Gleichrichter mit Gasfüllung und Glühkathode. Die Erfindung betrifft einen gasgefüllten Gleichrichter mit einer direkt oder indirekt geheizten Glühkathode, zweckmässig einer Wehnelt-Kathode und mindestens einer Anode. Gemäss der Erfindung besitzt der Gleichrichter eine Hülle aus leitendem Stoff, innert welcher die Elektroden angeordnet sind, wodurch der Entladungsraum auf einen verhältnismässig kleinen Teil des Innen raumes des Gleichrichters beschränkt ist.
Dies bietet mehrere Vorteile. Zerstäubendes Ka thodenmaterial, das sich sonst auf der Glas wand niederschlägt, kann nunmehr höchstens die leitende Hülle oder die Anode erreichen und wird von dort gegebenenfalls wieder in Form von Ionen zurückgeführt. Die ver- bältnismässig grassen Verluste, die durch fortwährende Auf- und Entladungen der Glaswand entstehen, fallen fort. Die Ent ladung kann nicht von aussen her beeinflusst werden und ist daher durch eine ausser gewöhnliche Gleichmässigkeit gekennzeichnet.
Die Hülle braucht nicht vollwandig zu sein; sie kann auoh eine Wand. besitzen, die über mindestens einen Teil der Oberfläche kleine Öffnungen aufweist, zum Beispiel die Form eines Gewebes, eines Siebes (das heisst einer dünnen Platte mit vielen kleinen Lö chern) oder eines Gitters hat. In einer ge eigneten Ausführungsform besteht die lei tende Hülle aus mindestens zwei einander ergänzenden, auf der einander zugewandten Seite offenen Hohlkörpern, zum Beispiel aus zwei einander zugewandten hohlen Halb kugeln oder einseitig offenen Zylindern.
Die Röhre kann auch eine leitende Hülle besitzen, die mit einer oder mehreren Zwi schenwänden versehen ist, so dass sie in eben soviele Abteilungen unterteilt ist, als sie Anoden enthält. Die Glühkathode kann in diesem Falle in einer Ausnehmung der Zwischenwände angeordnet sein, deren Weite die Abmessungen der Glühkathode um einige Male übersteigen kann.
Eine solche Zwischenwand kann aus lei tendem Stoff bestehen; dieser kann minde- stens teilweise mit einer isolierenden Schicht überzogen sein. Die Zwischenwand kann der art verbunden sein, dass sie dasselbe Potential wie :die Kathode hat.
Verschiedene Teile der leitenden Hülle, die je eine Anode umgeben, können isoliert in bezug aufeinander angeordnet sein. Die Hülle kann, beziehungsweise die einzelnen Teile, aus denen sie besteht, können je mit einem eigenen Stromzuführungsdraht ver sehen sein, so dass es möglich ist, der Hülle, beziehungsweise den genannten Teilen, ein bestimmtes Potential zu geben, zum Beispiel dadurch, dass sie mit den Anoden verbunden werden. Eine direkte oder indirekte elek trische Verbindung der verschiedenen Teile der Hülle mit den zugehörigen Anoden kann auch in oder an der Röhre selbst angebracht sein.
Die Anoden können zum Beispiel durch eine Öffnung in der Wand in die leitende Hülle hineinragen und über einen geeigneten Widerstand mit dieser Hülle leitend verbun den .sein, so dass letztere, sofern auch sie Elektroden oder Ionen auffängt, ein Poten tial annimmt, das von dem der Anode ver schieden und von dem benutzten Widerstand abhängig ist. Es können auch die verschie denen Teile, aus denen die Hülle besteht, selbst als Teil der Anode ausgebildet sein.
Im letzteren Falle ist es vorteilhaft, wenn sie mit der Kathode zugekehrten, einspringenden Teilen verwehen sind, auf die sich die Ent ladung der Hauptsache nach konzentrieren kann. Diese einspringenden Teile können in diesem Falle mit einem aus Kohlenstoff oder Graphit bestehenden Käppchen versehen sein.
Anderseits ist es auch möglich, die Ano den ganz gegen die Hülle zu isolieren und letztere mit der Glühkathode in Verbindung zu bringen. In diesem Falle kann die Glüh- kathode in der Röhre selbst an der Hülle be festigt sein, so dass letztere gleichsam einen Teil der Kathode bildet.
Die Zeichnung veranschaulicht Ausfüh rungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes mit zwei Anoden.
Fig. 1 ist ein Beispiel eines Gleichrichters, bei dem die Hülle aus zwei gegeneinander isolierten Teilen besteht, die je eine Anode umgeben und einen eigenen Poldraht be sitzen; Fig. 2 und 3 sind ein Längs- und ein Quer. schnitt eines Gleichrichters, bei dem die lei tende Hülle selbst die Anoden bildet; Fig.4 stellt eine Ausführungsform dar, bei der die Glühkathode unmittelbar mit der leitenden Hülle in Verbindung steht.
Die Wand der leitenden Hülle, die in einem Gleichrichter gemäss .der Erfindung die Entladung umgibt, kann ganz geschlossen sein, und zum Beispiel aus einer Metallplatte bestehen. In vielen Fällen jedoch werden die erwünschten Ergebnisse schon erzielt, wenn, wie bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausfüh rungsbeispiel, die Wand ganz oder teilweise aus einem Gewebe besteht oder siebartig durchbrochen oder als Gitter ausgestaltet ist. Die Form kann derart gewählt werden, dass die Hülle, zum Beispiel durch Ausbiegungen oder dergleichen, .der Entladung einen be stimmten Weg von der Kathode zur Anode weist.
Es hat sich herausgestellt, dass die Anfressung der Anoden, die besonders zum Beispiel bei Verwendung von Nickel sehr stark ist, durch die Erfindung erheblich ver ringert wird. Es ist auch bemerkenswert, dass bei einer durch eine leitende Wand einge schnürten Entladung bereits bei .sehr ge ringen Stromstärken ein äusserste niedriger Sipa@nnungsverlust auftritt. Die Geschwindig keit der Ionen und somit ihre schädliche Wir kung werden dementsprechend geringer.
Oszillographische Beobachtungen haben er geben, dass ein ungewünschter Stromübergang zwischen den Anoden untereinander, ebenso wie Strom in umgekehrtem Sinne zwischen den Anoden und der Kathode so gut wie ganz verschwinden.
Bei dem in Fig.l dargestellten Gleich richter wird die Entladung von einer Hülle umschlossen, deren Wand aus Metallgewebe besteht. In dieser Figur bezeichnet 1 die gläserne Aussenwand der Röhre, die mit ver dünntem Gas gefüllt ist. Die Glühkathode 2 und' die Anoden 3 und 4 sind innerhalb einer Metallhülle 5 angeordnet, die von den Stützd#rähiren .6 und 7 getragen wird', die gleichzeitig die Zuführungsdrähte der Glüh- kathode bilden.
Diese Drähte sind mittelst eines um :das Füsschen der Röhre geklemmten Bügels 8 gegeneinander isoliert befestigt. In die Quetschstelle 10 dieses Füsschens sind die Poldrähte der Glühkathode eingeschmol zen, die mit den Drähten 6 und 7 verbunden sind. Die Glühkathode selbst besteht aus einem schraubenlinienförmig gewickelten Draht, :der mit einem elektronenaktiven Stoff, zum Beispiel Bariumoxyd, überzogen ist.
Die Hülle 5 besteht aus zwei kappenförmigen Teilen 11 und 12, die aus Metallgewebe her gestellt sind, die Anoden umgeben und mit- telst -eines isolierenden Teils 18 miteinander mechanisch verbunden sind. Die Kappen 11 und 12 sind je mit einem Poldraht 14 bezw. 15 versehen und können daher auf ein be liebiges Potential gebracht werden. So kön nen sie zum Beispiel über einen Widerstand mit der Anode verbunden werden. Eine sol che Verbindung kann auch innerhalb der Röhre selbst stattfinden.
Die Anoden 3 und 4- sind an den Enden der Hülle 5 isolierend an deren Wand befestigt und werden von dieser Wand getragen. Die Stromzufüh- rungsklemmen 16 und 17 der Anoden sind am obern Ende der Röhre na\eb ,aussen geführt und stehen mit Anschlussklemmen 18 und 19 in Verbindung.
Die kappenförmigen Hohlkörper, aus denen die metallene Hülle besieht, können auch aus Graphit bestehen o.ler mit Graphit überzogen sein. Sie können selber die Anoden bilden, wie bei dem in den Fig. 2 und 3 dargestellten Gleichrichter der Fall ist. Ir. den Fig. 2 und 3 bezeichnet 21 die Aussen wand der Röhre, 22 die Glühkathode und 23 und 24 die Anoden. Die Anoden besteben aus hohlen Metallkörpern, deren offene Seiten einander zugewandt sind und die einen nahe zu ganz geschlossenen Hohlraum bilden, innerhalb dessen die Entladung stattfindet.
Dieser Hoklraum wird vermittelst einer zwi schen den beiden Teilen 23 und 24 liegenden Scheibe 25 in zwei gesonderte Kammern unterteilt. Die Scheibe 25 ist aus einem iso- lierenden Stoff hergestellt, zweckmässig aus einem Stoff, der hohen Temperaturen stand halten kann und dabei sein Leitvermögen nicht verliert. Es kommen dafür zum Bei spiel gebrannte Zirkonerde, Aluminiumoxyd oder Aluminiumsilikat und ferner insbeson dere Berylliumaxyd, Magnesia, Quarz usw. in Frage.
Einige Glasarten, zum Beispiel Zirkonglas oder Kombinationen der genann ten Stoffe können auch benutzt werden. Es kann jedoch auch eine aus einer Metallplatte bestehende Scheibe verwendet werden, die zum Beispiel derart elektrisch verbunden ist, dass sie Kathodenpotential hat, und sie kann zwecks Isolierung ganz oder teilweise mit den genannten Stoffen überzogen sein.
Die Scheibe 25 weist in der Mitte eine Öffnung auf, die eine Verbindung zwischen den beiden Kammern herstellt. In dieser Öffnung ist die Glühkathode angeordnet. Die Ausmasse dieser Öffnung können diejenigen der Glühkathode erheblich übersteigen, ohne d,ass durch diese Öffnung ein Durchschlag von einer Anode zur andern zu .befürchten ist. Dies ist wahrscheinlich einer Raumladungs- erscheinung um die Glühkathode herum zu verdanken, wodurch eine abschirmende Wir kung erzielt wird. Die Scheibe setzt sich noch über die Hülle fort, wodurch eine Ent ladung zwischen den Anoden herum verhin dert wird.
Die Scheibe wird gleichzeitig dazu benutzt, die leitende Hülle \:uechaniseb mit der Glaswand der Röhre zu verbinden. Die Scheibe ist nämlich mit ihren Rande an die Glasglocke 21 aasgeschmolzen. Die Glühkathode besteht hier ebenfalls aus einem scshraubenlinienförmig gewickelten Glüh faden, der mit einem emittierenden Stoff überzogen ist. Sie wird ebenso wie die Ano den von der Scheibe 25 getragen. Ihre Strom zuführungsdrähte sind längs der Oberfläche der Scheibe geführt und stehen mit den Kontaktstellen 26 und 2 7 am Umfang der Glasglocke in Verbindung, wobei für Isolie rung gegen die Metallkappen zu sorgen ist.
Die Kappen 2:3 und 24 weisen einspringende Teile 28 und 29 auf, die je ein aus Graphit bestehendes Käppchen 30, 31 tragen, auf die ein grosser Teil der Entladung übergeht.
Wenn die Hüllen nicht selber die Anoden bilden, so können die Anoden vermittelst Röhrchen, die zum Beispiel aus den oben erwähnten isolierenden Stoffen bestehen, durch die Wand der Hülle hindurchgeführt werden. Insbesondere Puöhi#chen aus Zir- koniumoxyd oder Berylliumoxy d oder aus einem Gemisch dieser Stoffe eignen sich vorzüglich dazu, die Zuführungsdrähte der Anode durch die stark erhitzte Wand 'aer .
Hülle hindurchzuführen. Ein Vorteil der ge- nannten,Stoffe ist, d@a.ss auch, wenn glühende Kohlenstoffa.noden mit ihnen in Berührung kommen, und zwar .auch bei sehr hohen Tem peraturen, noch keine Gasentwicklung statt findet (Kohlensäure, Kohlenmonoxyd).
Die beiden Hälften 23 und, 24 der leiten den Hülle sind unmittelbar an der Scheibe 25 befestigt. Wird eine Scheibe aus leiten dem Stoff benutzt, so können für die Befesti gung besondere isolierende Ringe verwendet werden. Es hat jedoch keinen Nachteil, wenn sich zwischen .der Scheibe und den beiden Teilen der leitenden Hülle ein geringer Raum befindet.
Bei der in Fig. 4 dargestellten Röhre ist 33 die gläserne Aussenwand und 34 und 35 sind die Anoden. Die Glühkathode besteht aus dem Glühfaden 3,6, der unmittelbar mit einer Metallhülle 37 verbunden ist. Diese Hülle besteht aus zwei Teilen 38 und 39, die jc die Gestalt einer hohlen Halbkugel auf weisen und zum Beispiel aus Nickel her gestellt sind. Die Hüllenteile können jedoch auch aus einteilig geschlossenen Hohlzylin dern bestehen, deren offene Enden einander zugewandt sind. Der in dieser Weise ent stehende Hohlraum ist durch eine Zwischen wand 40 in zwei Teile unterteilt, in denen je eihe Anode angeordnet ist.
Die Scheide wand kann mit der Hülle selbst unmittelbar verbunden, aber auch von ihr isoliert sein, so dass sie ein verschiedenes Potential haben kann. Die Zwischenwand weist auch in die sem Falle eine Öffnung 41 auf, die den Glühfaden umgibt und deren Weite die Ab- messungen der Glühkathode aus dem oben erwähnten Grunde bedeutend übersteigen kann.
Die Hülle 39 dient gleichzeitig als Zuführungsleiter für die Glühkathode, die am einen Ende an der Zwischenwand 40 be festigt ist und am andern Ende mit einem Zuführungsdraht 42 verbunden ist, der in der Quetschstelle 44 des Füsschens 45, das die Röhre an der untern Seite :abschliess't, an einen an .der Stützvorrichtung 43 befestigten Zuführungsdraht aasgeschmolzen ist.
Es ist auch möglich, da.ss die Glühkathode nicht. um.ittelbar, sondern zum Beispiel über einen Widerstand mit der Hülle 39 verbun- clen ist.
Wie bei der in Fig. 1 dargestellten Röhre, kann auch hier die Hülle siebartig aus gestaltet sein. Statt aus leitendem Stoff, kann die Zwischenwand 40 auch wieder aus einem isolierenden Stoff hergestellt oder mit ihm überzogen sein.
Die Anoden 34 und 35 bestehen zweck mässig aus Kohlenstoff oder aus einem be sonderen Anodenmaterial, zum Besipiel einem Gemisch von Zirkonium@oxyd und Nickel in feinzerteilter Form. Überhaupt bilden Stoffe, die einen negativen Temperaturkoeffizient besitzen, ein gutes Anodenmaterial.
Die Zuführungsdrähte der Anoden kön nen vermittelst Röhrchen aus hochschmelzen dem Stoff, zum .Beispiel aus einem der oben für die Scheibe 25 in Fig. 2 besonders emp fohlenen Stoffe durch die Hülle 39 geführt sein. Die Anoden können bis auf die Teile, an denen die Entladung ansetzt, ebenfalls mit einem dieser Stoffe überzogen sein. Mit Rücksicht auf die starke Erhitzung ist es selbstverständlich erwünscht, dass aus Koh lenstoff bestehende Anoden nur mit Stoffen in Berührung kommen, .die vom Kohlenstoff auch bei hoher Temperatur nicht reduziert. werden.
In allen beschriebenen Beispielen kann statt einer gewöhnlichen Glühkathode auch eine indirekt erhitzte Kathode verwendet werden. Dies bietet unter anderem den Vor teil, dass der emittierende Teil nicht mit dem Heizstrom der Glühkathode belastet wird, und dass, die aktiven Stoffe an der Oberfläche von dafür in Frage kommenden, indirekt er hitzten Körpern oft besser haften als an der Oberfläche eines Glühfadens selbst und dort gleichmässiger aufgebracht werden können.
Als Gasfüllung werden zweckmässig Edel gase oder Gemische derselben benutzt, ge gebenenfalls unter Zusatz eines Metall dampfes, wie Quecksilber. Auch andere Gase können benutzt werden, wenn sie nur in Be zug auf das Glühkathodenmaterial indiffe rent sind. Stickstoff und auch Wasserstoff kommen zum Beispiel in Betracht.
Als emittierender Überzug derGlühkathode können,die Oxyde, Karbi!d'e; Silikate von Ba rium, @Strontium, Cäsium oder Rubidium oder dergleichen, gegebenenfalls auch diese Metalle selbst, benutzt werden. Ein gutes Anhaften dieser Stoffe wird erzielt, wenn ihre Verbin dungen mit sogen'annten amphoteren Oxyden, insbesondere Aluminiumoxyd, Chromoxyd, Nickeloxyd usw. verwendet werden.