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Die Erfindung betrifft eine Verbesserung und weitere Ausbildung einer einphasigen Quecksilber- dampfgleichrichterröhre gemäss Patent Nr. 150227 mit einem aus Metall und mit diesem vakuumdicht verschmolzenen Glasteilen bestehenden Entladungsgefäss, in dessen aus Metall bestehendem und gegebenenfalls künstlich gekühltem unteren Teil sich das Kathodenquecksilber und über diesem letzteren parallel zur Achse des Gefässes eine Anode befindet.
Bei den Ausführungsbeispielen des Stammpatentes befindet sich die Hauptanode in verhältnismässig geringer Höhe über der Quecksilberkathode, um eine kompakte Bauart zu erzielen. Infolge dieser gedrängten Anordnung ergibt sich eine erhöhte Rückzündungsgefahr, da das durch die Wirkung des Kathodenfleckes von der Quecksilberoberfläche aus hochspritzende flüssige Quecksilber und der stark verdichtete, am Kathodenfleck gebildete Quecksilberdampf leicht die Anode treffen können. Überdies haben Rückzündungen bei einem aus Glas und Metall bestehenden Entladungsgefäss viel schlimmere Folgen als bei einem Ganzmetallgefäss.
Es ist das Ziel der Erfindung, die Bauart nach dem Stammpatent noch gedrängter zu gestalten und gleichzeitig die Sicherheit gegen Rückzündungen zu erhöhen. Dies wird dadurch erreicht, dass die Trennung der einerseits die Verschmelzungen und anderseits den Entladungsraum enthaltenden
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metallenen Unterteiles der Röhre gelegenen Spalt erfolgt. Gegebenenfalls kann dieser Spalt auch den zur Trennung dienenden Schirm enthalten. Ferner wird der Oberteil der Röhre zum grössten Teil aus Glas ausgeführt und in seinem Durchmesser ungefähr dem künstlich gekühlten metallischen Unterteil angepasst, wobei die Kondensation des Quecksilberdampfes praktisch ausschliesslich in dem metallischen Unterteil stattfindet.
Schliesslich werden innerhalb des Unterteiles zwischen Anode und Kathode symmetrisch zur Achse des Entladungsgefässes abwechselnd je ein oder mehrere zentrale und periphere Trennkörper übereinander angeordnet, so dass durch diese aus entgegengesetzten Richtungen in den Entladungsweg hineinragenden Trennwände der Entladungsweg, in der Kathoden-Anoden-Richtung gesehen, über seinen ganzen Querschnitt überlappend abgedeckt erscheint, während zwischen Anode und Kathode ein mehrfach gebogener Weg für die Entladung freigegeben ist.
Es ist zwar bekannt, zur Vermeidung von Rückzündungen die Anordnung der Elektroden bei
Quecksilberdampfgleichrichtern so zu wählen, dass zwischen Anode und Kathode keine direkte Sicht" besteht. Im vorliegenden Fall genügt es aber nicht, wie etwa in der schweizerischen Patentschrift Nr. 167934 für einen ganz aus Metall bestehenden Gleichrichter vorgeschlagen wurde, zwischen Kathode und Anode einen einzigen schirmartige Trennkörper anzuordnen, um Rückzündungen und Beschädigungen des Gefässes mit Sicherheit auszuschliessen. Dies wird vielmehr erst erreicht, wenn erfindungsgemäss mehrere (mindestens zwei) Trennkörper übereinander zwischen Kathode und Anode so angeordnet werden, dass auf je einen zentralen Trennkörper ein peripherer Trennkörper folgt.
Dabei ist unter einem "peripheren Trennkörper" ein mit der Gefässwandung verbundener oder an sie anschliessender Schirm zu verstehen, der von aussen in die Entladungsbahn hineinragt, während unter einem zentralen Trennkörper ein Schirm verstanden wird, der sich von der Achse des Entladungsgefässes radial in der Richtung nach aussen erstreckt und somit von innen in die Entladungsbahn hineinragt. Diese Trennkörper müssen entsprechend der Erfindung so ausgebildet sein, dass sie, von der wirksamen Kathodenfläche gegen die Anodenfläehe gesehen, einander über den ganzen Querschnitt
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überlappend abdecken, so dass zwischen Anode und Kathode ein mehrfach gekrümmter Weg für die Entladung freigegeben ist.
Als wirksame Kathodenfläche ist dabei der Teil der Quecksilberfläche zu betrachten, der von dem Kathodenfleck der Entladung bestrichen werden kann, so dass jene Teile der Quecksilberoberfläche, welche ausserhalb der Umgrenzung von in dem Kathodenquecksilber angeordneten Begrenzungskörpern für den Kathodenfleck liegen, nicht zu der wirksamen Kathodenfläche gehören.
Durch die erfindungsgemässen zentralen und peripheren Trennkörper wird ein Labyrinth" gebildet, wodurch erreicht wird, dass örtlich beschränkte Verdichtungen des Quecksilberdampfes einen Ausgleich finden, bevor sie imstande sind, die Anodenoberfläche zu erreichen (Labyrintheffekt).
Selbstverständlich können derartige abwechselnd aus entgegengesetzten Richtungen in den Entladungsweg hineinragende Trennwände in beliebiger Anzahl verwendet werden, so dass der Labyrintheffekt mit Hinblick auf etwaige hohe Anodenspannungen in entsprechendem Masse gesteigert werden kann. Ausschliesslich der gleichzeitige Anstieg des Spannungsabfalles in der Entladung und die auftretenden Zündsehwierigkeiten beschränken die zulässige Anzahl der Trennwände.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der soeben beschriebenen Trennwände wird dadurch erzielt, dass zwischen Anode und Kathode abwechselnd flache, kreisförmige Scheiben und Ringe symmetrisch und senkrecht zur Achse des Entladungsgefässes übereinander angeordnet sind.
Hiebei liegen die Ringe mit ihrem ganzen Umkreis an der Gefässwand an, so dass die Entladung jeweils durch die Öffnung eines Ringes, d. h. in der Röhrenachse verläuft, um dann unmittelbar darauf ihren Weg um den Rand einer Scheibe herum, d. h. dicht an der Innenwand des Kathodengefässes entlang, zu nehmen.
Die bei einem mehrfachen Labyrinth auftretenden Zündsehwierigkeiten lassen sich dadurch beheben, dass man einen oder mehrere der zwischen Anode und Kathode angeordneten Körper aus elektrisch leitendem Material anfertigt, von den übrigen Röhrenteilen elektrisch isoliert anordnet und mit der erforderlichen Zahl von Stromzuführungsdrähten zur Anlegung eines beliebigen Potentials versieht. Hiedurch wird es ermöglicht, die einzelnen Bestandteile des Labyrinthes auf an sich bekannte Weise an passend gewählte Spannungen zu legen, so dass die Zündung der Entladung von der Kathode aus schrittweise an aufeinanderfolgenden Teilen des Labyrinthes vor sich geht. Es genügt hiezu, dass man diese Teile an positive Spannungen von der Grössenordnung von 100 Volt legt.
Derartige Anordnungen kann man auch mit Vorteil zur Steuerung des Stromüberganges von der Kathode zur Anode nach Art der bekannten Steuergitter verwenden. Es empfiehlt sich, Vorschaltwiderstände von hinreichender Grösse zwecks Strombegrenzung vorzuschalten.
Die Wirkung der oben beschriebenen Trennwände lässt sich dadurch in erheblichem Masse verbessern, dass mindestens einer der zwischen Anode und Kathode angeordneten Körper unmittelbar an einem in den Entladungsraum hineinragenden Kühlkörper befestigt ist, so dass die Kondensationswirkung in erheblichem Masse erhöht wird.
Bei Verwendung von flachen kreisförmigen Scheiben und Ringen verfährt man am besten derart, dass man an Stelle der Scheiben Ringe von gleichem Aussendurchmesser verwendet, welche auf einem in der Röhrenachse angeordneten, mit künstlicher Innenkühlung versehenen Zylinder angeordnet sind.
Dieser Kühlkörper kann auf an sich bekannte Weise entweder die Anode oder die Quecksilberkathode in der Achsrichtung durchsetzen und bzw. von oben oder von unten in den Entladungsraum hineinragen.
Man erzielt hiebei den Vorteil, dass die Anode bzw. die Quecksilberkathode und der Entladungsraum zwischen diesen beiden Elektroden noch eine zusätzliche Kühlung erhalten, so dass es möglich wird, noch grössere Energiemenge innerhalb des sehr kompakt ausgebildeten Entladungsraumes aufzunehmen oder den Spannungsabfall im Lichtbogen und die dadurch bedingten Verluste herabzusetzen. In beiden Fällen ist es möglich, die Rückzündungssicherheit der Röhre in erheblichem Masse zu steigern.
Auch lässt sich, besonders bei Hindurchführung durch die Anode, das Problem der isolierten Stromzuführung für den als Steuergitter dienenden Teil des Labyrinthes bequem lösen, weil der Kühlkörper getrennt oben durch den Glasteil der Röhre hindurchgeführt werden kann und sich als Stromzuführung für den an ihm befestigten Labyrinthteil verwenden lässt.
Die Erfindung wird an Hand von in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispielen näher erläutert.
In Fig. 1 ist eine Quecksilberkathodengleichriehterröhre mit aus Scheiben und Ringen bestehenden Trennwänden abgebildet ; Fig. 2 veranschaulicht eine Ausführung einer Röhre, bei der Ringe an der Gefässwand und an Kühlkörpern befestigt sind.
Die Queeksilberkathodengleichnchterröhre gemäss Fig. 1 besteht aus einem Metallteil 1 und einem Glasteil 2. In dem Metallteil J befinden sich das Kathodenquecksilber 3 und die Zündanode 4. Der Glasteil 2 wird an der Oberseite und in der Achsrichtung der Röhre von den Stromzuführungsdrähten 5 und 6 der Hauptanode 7 und der Zündanode 4 durchsetzt. Der Zündanodenträger 8 ist in dem isolierenden Führungsrohr 9 in senkrechter Richtung verschiebbar angeordnet, an dem oberen Ende des Zündanodenträgers 8 ist ein Eisenzylinder 10 befestigt, der mittels einer Schraubenfeder 11 mit dem an dem Stromzuführungsdraht 6 befestigten Eisenzylinder 12 verbunden ist.
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Der die beiden Eisen. zylinder 10 und 12 enthaltende Ansatz des Glasteilen 2 ist von einer Elektromagnetspule 13 umgeben. Die Hauptanode 7 und das Führungsrohr 9 sind von einem zylindrischen,
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quecksilber herausragend, auf dem Boden des Kathodengefässes 1 angeordnet. Das Kathodengefäss ist mittels eines gleichzeitig als Kathodenstromzuführung dienenden Bolzens 19 wasserdicht in dem Kühlgefäss 20 befestigt, das mit Zu-bzw. Abflussstutzen 21 und 22 versehen ist.
Oberhalb der Quecksilberkathode 3 ist ein Metallring 23 in direkter metallischer Verbindung mit dem Kathodengefäss 1 angeordnet. Oberhalb des Ringes 23 und unterhalb der Anode 7 ist koaxial
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bevor sie die Vorderfläche der Hauptanode 7 erreicht. Die Scheibe 24 ist in diesem Ausführungsbeispiel isoliert, aber ohne eigenen Stromzuführungsdraht abgebildet, sie kann jedoch, wie bereits früher bemerkt, mit einem eigenen Stromzuführungsdraht versehen werden, so dass es möglich ist, den Stromdurchgang durch die Röhre nach Belieben zu steuern.
Wenn man die oben beschriebene Anordnung noch wirksamer gestalten will, kann man die Anzahl der übereinander angeordneten Scheiben und Ringe nach Belieben vergrössern, wobei es sich empfiehlt, jeweils den Durchmesser der Öffnungen in den Ringen kleiner zu halten als den äusseren Durchmesser der Scheiben, so dass sich zwischen Kathode und Anode ein mehrfach gebogener Entladungsweg bildet.
In Fig. 2 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben, bei welchem eine in axialer Richtung durchbohrte Anode 26 an einem aus Metall bestehenden Wandteil 27 der Röhre befestigt ist. Dieser Wandteil besitzt eine als Stromzuführung für die Anode 26 dienende Anschlussklemme 28. In dem oberen, aus Glas angefertigten Teil 29 des Entladungsgefässes befindet sich ausser
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und Zu-bzw. Abflussstutzen 35 und 36, der, durch axiale Bohrung der Anode 26 von dieser mechanisch und elektrisch getrennt, in den Entladungsraum von oben hineinragt. Der Kühlkörper 33 eignet sich für Flüssigkeitskühlung, z.
B. mittelsjWasser oder Öl, und trägt an seinem unteren Ende einen Metall- ring 37, der einen Bestandteil des im Entladungsraum der Röhre angeordneten Labyrinthes bildet.
Durch Vermittlung des Glasteiles 38 ist der aus Metall bestehende und die Anode 26 tragende Wandteil 27 vakuumdicht und isoliert mit dem aus Metall bestehenden Kathodengefäss 39 verbunden, das mittels des gleichzeitig als Kathodenstromzuführung für die Quecksilberkathode 40 dienenden hohlen Bolzens 41 flüssigkeitsdicht in dem Kühlgefäss 42 mit Abflussstutzen 43 festgeschraubt ist. Der hohle Bolzen 41 ist als axial die Kathode 40 durchsetzender Kühlkörper ausgebildet, dem die Kühlflüssigkeit durch den zentral angeordneten Zuflussstutzen 44 zugeführt wird, während diese den Bolzen durch die Abflussöffnungen 45 verlässt, um nach Durchlaufen des Kühlgefässes 42 durch den Abfuhrstutzen 43 abzufliessen.
Der Kühlkörper 41 ragt von unten in den Entladungsraum hinein und trägt an seinem oberen Ende einen Metallring 46, der zusammen mit dem bereits beschriebenen Metallring 37 und dem an der Innenwand des Kathodengefässes 39 befestigten Metallring 47 das im Entladungsraum angeordnete Labyrinth bildet. Ferner ist ein z. B. aus Nickel bestehender ringförmiger Verankerungskörper 48 zum Festhalten des Kathodenfleckes an der Trennlinie von Quecksilber und Nickel an dem Kühlkörper 41 befestigt, während zylindrische Ringe 49 und 50, welche aus dem Kathodenquecksilber herausragen und es dem Kathodenfleck unmöglich machen, sich der Innenwand des Kathodengefässes 39 zu nähern, auf dem Boden des Kathodengefässes 39 angeordnet sind.
Die Anordnung gemäss Fig. 2 hat den Vorteil, dass durch den Kühlkörper 41 eine besonders intensive Kühlung in unmittelbarer Nähe des Fusspunktes der Entladung ermöglicht wird und dass die zusammen das Labyrinth bildenden Ringe 46, 47 und 37, jeder für sich mit einem intensiv gekühlten Röhrenteil, verbunden sind, so dass sich die Kühlung des Entladungsweges in dem Labyrinth besonders wirksam gestaltet. Es ergibt sich hiedurch die Möglichkeit, auch bei hohen Anodenspannungen, z. B. von einem Wechselspannungswert von 500 Volt oder mehr, erhebliche Stromstärken, z. B. mehrere 100 Amp., einwandfrei gleichzurichten. Der elektrische Anschluss 34 des Kühlkörpers 33 ermöglicht seine Benutzung in Verbindung mit dem Ring 37 als Steuerorgan zur Beeinflussung des Durchganges der Entladung durch die Röhre.
In dieser Hinsicht ist es wesentlich, dass der Kühlkörper 33 mit grosser Sorgfalt gegen die Anode 26 isoliert wird.
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