im folgenden an Hand von fünf Ausführungbeispielen erläutert, welche   Entladungsgefässe   mit gleichberechtigten Steuerelektroden zeigen. 



   Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 1 dargestellt, in der der Querschnitt durch ein   Gasentladungsgefäss gezeichnet   ist. Innerhalb des Entladungsgefässes 1 ist eine durch die gestrichelte Linie 2 angedeutete Kathode angeordnet. Das eine der beiden Steuergitter besteht aus einem Halter 3, an dem die Gitterstäbe 4 leitend befestigt sind, während das andere Gitter aus einem Halter 5 besteht, der die Gitterstäbe 6 trägt. Zwischen den Stabpaaren sind aber so grosse Öffnungen freigelassen, dass die Kraftlinien der über der Gitterebene angeordneten Anode genügend Raum haben, so dass das Potential der Anode auf das Potential unmittelbar vor der Kathode einen grösseren Einfluss hat als das Potential des Gitters 3,4 oder des Gitters   5,   6.

   Unter Umständen kann es auch vorteilhaft sein, wenn der Einfluss der Anode grösser ist als der Einfluss beider Gitter zusammen. Trotzdem ermöglichen die Gitter ein Sperren der Entladung, wenn man nur genügend hohes Steuerpotential an die Gitter anlegt. 



   Ein zweites   Ausführungsbeispiel   ist in Fig. 2 dargestellt. Im Entladungsgefäss 11 ist die Glühkathode 12 und die Anode 13 angeordnet. Das eine der beiden Steuergitter besteht aus einem metallenen Ring 14, der die Anodenstäbe 15 trägt, das andere Steuergitter aus einem metallenen Ring 16, der die Anodenstäbe 17 trägt. Sämtliche Anodenstäbe liegen als Erzeugende auf einem Zylindermantel, der die Entladungsbahn zwischen Kathode und Anode umschliesst. Die Anordnung hat gegenüber Fig. 1 den Vorteil, dass die Gitterelemente sämtlich ausserhalb der Entladungsbahn liegen und infolgedessen weniger unter der Hitze des Lichtbogens und dem Bombardement der Ionen leiden.

   Die aussen um die Entladungsbahn herumgelegten Steuergitter überlassen den Kraftlinien zwischen Kathode und Anode unter allen Umständen so viel Raum, dass der Einfluss der Anode grösser bleibt als der Einfluss auch nur eines der beiden Steuergitter, u. zw. auch dann, wenn sämtliche Gitterstäbe in engem Abstand dicht nebeneinander angeordnet sind. 



   Man kann auch, wenn ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 zeigt, die beiden Gitter schraubenlinienförmig auf dem Mantel eines Zylinders anordnen, etwa nach Art einer mehrgängigen Schraube. Das eine der beiden Steuergitter besteht aus dem sehraubenlinienförmig gewundenen Draht   21,   dem die Spannung durch den Zuführungsdraht 22 zugeführt wird, das zweite Gitter aus einem entsprechend gewundenen Draht   23,   der an den Zuführungsdraht   24   angeschlossen ist. Die ver-   schiedenen   Windungen der beiden Gitterdrähte können zusätzlich durch isolierende Halter gestützt werden, wie dies bei der Konstruktion derartiger Entladungsgefässe bekannt ist. 



   Auch bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 können je zwei Gitterstäbe in zwei ineinander gelegte Schraubenlinien aufgewunden werden, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. Auch das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 kann in dieser Form abgewandelt werden, indem je ein Stab des einen Gitters mit je einem benachbarten Stab des andern Gitters in dieser Weise ineinander gewunden wird. 



   Die beschriebenen Röhren können beispielsweise zur Steuerung von Strömen in der Weise benutzt werden, dass man den Steuerelektroden phasenverschobene, z. B. um 900 verschobene Spannungen aufdrückt und die Grösse dieser Spannungen ändert. 



   Hiebei tritt der Vorteil in Erscheinung, dass man mit verhältnismässig grossen Gitterspannungen arbeiten kann, so dass der Zündzeitpunkt möglichst scharf definiert ist. Durch die in den Fig.   1-4   dargestellten Konstruktionen werden hinsichtlich der Höhe der Anodenspannung gewisse Grenzen gesetzt, weil mit wachsender Anodenspannung die erforderliche Steuerspannung an den Steuergitter ebenfalls wächst, u. zw. über den Betrag hinaus, den man aus   steuerteehnisehen     Gründen   nur aufbringen möchte. 



  Gemäss der weiteren Erfindung kann man diese Schwierigkeiten beseitigen, wenn man an Stelle der in den Fig.   1-4   dargestellten Anode ein Anodensystem verwendet, welches aus der Anode und einer oder mehreren weiteren Elektroden, insbesondere einem oder mehreren die Anode umhüllenden Gitter, besteht. Die Anordnung wird dabei so getroffen, dass der Einfluss des gesamten Anodensystems auf das Potential vor der Kathode derart gewählt ist, dass er grösser ist als der entsprechende Einfluss der einzelnen Steuerelektroden.

   Man hat es nunmehr in der Hand, durch geeignete Wahl der Spannungen der vor der Anode liegenden Elektroden bzw. durch Wahl der Maschenweite der vor der Anode liegenden Gitter die Wirkung der Anodenspannung auf das Potential vor der Kathode beliebig zu verkleinern, so dass man in der Lage ist, hohe Anodenspannungen anzuwenden, ohne dass man die Spannung an dem Steuergitter in aus wirtschaftlichen Gründen unzulässiger Weise zu erhöhen braucht. Ein Aus- 
 EMI2.1 
 

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 Steuerelektroden. 34 ist die Anode,   35   ein die Anode umgebendes   Absehirmgitter,   welches beispielsweise auf Kathodenpotential oder einem gegenüber der Kathode mehr oder weniger positiven oder negativen Potential gehalten werden kann. Dieses Potential kann auch ein Wechselpotential sein. 



  An Stelle einer vor der Anode liegenden Elektrode können auch mehrere in an sich bekannter Weise angeordnete Elektroden treten. Der Einfluss des aus der Anode 34 und dem Gitter 35 bestehenden Anodensystems setzt sich zusammen aus dem Einfluss des Gitters 35 und dem Einfluss, den die Anode durch die Maschen des Gitters hindurch ausübt. Die Summe dieser Einflüsse wird gemäss der Erfindung derart gewählt, dass er grösser ist als der entsprechende Einfluss des Potentials jeder einzelnen der Steuerelektroden 32 und 33 auf das Potential unmittelbar vor der Kathode. 



   PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektrisches Entladungsgefäss mit Gasfüllung und mindestens zwei Steuerelektroden, von welchen wenigstens die eine vor dem Durchbruch der Entladung ein positives Potential aufweisen kann und das Feld vor der Kathode durch eine zweite auf negativem Potential befindliehe Elektrode unterhalb des Zündpotentials gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektroden den Kraftlinien, die zwischen der Kathode (2, 12, 31) und der Anode   (1, 3)   oder dem Anodensystem (34, 35) verlaufen, so viel Raum geben, dass der Einfluss der Anode auf das Potential unmittelbar vor der Kathode grösser ist als der Einfluss jeder einzelnen der Steuerelektroden (Fig. 1-5).

Claims (1)

  1. 2. Elektrisches Entladungsgefäss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuergitter (4, 6, 15, 17, 21, 23) untereinander so gleichartig gebaut sind, dass der Einfluss ihres Potentials auf das Potential unmittelbar vor der Kathode praktisch gleich gross ist (Fig. 1-5).
    3. Elektrisches Entladungsgefäss nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuergitter (4, 6, 21, 23) in der Ionenbahn zwischen Kathode (2) und Anode derart angeordnet sind, dass je ein Stab (5) je eines Gitters dicht neben dem Stab (6) eines andern Steuergitters liegt, dass zwischen den so entstehenden Gruppen von Stäben der verschiedenen Gitter aber so viel Raum bleibt, dass der Einfluss der Anode grösser ist als der Einfluss eines Gitters (Fig. 1 und 2).
    4. Elektrisches Entladungsgefäss nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuergitter (21, 23) aus Drähten bestehen, die schraubenlinienförmig, ähnlich wie bei einer mehrgängigen Schraube, aussen um den Ionenpfad zwischen Anode und Kathode herumgewickelt sind (Fig. 3).
    5. Elektrisches Entladungsgefäss nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterstäbe (15, 17) wie die Erzeugenden eines die Entladungsbahn umschliessenden Zylindermantels verlaufen, der von zwei metallischen Ringen (14, 16) begrenzt wird, von denen der eine die Gitterstäbe des einen Steuergitter, der andere die Gitterstäbe des andern Steuergitter trägt (Fig. 2,5).
    6. Elektrisches Entladungsgefäss nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass das Anodensystem (34, 35) aus der Anode (34) und ein oder mehreren z. B. auf Kathodenpotential gehaltenen Schutzgittern (35) besteht (Fig. 5). EMI3.1
AT157063D 1936-04-30 1937-04-26 Elektrisches Entladungsgefäß mit Gasfüllung und mindestens zwei Steuerelektroden. AT157063B (de)

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