<Desc/Clms Page number 1>
Queeksilberkathoden-Stromriehterröhre mit abgeschirmter Hilfsentladung und zur Regelung des gerichteten Stromes dienender Zündsteueranode.
Die Erfindung betrifft eine Quecksilberkathoden-Stromrichterrohre mit einer in der Nähe des Kathodenquecksilbers innerhalb eines Schirmes angeordneten und zur Aufrechterhaltung eines Kathodenfleckes dienenden Hilfsanode und einer ausserhalb des Schirmes angeordneten, zur Regelung des Mittelwertes des gerichteten Stromes dienenden Zündsteueranode.
Es ist bekannt, eine Hilfsentladung durch einen Schirm von dem eigentlichen Entladungsraum zu trennen und das Austreten dieser Entladung aus dem Schirm und dadurch die Zündung der Hauptentladung mittels einer Hilfsanode zu bewirken. Die zu diesem Zwecke ausserhalb des Schirmes angeordnete Hilfsanode wird im geeigneten Zeitpunkt der Wechselstromperiode an eine in bezug auf die Kathode positive Spannung gelegt und bringt durch einen engen, zwischen Schirm und Quecksilberspiegel freigelassenen Spalt die Hauptentladung an dem Kathodenfleck der Hilfsentladung zur Zündung.
Diese Bauart hat den Nachteil, dass der Kathodenfleek der Hilfsentladung innerhalb des Schirmes hin und her wandert und dadurch seine Lage in bezug auf die aussengelegene Hilfsanode fortwährend ändert. Diese Unbestimmtheit der elektrostatischen Verhältnisse zwischen Hilfsanode und Kathodenfleck hat eine unregelmässige Wirkung der Steueranordnung zur Folge. Ausserdem ergeben sich grosse Schwierigkeiten hinsichtlich des engen, zwischen Schirm und Quecksilber befindlichen Spaltes. Der Quecksilberspiegel ändert nämlich infolge der wechselnden Kondensationsverhältnisse beständig seine Höhe und ein dem höchsten Quecksilberstand angepasster Spalt erreicht bei niedrigem Quecksilberstand eine derartige Weite, dass die Gefahr einer vorzeitigen Zündung der Hauptentladung entsteht.
Die von der Hilfsanode und der Hauptanode selbst ausgehenden Kraftlinien werden nämlich bereits bei den niedrigsten Anodenspannungen in das Innere des Schirmes durchgreifen, so dass eine Verzögerung des Einsetzens der Entladung nicht mehr erzielt werden kann.
Gemäss der Erfindung werden diese Nachteile dadurch behoben, dass ein Verankerungskörper innerhalb des Schirmes vorgesehen ist, dass ferner das Innere des Schirmes ausschliesslich durch eine unmittelbar über dem Quecksilber angeordnete Aussparung vom äusseren Entladungsraum aus zugänglich ist, und weiters die Zündsteueranode derart ausserhalb des Schirmes und in der Nähe der Aussparung angeordnet ist, dass die von ihr ausgehenden elektrostatischen Kraftlinien durch die Aussparung in das Innere des Schirmes durchgreifen.
Die erfindungsgemässe Bauart gewährt die Sicherheit, dass sich der Kathodenfleck der Hilfsentladung immer an derselben Stelle befindet und dass übermässige Verdampfung und Bewegung des Kathodenqueeksilbers vermieden werden. Die Erfahrung lehrt, dass sich im allgemeinen nach der Zündung ein Kathodenfleck ausserhalb des Schirmes befindet, so dass die Steuerung als eine Zündsteuerung aufzufassen ist, bei welcher der schon innerhalb des Schirmes vorhandene Kathodenfleck die Bedingungen dafür schafft, dass sich der Kathodenfleck der Hauptentladung im gewünschten Zeitpunkt ausbilden kann.
Das Eigenartige der erfindungsgemässen Massnahme gegenüber den gebräuchlichen Gittersteuerungen besteht darin, dass man hier nicht ein Organ hat, durch das die Anode hindurchgreifen muss, um an der Hilfsentladung zu zünden, so dass die Zündung notwendigerweise von der angelegten Anodenspannung abhängig ist, sondern dass man es ausschliesslich mit einem direkten Durchgriff der Zündsteueranode an die Hilfsentladung zu tun hat, unabhängig von der augenblicklich vorhandenen Hauptanodenspannung.
<Desc/Clms Page number 2>
Es ist also eine derartige Konstruktion zu wählen, dass die Hauptanode auch bei den höchstvorkommenden Spannungen nicht imstande ist, an dem abgeschirmten Kathodenfleck zu zünden.
Die Zündsteueranode hingegen hat einen derartigen Durchgriff in das Innere des Schirmes, dass sie bei der verwendeten Steuerspannung durchaus imstande ist, eine derartige Entladung auszubilden.
Letzterer Vorgang ist von der Hauptanodenspannung vollkommen unabhängig und die Entladung wird sofort nach ihrer Ausbildung an der Steueranode von der Hauptanode übernommen, ohne dass hiebei der augenblickliche Wert der Hauptanodenspannung irgendeinen Einfluss hätte.
Gerade diese Spannungsunabhängigkeit ist eine sehr wertvolle Eigenschaft der erfindungsgemässen Zündvorrichtung, durch welche die Genauigkeit und Zuverlässigkeit des Einsatzes der Entladung gegenüber den bekannten Bauarten in hohem Masse gesteigert wird. Die Temperaturabhängigkeit der Zündvorrichtung ist gering und auch die Empfindlichkeit gegen störende elektrostatische oder elektromagnetische Beeinflussungen ist unwesentlich, während der Energieverbrauch der Hilfsentladung und der Steueranode sehr niedrig ist.
Die Wirkung des erfindungsgemässen Zündvorganges kann dadurch sicherer gestaltet werden, dass man den Ausgang des Schirmes tunnelartig überdeckt. Es ist hiedurch möglich, einen gegebenenfalls vorhandenen zu starken Durchgriff der Hauptanode in das Innere des Schirmes herabzusetzen. so dass der Forderung entsprochen wird, dass die Hauptanode auch bei der höchstvorkommenden Anodenspannung nicht imstande ist, ohne Beihilfe der Zündsteueranode zu zünden.
Es ergibt sich eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verankerungkörpers, wenn man diesen bis in den ausserhalb des Schirmes gelegenen Entladungsraum verlängert.
Bei einer derartigen Bauart wird es nämlich dem Kathodenfleck ermöglicht, bei jeder neuen Zündung an dem Verankerungskörper entlang in den äusseren Entladungsraum hinauszugleiten, wohingegen das Austreten des Kathodenfleckes ohne diese Massnahme mehr oder weniger ruckartig durch Abreissen von dem innen gelegenen Verankerungskörper vor sich gehen muss.
Bei dieser Ausbildung des Verankerungskörpers ergibt sich ein günstiger Aufbau, wenn man den Körper als Seitenwand für die tunnelartige Überdeckung verwendet.
Besonders bei sehr hohen Anodenspannungen kann es sich empfehlen, den Durchgriff der Hauptanode zur Hilfsentladung noch weiter zu verringern, ohne dabei den Durchgriff der Steueranode mit zu beeinflussen. Zu diesem Zwecke kann im Anschluss an die tunnelartige Überdeckung ein zweiter, die Zündsteueranode umgebender Schirm vorgesehen werden, der ebenfalls mit einer unmittelbar über dem Queeksilberspiegel angeordneten Aussparung versehen ist, u. zw. derart, dass die Verbindung zwischen dem die Hilfsanode enthaltenden Raum und dem aussen gelegenen Entladungsraum aus- schliesslich durch den die Steueranode enthaltenden Schirm führt. Auf diese Weise bleibt der Einfluss der Steueranode ungeändert, während der Durchgriff der Hauptanode noch weiter herabgesetzt wird.
Bei geeigneter Gestaltung der in dem Schirm vorgesehenen Aussparung entfallen ebenfalls die durch Schwankungen des Queeksilberpegels verursachten Schwierigkeiten, da es leichter ist, eine schmale und hohe Öffnung bei gleicher Schwankung des Pegels innerhalb gewisser Oberflächengrenzen zu halten als einen niedrigen und langgestreckten Spalt. Es empfiehlt sich deshalb, die Höhenabmessung des Schirmausganges grösser als seine Querabmessung zu wählen.
Die Rückzündsicherheit der Stromrichterröhre kann zweckmässigerweise dadurch erhöht werden, dass man der Zündsteueranode während der Sperrphase ein die Zündung der Entladung in der Sperrrichtung erschwerende Potential erteilt. Hiezu empfiehlt es sich, die Zündsteueranode an ein in bezug auf die Kathode negatives Potential zu legen.
Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispieles näher erläutert.
In Fig. 1 ist eine Gleichrichterschaltung mit einer erfindungsgemässen Quecksilberkathoden- Stromrichterröhre schematisch dargestellt.
In Fig. 2 und 3 werden ein waagrechter und ein senkrechter Schnitt aus der Röhre von Fig. 1 gegeben.
Die verwendete Röhre weist ein aus einem Glasteil und einem Metallteil 2 zusammengesetztes Entladungsgefäss auf. In dem als Kathodengefäss dienenden und mit einem Wasserkühlmantel 3 ver-
EMI2.1
körper 5, z. B. aus Nickel, mit gutem Wärmekontakt auf dem Boden des Kathodengefässes, z. B. durch Hartlötung, befestigt ist. Mit dem Verankerungskörper 5 ist ein Schirm aus Metall, z. B. Molybdän, oder aus hitzebeständigem Isolierstoff, z. B. Steatit, baulich verbunden, der aus zwei getrennten Teilen 6 und 7 besteht, welche durch einen tunnelartigen Teil 8 miteinander verbunden sind. Eine Seitenwand des tunnelartigen Teiles 8 wird von der gekrümmten Innenfläche des Verankerungskörpers 5 gebildet.
Das Innere des Schirmes 6-7-8 ist durch seine in das Kathodenquecksilber 4 eintauchenden Seitenwände und die beiden Deckstücke 9 und 10 allseitig von dem Entladungsraum abgeschlossen. Lediglich bei 11 befindet sich eine bis in das Kathodenqueeksilber herabreichende Öffnung, durch welche eine Entladung aus dem Inneren des Schirmes heraustreten kann.
In dem Teil 6 befindet sich eine Hilfsanode 12, in dem Teil 7 eine Zündsteueranode 13. Es ist aus den Abbildungen ersichtlich, dass die Höhenabmessung des von dem tunnelartigen Teil 8 und der
<Desc/Clms Page number 3>
Quecksilberoberfläche umgrenzten Durchganges grösser ist als seine Querabmessung. Es wird dadurch erreicht, dass Schwankungen des Quecksilberpegels den Durchgangsquerschnitt nur wenig beeinflussen.
EMI3.1
der seinerseits mittels einer Schraubenfeder 16 an einem feststehenden Eisenkörper 17 aufgehängt ist. Der Eisenkörper 17 ist am oberen Ende des Ansatzes 18 des Entladungsgefässes mittels eines Chrom- eisenplättchens 19 eingeschmolzen und vakuumdicht ausgeführt.
Der Elektrodenträger 14 kann in einem Isolierrohr 20 auf und ab gleiten und die Hilfsanode 12 mitsamt dem Elektrodenträger 14 und
EMI3.2
werden, so dass die Hilfsanode das Kathodenquecksilber verlässt und eine Hilfsentladung einleitet, welche über den-Vorwiderstand 22 und den Schalter 23 aus einer Gleichstromquelle 24 von ungefähr 70 Volt mit einem Gleichstrom von ungefähr 2 Amp. gespeist werden kann.
Die Zündsteueranode 13 ist mittels eines Elektrodenträgers 25 mit Isolierröhrehen 26 fest in der Röhre angeordnet, u. zw. ist der Elektrodenträger 25 mittels des Chromeisenplättehens 27 am oberen Ende des Ansatzes 28 des Entladungsgefässes eingeschmolzen und vakuumdicht ausgeführt.
Ferner befindet sich im oberen Teil des Entladungsgefässes eine aus Graphit hergestellte Hauptanode 29, welche koaxial zum Gefäss an einem Anodenträger 30 befestigt ist. Dieser Anodenträger ist von einer Isolierhülle 31 umgeben und mittels eines Chromeisenplättehens 32 am oberen Ansatze 33 des Entladungsgefässes eingeschmolzen und vakuumdicht herausgeführt. Die Hauptanode 29 ist von einem zylindrischen und an der Oberseite geschlossenen Metallschirm 34 umgeben, der verhüten soll, dass der Kathodenfleek, wenn er sich vom Verankerungskörper 5 lösen sollte, an der Seitenwand des Kathodengefässes emporklettert und die Verschmelzung 35 des Glasteiles 1 und des Metallteiles 2 der
EMI3.3
Die Hauptanode 29 ist über einen als Ohmschen Widerstand dargestellten Belastungskreis 36 mit dem Wechselstromnetz 37 verbunden, das mit seinem andern Pol 38 mit dem Kathodengefäss der
Röhre in Verbindung steht.
Ein von einem Synchronmotor 39 angetriebener rotierender Kontaktgeber 40 mit festen Kon- takten 41 verbindet die Zündsteueranode 13 periodisch mit einer der Gleichstromquelle 24 über den
Spannungsteiler 42 entnommenen und in bezug auf die Kathode positiven Spannung.
Die Vorrichtung arbeitet folgendermassen :
Nach dem Einlegen des Schalters 23 fliesst im Kreis der Hilfsanode 12 ein die Elektromagnetspule 21 erregender Gleichstrom, so dass die Hilfsanode 12 angehoben und zwischen dieser und dem
Kathodenquecksilber 4 eine dauernd übergehende Hilfsentladung eingeleitet wird. Solange jetzt der
Zündsteueranode 13 keine Spannung zugeführt wird, kann die Entladung nicht auf die Hauptanode 29 übergehen, da der Durchgriff derselben bis in das Innere des Schirmteiles 6 dazu nicht hinreicht. Erst wenn man den Kontaktgeber 40 in Betrieb setzt, wird zwischen der Zündsteueranode 13 und der dauernd innerhalb des Schirmes vorhandenen Hilfsentladung eine sich bis in den Schirmteil 7 erstreckende neue Entladung eingeleitet, welche die Bildung des Hauptkathodenfleckes ausserhalb des die Hilfsanode 12 umhüllenden Schirmteiles herbeiführt.
Eine Einstellung des Mittelwertes des gleichgerichteten Stromes kann bequem durch Änderung der Winkelstellung der festen Kontakte 41 des Kontaktgebers 40 erzielt werden. Die Auswirkung dieser Einstellung ist derjenigen eines Steuergitter gleichwertig, sie ist jedoch nicht mit der das letztere kennzeichnenden Spannungsabhängigkeit behaftet.
Besonders vorteilhaft wirkt sich die erfindungsgemässe Zündvorrichtung aus, wenn sie in einer einphasigen Stromrichterröhre verwendet wird, da die dauernde Ionisierung der Gasfüllung durch die Hilfsentladung auf das Innere des Schirmes 6 beschränkt bleibt, so dass die Rückzündsicherheit diejenige einer einphasigen Rohre mit offenliegender Hilfsentladung und einem der gebräuchlichen Steuergitter in erheblichem Masse übertrifft.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Quecksilberkathoden-Stromrichterrohre mit einer in der Nähe des Kathodenquecksilbers innerhalb eines Schirmes angeordneten und zur Aufreehterhaltung eines Kathodenfleckes dienenden Hilfsanode und einer ausserhalb des Schirmes angeordneten, zur Regelung des Mittelwertes des gerichteten Stromes dienenden Zündsteueranode, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verankerungskörper innerhalb des Schirmes vorgesehen ist, dass das Innere des Schirmes ausschliesslich durch eine unmittelbar über dem Quecksilberspiegel angeordnete Aussparung von dem äusseren Entladungsraum aus zugänglich ist und dass die Zündsteueranode derart ausserhalb des Schirmes und in der Nähe der Aussparung angeordnet ist, dass die von ihr ausgehenden elektrostatischen Kraftlinien durch diese in das Innere des Schirmes durchgreifen.