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Einrichtung zur Verhütung von Rückzündungen von Entladungsventilen
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Verhütung von Rückzündungen in einem mit Wechselstrom betriebenen Gas- oder Dampfentladungsventil, ins1fesondere mit lichtbogenartiger Entladung bei höherem Gas-bzw. Dampfdruck (Stromrichter), bei welcher der Sperrelektrode, insbesondere einem feinmaschigen Gitter, in der Sperrphase ein gegenüber dem Potential des umgebenden Entladungsraumes, insbesondere auch gegen die jetzt negative Anode, negatives Potential aufgedrückt wird. Erfindungsgemäss wird das Potential der Sperrelektrode von einer pulsierenden Gleichspannung hervorgerufen, die insbesondere durch Halbweggleichrichtung eines der Speisespannung bzw. dem Strom der zugehörigen Anode phasengleichen Wechselstromes gewonnen wird.
Es ist bekannt, durch Anlegen eines gegenüber der Anode negativen Potentials an eine Sperrelektrode in einem elektrischen Gasentladungsventil eine rückzündungshemmende Wirkung hervorzurufen. Besonders vorteilhaft sind zu diesem Zweck, wie der Erfinder feststellen konnte, feinmaschige Gitter als Sperrelektrode zu verwenden.
Der Erfinder hat jedoch auch festgestellt, dass, wenn dabei ein unveränderliches Gleichstrompotential solcher Grösse an die Sperrelektrode gelegt wird, dass Rückzündung auch bei Vollast, gegebenenfalls auch zeitweisen Überlastungen, sicher verhindert wird, durch die (dann normalerweise auch in der Durchlassphase gegenüber dem umgebenden Entladungsraum negative) Sperrelektrode auch in der Durchlassphase auf die Entladung ein dabei unerwünschter Einfluss ausgeübt wird, der sich in behindertem (verzögertem) Entladungseinsatz und/oder Brennspannungserhöhung usw. äussert.
Wird hingegen an die Sperrelektrode eine richtig gepolte Wechselspannung angeschaltet, so ist die Sperrelektrode in der Durchlassphase positiver als die Anode, und es ist die Verwendung eines geeigneten höheren Strombegrenzungswiderstandes erforderlich, dessen Anwesenheit für die Sperrphase jedoch nicht zweckmässig ist, da er die Möglichkeit des Unwirksamwerdens der Sperrelektrode durch die positiven Ionen der Entladung fördert.
Vor allem wird aber auch nach Feststellungen des Erfinders ein in der Durchlassphase stark positives Gitter durch den einfliessenden Strom leicht ungleichmässig, an einer Konzentrationstelle des Anodenfalles unzulässig stark erhitzt, und dies führt zum Ansatz eines Lichtbogens mit der Sperrelektrode als Kathode in der Sperrphase und damit zum Unwirksamwerden derselben.
Gemäss der Erfindung wird deshalb durch Verwendung einer pulsierenden Gleichspannung zur Speisung der Sperrelektrode der Bestand einer unnötig hohen positiven oder negativen Sperrelektrodenspannung in der Durchlassphase vermieden. Die Sperrelektrode besitzt dann in der Durchlassphase Anodenpotential, in der Sperrphase aber ein wesentlich negatives Potential gegenüber der Anode. Zweckmässig kann jedoch die Anordnung dabei so getroffen werden, dass die Sperrelektrode in der Durchlassphase auch nur ein dem umgebenden Entlad, ungsraum entsprechendes Potential besitzt, so dass mit niedrigsten Widerständen im Sperrelektrodenkreis gearbeitet werden kann.
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Die Erfindung ermöglicht auch, Stromrichter o. dgl. wesentlich kleiner und billiger wie bisher bauen zu können, ohne Rückzündungen befürchten zu müssen, da bei erfindunggemässer Ausbildung ein höherer Dampfdruck im Gefäss (geringere Kühlung) zulässig ist.
Dies bewirkt auch eine Herabsetzung der Brennspannung in der Durchlassrichtung, d. h. eine grössere Wirtschaftlichkeit des Gefässes.
Ausführungsbeispiele zur Erläuterung der Erfindung sind in den Fig. i und 2 der Zeichnung schematisch dargestellt.
In Fig. i bezeichnet i das Entladungsgefäss, in welchem z. B. eine Quecksilberkathode 2 (oder auch eine Glühkathode) vorgesehen ist. Die Anoden 3 werden von Transformatorwicklungen 8 in üblicher Weise gespeist. Neben den Speisewicklungen 8 sind noch Zusatzwicklungen 9 vorgesehen, welche zur Erzeugung der pulsierenden Gleichspannung für die Sperrelektroden 4 bestimmt sind und für eine relativ geringe Belastung ausgeführt werden können. Diese Zusatzwicklungen 9 speisen in der Sperrphase über Einwegg}. eichrichter II, z. B. kleinere Gasentladungsgefässe oder Hochvakuumglühkathodenventile usw., Belastungswiderstände 12.
Die an diesen Widerständen 12 auftretenden pulsierenden Gleichspannungen werden, gegebenenfalls noch unter Zwischenschaltung von Widerständen 13, den Sperrelektroden zugeführt. Es ist also nur in der Sperrphase eine negative Spannungsüberhöhung der Sperrelektrode gegenüber ihrer zugehörigen Anode vorhanden, während in der Wirkperiode (Durchlassphase) die Elektroden 4 am Anodenanschluss liegen. Zweckmässig kann die Anordnung für die Lieferung der Zusatzsperrspannung (oberer Anschluss des Widerstandes 12) statt an den Anodenanschluss auch an einen Abgriff (z.
B. 25) der Transformatorwicklung 8 o. dgl. gelegt werden, derart, dass die Sperrelektrode in der Durchlassperiode nur ein dem Potential des umgebenden Entladungsraumes entsprechendes oder dieses nur wenig übersteigende Potential besitzt. Dadurch kann mit niedrigen Widerständen im Sperrelektrodenkreis gearbeitet werden. Der Einfachheit der Darstellung wegen wurde in der Fig. i nur eine Phase voll dargestellt.
Weiter kann die Sperrelektrodenspannung erfindungsgemäss auch in Abhängigkeit von der Belastung des Gefässes gebracht werden. Eine solche Anordnung zeigt die Fig. 2. Hier wird die Welligkeit (Wechselstromkomponente) des Ventilstromes zur Gewinnung der gegen die Anode negativen Sperrelektrodenspannung benutzt. Im Anodenkreis liegt die Primärschiene (Wicklung) eines Stromwandlers, wie solche z. B.'in Verbindung mit elektrischen Messgeräten verwendet werden. Der Stromwandler dient hier dazu, sekundärseitig eine durch die Welligkeit (den pulsierenden Ventilgleichstrom) hervorgerufene, von der Primärstromstärke abhängige Sekundärwechselspannung entsprechender Grösse, wie sie zur Rückzündungssperrung erforderlich ist, zu liefern.
Die Sekundärspannung wird durch ein kleineres Ventil I I in Gleichstrom verwandelt, der (da ja nur in der Durchlassphase Ventilstrom durch die Primärwicklung des Transformators 23 fliesst, hingegen die Sperrelektrodenspannung ja im Gegensatz dazu in der Sperrphase benötigt wird) etwa durch einen Kondensator 24 gespeichert wird und die am Belastungswiderstand 12 auftretende Spannung, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Widerstandes 13, der Sperrelektrode 4 zugeführt. Bei steigendem Entladungsstrom, mit welchem bekanntlich auch die Rückzündungsgefahr wächst, steigt also die Sperrelektrodenspannung bzw.
die Energie der die Sperrelektrode speisenden Anordnung, so dass einer Rückzündungsneigung in gleichem Masse entgegengearbeitet wird. Angenommen, es würde aber doch aus irgendeinem Grunde eine Rückzündung auftreten, so fliesst durch die Primärwicklung des Transformators 23 auch in der Sperrphase Strom, und die Energie der die Sperrelektrode 4 speisenden Anordnung wächst derart an, dass die Rückzündung verlöscht oder zumindest ein Wiederauftreten derselben in der nächsten Periode verhindert würde.
Eine solche Anordnung ist besonders in Verbindung mit zur Löschung von brennenden Entladungen geeigneten Elektroden (Löschgittern. o. dgl. ) vorteilhaft und lässt ohne dauernd grösseren Leistungsverbrauch in den Kreisen der Sperrelektroden hohe Überlastungen der Gefässe zu. Für Gefässe für hohe Spannung, wo der Leistungsverbrauch eines zusätzlichen, im Anodenkreis liegenden Widerstandes keine Rolle spielt, kann eine lastabhängige Rückzündungssperrspannung gegebenenfalls auch von einer solchen z. B. an Stelle der Primärwicklung des Wandlers 23 in der Anodenzuleitung liegenden Widerstand bzw. von dessen der Anode abgewendeten Anschlussklemme abgenommen werden.
Als Sperrelektrode kann zweckmässig ein Netzgitter geringer Maschenweite verwendet werden. Anordnung desselben erfolgt vorteilhaft nahe der Anode oder gegebenenfalls auch nahe einer Glühkathode.
Der Dampfdruck einer Quecksilberdampffüllung des Entladungsgefässes der erfindunggemässen Einrichtung liegt zweckmässig etwa zwischen einem hundertstel bis einigen zehntel Millimetern, insbesondere in der Gegend von, o bis i mm Quecksilbersäule.
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Die Einrichtung gemäss der Erfindung ist gegebenenfalls auch bei Entladungsgefässen für Beleuchtungs-oder Bestrahlungszwecke o. dgl. anwendbar.
PATENTANSPRÜCHE : 1. Einrichtung zur Verhütung von Rückzündungen in einem mit Wechselstrom betriebenen Gas-oder Dampfentladungsventil, insbesondere mit lichtbogenartiger Entladung bei höherem Gas-bzw. Dampfdruck (Stromrichter), bei welcher der Sperrelektrode, insbesondere einem feinmaschigen Gitter, in der Sperrphase ein gegenüber dem Potential des umgebenden Entladungsraumes, insbesondere auch gegen die jetzt negative Anode, negatives Potential aufgedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Potential der Sperrelektrode (4) von einer pulsierenden Gleichspannung (12, 23) hervorgerufen wird, die insbesondere durch Halbweggleichrichter eines der Speisespannung (8) bzw. dem Strom (23) der zugehörigen Anode phasengleichen Wechselstromes gewonnen wird.