Elektrische Einrichtung mit einer gasgefüllten, eine Glühkathode und mindestens eine je in einem Rohransatz angeordnete Anode aufweisenden Entladungsröhre. Die Erfindung bezieht sich auf eine elek trische Einrichtung, die eine gasgefüllte, eine Glühkathode und mindestens eine je in einem Rohransatz angeordnete Anode aufweisende Entladungsröhre besitzt, in welch letzterer also eine Bogenentladung auftritt. Die Ka thode ist vorzugsweise eine sogenannte Ogyd- kathode.
Derartige Entladungsröhren eignen sich besonders zum Gleichrichten von Wechsel strom, obwohl sie auch für andere Zwecke hergestellt werden, zum Beispiel um als Glühdrahtrelais oder zur Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom zu dienen.
Wenn solche Entladungsröhren für hohe Spannungen verwendet werden, treten ver schiedene Schwierigkeiten auf. Die Anoden müssen dann in lange Rohransätze zurück gezogen werden, damit eine Entladung in der falschen Richtung vermieden wird. Dadurch treten in erster Linie bei der Zündung Schwierigkeiten auf, da diese sich in diesem Falle nur mit besonderen Hilfsmitteln er- zielen lässt. Ferner hält es ausserordentlich schwer, die Entladungsröhren für bestimmte Spannungen zu bauen. Es zeigt sich näm lich häufig, dass eine für eine bestimmte Spannung bemessene Entladungsröhre nach einiger Zeit zu wirken aufhört und sich erst durch Anlegen einer viel höheren Spannung wieder betreiben lässt.
Dies ist vielleicht der Entstehung von Wandladungen zuzuschrei ben, die beim Beginn des Betriebes der Ent ladungsröhre abgeleitet werden, aber später bestehen bleiben und den Spannungsverlust stark vergrössern.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, diese Nachteile dadurch zu beseitigen, dass' leitende Teile in der Entladungsstrecke zwischen der Kathode und der Anode angeordnet werden. Diesen Teilen wird ein bestimmtes Potential aufgedrückt und zu diesem Zwecke sind sie zum Beispiel über einen Widerstand oder einen Kondensator mit der Anode verbun den. In manchen Fällen, namentlich wenn bei sehr hohen Spannungen verhältnismässig starke Ströme gleichgerichtet werden müssen, hat sich dieses Mittel aber als ungenügend herausgestellt.
Gemäss der Erfindung werden diese Nach teile dadurch ganz beseitigt, dass für die er findungsgemässe Einrichtung eine Ent ladungsröhre verwendet wird, bei der die Anoden je in einem Rohransatz angeordnet sind (es kann auch nur eine Anode vor handen sein), der über wenigstens einen Teil seiner Länge wenigstens teilweise aus leiten dem Stoff besteht.
Dies lässt sich dadurch erzielen, dass in den Rohransatzarm ein metallener Ring oder Zylinder aufgenommen ist, der an beiden Enden an das Glas des Armes aasgeschmol zen ist. Überall dort, wo in dieser Beschrei bung von "Glas" der Wand bezw. des Rohr ansatzes die Rede ist, ist darunter auch an deres Isoliermaterial (zum Beispiel Quarz) zu verstehen, das sich dazu verwenden lässt.
In manchen Fällen, insbesondere für sehr hohe Spannungen, kann dieses Prinzip noch weiter ausgedehnt werden, und zwar können mehrere hintereinander angeordnete, aus Me tall und Glas bestehende Ringe abwechseln, während die verschiedenen aufeinanderfolgen den Teile des Rohransatzes einen verschiede nen Durchmesser haben.
Mit Hilfe der beschriebenen Ausführungs formen ist es möglich, die Rohransätze ver hältnismässig eng auszubilden, ohne dass dar aus Nachteile erwachsen. Hierdurch lässt sich wieder erreichen, dass für hohe Spannungen die Anoden näher als bei den bekannten Röhren an die Kathode herangebracht wer den können, so dass eine Raumersparnis er reicht wird. Wenn man die in der Nähe des Kathodenraumes liegenden Teile weiter als die in grösserer Entfernung liegenden Teile ausbildet, so wird erreicht, dass der Ansatz an dem Punkt,
an dem das grösste mechani sche Moment auftritt, am festesten ist.
Da man enge Rohransätze verwenden kann, ist es in vielen Fällen vorteilhaft, den Teil des Ansatzes, in dem die Anode an geordnet ist, weiter als den übrigen Teil des Ansatzes auszuführen. Zu diesem Zwecl,:: kann der Anodenraum zum Beispiel kugel förmig ausgebildet werden, wodurch erzielt wird, dass sich die ganze äussere Oberfläche der Anode in der Entladung beteiligen kann.
Eine Entladungsröhre braucht nicht im mer mit mehreren Rohransätzen versehen zu sein. Wenn nur eine einzige Anode vor handen ist, kann die Röhre vorteilhaft durch einen langgestreckten Raum gebildet werden, dessen Durchmesser über die ganze Länge praktisch gleich ist und in dem am einen Ende eine Anode und am andern Ende eine Glühkathode angeordnet ist, während in die Wand der Entladungsröhre mindestens ein aus leitendem Stoff bestehender Ring auf genommen ist.
Um dem metallenen Teil der Armwand ein geeignetes Potential aufzudrücken, kann dieser Teil vorteilhaft mit einer Anschluss- klemme für den Poldraht ausgestattet wer den. Diese Poldrähte werden in die elek trische Schaltung der Einrichtung aufgenom men. Diese Schaltung kann dann derart sein, das die metallenen Teile der Rohransätze als Steuerelektroden oder als Zündungsteile die nen. In vielen Fällen aber werden die me tallenen Teile der Arme einfach elektrisch mit der entsprechenden Anode verbunden, zum Beispiel über einen Widerstand, Kondensator oder über eine Selbstinduktion.
Gute Ergeb nisse können ebenfalls dadurch erzielt wer den, dass den metallenen Teilen der Arme eine bestimmte Spannung gegenüber der Glühkathode aufgedrückt wird. Dies kann dadurch erreicht werden, dass diese Teile und die Kathode mit den Klemmen einer Gleich stromquelle, zum Beispiel eines Gleichrichter apparates, verbunden werden.
In diesem Falle ist es erwünscht, dass' dieser Apparat mit einer Abflachvorrichtung versehen ist, da bei einer stark pulsierenden Gleichspan nung der Nachteil auftreten könnte, dass diese Spannung gerade den Geringstwert in dem Augenblick erreicht, in dem die Zün dung erfolgen muss, wodurch diese Zündung von Zeit zu Zeit ausbleiben könnte. In einer andern Schaltung können den metallenen Teilen der Rohransätze Wechsel spannungen aufgedrückt werden, die gegen über den den entsprechenden Anoden auf gedrückten Spannungen phasenverschoben sind.
In der Zeichnung sind einige Ausfüh rungsformen der erfindungsgemässen Einrich tung und der darin verwendeten Entladungs röhre beispielsweise dargestellt.
Fig. 1 ist ein Querschnitt einer Ent ladungsröhre mit nur einem Rohransatz; Fig. 2 zeigt schematisch eine Entladungs röhre mit zwei Rohransätzen; Fig. 3 ist eine Ansicht eines Rohransat zes einer Entladungsröhre, der aus mehreren durch gläserne Zwischenstücke verbundenen Gliedern besteht; Fig. 4 zeigt eine in eine sehr einfache Schaltung aufgenommene Entladungsröhre; Fig. 5 zeigt eine Schaltung, bei der die Kathode über einen Gleichrichterapparat mit dem Metall der Entladungsröhre verbunden ist;
Fig. 6 zeigt einen Gleichrichter zum Clleichrichten von Drehstrom, bei dem den metallenen Teilen der Rohransätze Spannun gen aufgedrückt werden, die gegenüber der Anodenspannung phasenverschoben sind.
An den Raum der Entladungsröhre 1, in dem die Kathode 2 (Fig. 1) angeordnet ist, ist ein metallener Zylinder 3 aasgeschmol zen. Dieser Zylinder besteht aus einer Me tallgattung, deren Ausdehnungskoeffizient dem des Glases annähernd entspricht, zum Beispiel aus Chromeisen. Am obern Ende des Zylinders 3 ist ein weiterer, aus Glas bestehender Teil 4 befestigt, in dem die halb kugeförmige Anode 5 angeordnet ist. Die Zuführungsleitung 6 dieser Anode besteht aus einem Metallstab 7, der zum Beispiel aus Chromeisen hergestellt ist und im obern Teil eine Scheibe 8 aufweist, die an das Glas des Teils 4 aasgeschmolzen ist.
Die Glaswand dehnt sich in einen rohrförmigen Teil 9 aus, i:11 den ein Steatitröhrchen 10 eingeschoben ist, das den Stab 7 umschliesst und vor Zerstäubung schützt. Die Anode 5 besteht zum Beispiel aus Graphit und bietet der Ent ladung zufolge ihrer besonderen Gestalt eine grosse Oberfläche, so dass die Temperatur niedrig bleibt.
Die am gegenüberliegenden Ende der Ent ladungsröhre 1 angeordnete Kathode 2 be steht aus einem schraubenförmig gewunde nen Draht 11, dessen Enden 12 und 18 in der Quetschstelle 14 befestigt sind, so dass diese Zuführungsdrähte gleichzeitig als Stützdrähte dienen. Wie aus der Figur er sichtlich ist, ist die Kathode von der Art, bei der sich auch der innere Raum an der Emission beteiligt. Zu diesem Zweck ist die ser Raum mit einem aufgerollten Stück Me tallgaze 15 ausgefüllt, das mit einer Schicht hochemittierender Oxyde überzogen ist. Auch der Draht 11 ist mit einer gleichen Schicht bedeckt, so dass eine Kathode mit einem star ken Emissionsvermögen erreicht wird. Der Draht 11 dient in der Hauptsache für die Heizung.
Durch die Zuführungsdrähte 12 und 13 wird der Heizstrom zugeführt. Das Innere der Oxydkathode ist mit einem be sonderen Poldraht 16 versehen, der den eigentlichen Entladungsstrom führt. Der Me tallzylinder 3 ist mit einem Metallring 17 versehen, mit dem bei 18 ein Zuführungs draht verbunden ist. Hierdurch wird ermög licht, dem Metallzylinder 3 ein geeignetes Potential aufzudrücken. Eine Entladungs röhre dieser Art ist zum Gleichrichten sehr hoher Spannungen mit erheblicher Strom stärke geeignet.
Bei einer Ausführungsform wird die Span nung 50 000 Volt und der Strom 5 Amp. Es sind aber bedeutend grössere Spannungen und Stromstärken möglich.
Fig. 2 zeigt mehr schematisch eine Enu- ladungsröhre mit zwei Rohransätzen. Das Ende jedes Anodenarmes ist hier mit einer üblichen Metallkappe 19 ausgestattet, die mit der Anode 5 verbunden ist und für die Strom zufuhr dient. An der untern Seite ist die Entladungsröhre mit einem Sockel 20 ver sehen, der mit zwei Stiften 21 für die Reiz stromzufuhr und mit einem Messer 22 für den Entladungsstrom ausgestattet ist. Die übrigen Überweisungszeichen bezeichnen glei che Teile wie in Fig. 1.
Fig. 3 zeigt einen Arm einer Entladungs röhre, bei dem mehrere metallene Ringe 3 hintereinander angeordnet sind, die durch gläserne Zwischenstücke 23 miteinander ver bunden sind. Diese Bauart ist namentlich bei sehr lange sehr hohen Spannungen unter worfenen Rohransätzen von Bedeutung, bei denen man den verschiedenen Teilen des Ar mes Potentiale aufdrücken kann, die für den betreffenden Teil am geeignetsten sind. Die Metallzylinder 3 könnten zum Beispiel über Kondensatoren verschiedener Grösse mit der Anode verbunden werden. Die übrigen Überweisungszeichen bezeich nen gleiche Teile wie in Fig. 1 und 2.
Fig. 4 zeigt eine sehr einfache Schaltung, bei der die Klemme 24 einer Wechselstrom quelle mit der Anode 5 verbunden ist, wäh rend die Kathode mit der Klemme 26 der anzuschliessenden Gleichstrombelastung in Verbindung steht. Der Heizstrom für die Kathode 2 wird dem Heizstromtransforma- tor 28 entnommen. Der Strom fliesst von der Wechselstromklemme 24 über die Anode 5, die Kathode 2, den Leiter 16, die Gleich strombelastung, die Klemme 27 zu der Wechselstromklemme 25. Die Anode ist über den Kondensator 29 mit dem Metallzylinder 3 verbunden.
Der Kondensator 29 ist veränderlich, so dass man ihn auf den richtigen Wert ein stellen und gewünschtenfalls während des Betriebes auch noch nachstellen kann.
In dieser Figur ist mit einer gestrichel ten Linie angegeben, dass man gewünschten falls statt einer Verbindung des Metallzylin ders mit der Anode auch eine Verbindung derselben mit der Kathode herstellen kann, zum Beispiel über einen Widerstand 30 oder eine Drosselspule 31 oder über beide. Die Fig. 5 und 6 zeigen besondere Fälle solcher Verbindungen.
Fig. 5 zeigt einen Einphasengleichrich- ter, bei dem sowohl die Anodenspannung, als auch der Glühstrom aus dem Wechselstrom netz mittelst Transformatoren entnommen wird. .
Mittelst eines Gleichriehterapparates 32 wird dem Metallring 3 eine positive Span nung gegenüber der Kathode 2 aufgedrückt. Die durch den Gleichrichterapparat erzeugte pulsierende Gleichspannung wird mittelst eines Kondensators 33 abgeflacht. Natürlich könnte man zu diesem Zweck auch Drossel spulen oder eine Kombination von Drossel spulen und Kondensatoren verwenden. Die übrigen Überweisungszeichen bezeichnen wie der gleiche Teile wie in den vorangehenden Figuren.
Fig. 6 zeigt schematisch einen mit drei Rohransätzen versehenen. Gleichrichter, dessen Anoden 5 mit den Enden der sekundären Pha senwicklungen eines sterngeschalteten Trans formators 34 verbunden sind. Der Sternpunkt ist mit der Mitte der Sekundärwicklung des Heizstromtransformators 28 verbunden. Der Transformator 34 hat drei gesonderte Wick lungen 35, die je mit einem metallenen Zwi schenstück 3 verbunden sind.
Die Spannung dieser Phasenwicklung zeigt eine bestimmte Phasenverschiebung in bezug auf die Span- nung der entsprechenden Hauptphasenwick- lung. Durch eine richtige Bemessung dieser Phasenverschiebung kann man nunmehr den Entladungsstrom im Gleichrichter beliebig beschirmen.
Zwischen die Wicklung 35 und das Zwischenstück 3 ist jeweils ein Widerstand 3'6 eingeschaltet, um den Strom zu beschrän ken.
Es ist ersichtlich, dass viele andere Schaltungen möglich sind, je nach der Ver wendung der Entladungsröhre und den Um ständen, unter denen diese Verwendung er folgt.
Ferner sind auch innerhalb des Rahmens der Erfindung in der Bauanordnung der Ent- ladungsrötere selbst viele Änderungen mög lich. So kann die Kathode unmittelbar oder mittelbar geheizt werden, und es kann die Anodenzahl und damit die Anzahl der Rohr ansätze variieren. Es kann auch erwünscht sein, die Form der metallenen Zwischen stücke zu ändern oder sie mit einer Ver engung oder mit einem Diaphragma zu ver sehen.
Wenn man die Bogenentladung in der Entladungsröhre magnetisch zu beeinflussen wünscht, so kann man die metallenen Zwi schenstücke teilweise aus nichtmagnetischem Material, zum Beispiel aus Kupfer, her stellen.
Es ist nicht unbedingt erforderlich, die Wandteile 3 ganz aus Metall herzustellen und zu beiden Seiten an das Glas der Arm wand anzuschmelzen. Man kann auch die innere Seite der gläsernen Armwand mit einer Metallbekleidung versehen und in die Wand einen Poldraht einschmelzen, um dieser Be kleidung ein geeignetes Potential aufzu drücken.