Gasgefüllte Entladungsröhre. Die Erfindung betrifft eine Entladungs röhre mit mindestens einer Anode und einer Glühkathode, zweckmässig einer Oxyd katbode als Elektronenquelle. Die Füllung der Entladungsröhre besteht wenigstens teil weise aus einem Dampf, zum Beispiel Queck silberdampf, oder aus einem Gemisch von Dämpfen, mit oder ohne Zusatz mindestens eines Gases.
Der Druck des Dampfes ist. derart, dass eine Regelung des Augenblickswertes des Stromes bei Stromdurchgang mittelst Gitter steuerung unmöglich ist.
Entladungsröhren dieser Art werden in sehr vielen Fällen zum Gleichrichten von Wechselstrom benutzt, obgleich sie auch für andere Zwecke Verwendung finden.
Die Erfindung bezweckt, bei derartigen Entladungsröhren, die schon für mehrere Zehntausend -Volt und Zehner von Amperen gebaut werden, die Lebensdauer der Glüh- kathode zu vergrössern, da diese besonders bei mit hohen Spannungen betriebenen Ent- ladungsröhren dadurch erheblich abgekürzt wird, dass bei solchen Entladungsröhren, um unerwünschte Entladungen zu vermeiden, die Dampfspannung sehr niedrig gehalten wer den muss, was die Zerstäubung der Kathode fördert.
Die Entladungsröhre gemäss der Erfin dung ist dadurch gekennzeichnet, dass zwi- sehen dem Anodenraum und dem Kathoden raum mindestens ein Kondensationsraum für den Dampf vorgesehen ist, welcher durch Röhren kleineren Durchmessers mit dem Anodenraum und dem Kathodenraum in Ver- bindung steht. Hierdurch wird erreicht, dass im Kathodenraum ein verhältnismässig hoher Druck aufrecht erhalten werden kann, der ein zu starkes Zerstäuben der Kathode ver hindert, während der Druck im Anoden raum sehr niedrig ist, da der Dampf vor dem Erreichen dieses Raumes kondensiert wird.
Obgleich bei den nachstehend beschriebenen Ausführungsformen nur von einer einzigen Anode die Rede ist, ist es klar, dass die giei- eben. Grundsätze angewendet werden kön nen, wenn mehrere Anoden vorhanden sind. Hierbei kann der Weg zu jeder Anode mit mindestens einem besonderen Kondensations raum versehen sein, oder es kann auch min destens ein Kondensationsraum für alle Ent ladungsstrecken gemeinsam sein.
Es sind Entladungsröhren bekannt von der zum Steuern von schwachen Strömen mit Hilfe eines Steuergitters bestimmten Art zum Empfangen oder Verstärken von Sig nalen, wo schon zwischen Anode und Ka thode die Kondensation eines in der Ent ladungsröhre vorhandenen Dampfes an gewendet wird, und zwar in dem Fall, in dem eine "gasförmige Kathode" verwendet wurde. Hierbei werden die Elektronen für die Hauptentladung einer in einem dampf gefüllten Raum auftretenden Hilfsentladung entzogen. Die Kondensation soll in diesem Fall eine Ionisation in dem Raum, in dem das Steuergitter enthalten ist, ganz verhin dern, da sonst die Steuerung unmöglich wird.
Wie oben angegeben, ist gemäss der Er findung ein Kondensationsraum für den Dampf vorgesehen. Die Entladungsröhre be steht also abwechselnd aus engeren und wei teren Teilen. Es ist bekannt, dass infolge der Verengungen der Röhrenwandung die Zündung-sehr erschwert wird. Diesem Übel stand kann bei einer geeigneten Ausfüh rungsform abgeholfen werden, bei der die Wandung der Entladungsröhre mindestens einen Metallabschnitt enthält und ein zweck mässig zwischen zwei aufeinanderfolgenden, metallenenWandabschnitten der Entladungs röhre liegender Raum so weit ausgebildet ist, dass sich in ihm der Dampf kondensiert.
Ob gleich bei den Entladungsröhren gemäss der Erfindung künstliche Kühlmittel für den Kondensationsraum wichtig sein können, sind diese bei der obenbeschriebenen Aus führungsform überflüssig. Ferner empfiehlt es sich, die Entladungsröhre derart zu ge stalten, dass der Verbindungsweg zwischen Kathode und Anode mindestens einmal zweckmässig scharf abgebogen ist. Zu die sem Zweck kann die Entladungsröhre aus einem Kathodenraum und mindestens einem neben diesem Kathodenraum angeordneten Kondensationsraum bestehen; dabei ist bei mehreren solchen Räumen oberhalb des letz ten Kondensationsraumes zweckmässig ein Anodenraum vorgesehen, und die Räume sind aufeinander folgend durch Ansatzrohre für den Durchgang der Entladung verbunden.
Wegen der Knicke in der Entladungsstrecke können schnelle positive Ionen aus dem Ano denraum schwer die Kathode erreichen, so dass die Gefahr des Zerstäubens des Glüh- drahtes infolge des Aufpralles von Ionen verringert ist. Ausserdem werden diese Ionen dadurch, in ihrer Bewegung gebremst, dass der Druck in der Richtung der Kathode zu nimmt. Das Knicken der Entladungsstrecke ist weiter deshalb wichtig, weil die Druck verschiedenheit in den verschiedenen Ab teilen erhöht wird, da die Dampfströmung ihre Richtung ändern muss. .
Die Kondensationsräume und der Katho denraum sind zweckmässig nicht nur durch die Rohre für die Entladung, sondern auch am untern Ende durch Rückstromleitungen für das Kondensat aufeinander folgend ver bunden. Diese Rückstromleitungen können vorteilhaft mit mindestens einem Bogen ver sehen sein, damit das Zurückfliessen des Kondensates gebremst wird. Wenn das Zu rückfliessen nicht allmählich erfolgt, tritt je weils in dem Augenblick, in dem ein Tropfen Kondensat zurückströmt, eine Erhöhung des Dampfdruckes auf.
Bei einer ändern Ausführungsform sind der Kathodenraum, die Kondensationsräume und der Anodenraum übereinander an gebracht, Hierbei ist zweckmässig mindestens eine Kappe vorgesehen, die verhindert, dass das nach dem Kathodenraum zurückströ mende Kondensat mit der Kathode in Be rührung kommt. Ferner sind zweckmässig die Teile der Entladungsröhre, in denen das flüssige Kon densat enthalten ist, am Boden mit minde stens einer Verengung bezw. Einbiegung versehen. Hierdurch wird ein hoher Stand des Flüssigkeitsspiegels erreicht, obgleich die vorhandene. Gesamtmenge beschränkt bleibt.
Die Zeichnung veranschaulicht einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegen standes.
Fig.l zeigt eine Ausführungsform, bei der der Kathodenraum und der Konden sationsraum nebeneinander angeordnet sind; Fig.2 zeigt eine Entladungsröhre, bei welcher die' verschiedenen Räume sich über einander befinden; in Fig.3 ist eine andere Ausführungsform einer derartigen Entladungsröhre darge stellt.
In Fig.l ist im Kathodenraum 1 auf einem Fuss 2 eine Glühkathode 3 angeordnet. Die Kathode besteht aus einem Stückchen' aufgerollten Drahtgeflechtes 4, dessen auf einanderfolgende Windungen einen gewissen Zwischenraum aufweisen; die Windungen einer Heizspirale sind um den ganzen Kör per herumgelegt. Der Körper ist innen und aussen mit einem Stoff von grosser Emis sionsfähigkeit überzogen. Eine solche Ka thode hat eine starke Emission.
Am Boden des Kathodenraumes befindet sich eine Menge Quecksilber 5. Der Katho denraum steht durch ein Rohr 6 mit dem Kondensationsraum 7 in Verbindung. Das Rohr 6 besteht aus Chromeisen und ist zu beiden Seiten am Glas der Entladungsröhre angeschmolzen. Ferner stehen die Räume 1 und 7 durch die Röhre $ miteinander in Ver bindung, so dass sie ein kommunizierendes Gefäss für das Quecksilber bilden.
In analoger Weise steht der Konden sationsraum 7 durch ein Chromeisenrohr 9' mit dem Anodenraum 10 in Verbindung. Die Anode 11 ist beispielsweise auf eine Chromeisenplatte 12 aufgesetzt, die ringsum am Glas der Röhre angeschmolzen ist und mit der die Stromzuführungsleitung verbun den ist.
Infolge des Vorhandenseins der Glüh- kathode 3 im Kathodenraum 1- ist die Tem peratur dort und dementsprechend auch die Dampfspannung des Quecksilbers ziemlich hoch. Der Quecksilberdampf, der sich vom Kathodenraum zum Anodenraum 10 bewegt, kondensiert sich jedoch im Raum 7. Dieser Raum bleibt stets verhältnismässig kühl, da er sich in grosser Entfernung von der Glüh- kathode befindet und eine grosse Fläche hat, so dass ein Temperaturausgleich mit der Um gebung leicht erfolgen kann.
Das konden sierte Quecksilber kann durch die Röhre 3 zum Kathodenraum zurückströmen. Ein U-förmig gebogener Teil 14 bremst die Be wegung; so dass schwingende Bewegungen der- Flüssigkeit und damit bedingte Druck schwankungen vermieden werden. Im Ano denraum herrscht somit ein sehr niedriger Druck, so dass die Gefahr eines Überschlages auf ein Mindestmass gebracht wird. " Jeder der Räume 1 und 7 ist mit einer Einwölbung 13 versehen, die einen gern bildet. Der Quecksilberstand ist infolge dessen hoch,- und trotzdem ist die Gesamt menge Quecksilber gering. Gleichzeitig wird im Raum 1 trotz der geringen Menge Queck silber eine grosse Fläche der Erhitzung durch die Kathode 3 ausgesetzt.
An die Rohre 6 und 9, kann eine geeig nete Spannung angelegt werden, so dass die Zündspannung erheblich erniedrigt werden kann. Die zu diesem Zwecke geeignete Spannung liegt meistens .zwischen derjenigen der Anode und derjenigen der Kathode. Diese Spannung kann zum Beispiel einer be sonderen Sekundärspule auf dem Heizstrom transformator entnommen werden.
Ferner kann man die Entladungsröhre durch Anlegen einer pulsierenden, durch Null gehenden Gleichspannung zwischen Anode und Kathode und einer Wechselspan nung an die Rohre,6 und 9 zur Umformung von Gleichstrom in Wechselstrom verwenden.
In Fig. 2 sind entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 bezeichnet. Der Hauptunterschied gegenüber der Ausführungsform nach Fig.l besteht darin, dass die Entladungsstrecke keinen Knick aufweist, sondern die verschiedenen Räume in einer Geraden übereinander an- gebracht sind.
Wenn das im Kondensations- raum 7 kondensierte Quecksilber beim Her abtröpfeln auf die Glühkathode gelängen würde, würde dies bald eine angreifende Ein wirkung auf diese Kathode an den Stellen herbeiführen, an denen sich zufällig Queck silber befindet. Das Chromeisenrohr 6 ist nun innen mit zwei aus dem gleichen Metall bestehenden, nach oben eng zulaufenden Rohren 15 und 16 versehen.
Das im Raum 7 kondensierte Quecksilber gelangt nun in der Hauptsache zwischen das Rohr 15 und die Wand der Entladungsröhre und strömt von dort abwärts über die Wand des- Rohres 6, um darauf über die Aussenseite des Rohres 16 herabzutröpfeln. Das Rohr 16 bildet eine Kappe oberhalb der Glühkathode, so dass ein Abtropfen von Quecksilber .auf die Kathode verhütet wird.
Die beschriebenen Rohre 15 und 16 haben unter Umständen den Nachteil, dass mit ihnen in Berührung kommende Quecksilber tropfen verdampfen, da die Rohre eine hohe Temperatur haben.. Dies bewirkt plötzliche Druckerhöhungen. Um diesen Nachteil ab zuschwächen, könnte man die Teile 15 und 16 zum Beispiel aus Quarz herstellen. Eine andere Möglichkeit ist in Fig. 3 dargestellt. Das kondensierte Quecksilber wird hier durch die Umlaufleitung 17 zum Raum 1 zurückgeführt.
Eine Kappe 18 ist bei einer solchen Bauart zum Schutz der Schweissstelle 19 gegenübermässige Erhitzung zweckmässig. Ferner kann eine solche Kappe die Zündung noch verbessern. Ähnliche Dienste leistet auch die Kappe -16 in Fig.-2. - Verschiedene' andere. Ausführungsformen sind möglich, ohne - dass. von dem Grund gedanken der Erfindung abgegangen wird.
Beispielsweise brau-chen die Kondensations- räume 7 nicht wie bei den dargestellten Ausführungsbeispielen einen- Teil der Ent ladungsstrecke zu bilden, sondern sie können sich auch in einiger Entfernung von ihr be finden und durch eine Röhre mit ihr in Ver bindung stehen. Auch braucht diese Röhre nicht in die Mitte zwischen Anode und Ka- thode einzumünden, sondern die Mündung kann auch der Anode oder der Kathode näher liegen.
Der Kondensationsraum braucht nicht zu beiden Seiten von metallenen Wandabschnit- ten- der Entladungsröhre begrenzt zu sein. Unter Umständen genügt es für eine gute Zündung, wenn nur einer der verengten Wandabschnitte aus Metall besteht.
Ausser einem Dampf können noch ein oder mehrere Gase, zweckmässig Edelgase, in der Röhre vorhanden sein.
Entladungsröhren nach der Erfindung werden zum Beispiel für Spannungen von 100 Kilovolt und für Entladungsströme von 1 Ampere ausgebildet, und die Lebensdauer kann einige tausend Stunden betragen: Es können diese Werte jedoch noch wesentlich gesteigert werden.