Einrichtung zum Steuern von Metalldampf oder Gas enthaltenden Entladungsgefässen mit Hilfe von Anodengittern. Das Hauptpateilt bezieht sich auf eine Einrichtung zum Steuern von Metalldampf oder Gas enthaltenden Entladungsgefässen mit Hilfe von Anodengittern, insbesondere zum Unterbrechen brennender Lichtbögen, bei welchen die Öffnungen in den vor den Anoden befindlichen Gittern so dimensioniert sind, dass der Langmuir'sche Dunkelraum bei .dem gegebenen Metalldampf oder Gasdruck sie schon bei solchen negativen Spannungen überdeckt und verschliesst, auf welche sich das Gitter, isoliert angeordnet, von selbst aufladen würde.
Es ist allgemein bekannt, dass alle die ver mittelst gesteuerter Gas- und Dampfentla- dungszellen gesteuerten Gleich- und Umrich ter den Nachteil besitzen, dass damit nur das Zünden des Anodenstromes, beliebig gewählt werden kann, während das Löschen. vom Ver lauf der Anodenspannung abhängig ist, wo- ,durch dem Netz nur nacheilender Strom ent nommen werden kann.
Bei den stetig steuerbaren, sogenannten Kopf- und Wand stromverstärkern handelt es sich dagegen lediglich um die Steuerung kleiner Ströme, weil der unvermeidlich hohe, innere Wider stand dieser Röhren die Steuerung grösserer Ströme aus energetischen Gründen nicht ge stattet. Diese Kopf- und Wandstromverstär- ker sind gas- oder dampfgefüllte Ei ntladungs- röhren mit Glüh- oder Bogenkathode, bei denen einem ungesteuerten Hauptbogen wand- oder kopfseits die für den gesteuerten Bogen notwendigen Ladungsträger (Elek tronen) entzogen werden.
Der hohe innere Widerstand ist bei diesem letzteren Steuer prinzip dadurch bedingt, dass Ionisation im Raume zwischen Gitter und Anode nicht stattfinden darf. Infolgedessen treten in die sem Raume spannungsverbrauchende nega tive Raumladungen auf, die den hohen innern Widerstand zur Folge haben. Gemäss der im Hauptpatent festgelegten Dimensionier rung der Gitter, wobei zwischen Anoden und Gitter eine .Stossionisation ermöglicht wird, dagegen in den Dumhtrittsöffnungen der Gitter nicht, werden die Nachteile der bis jetzt bekannt gewordenen Gittersteuerungen behoben.
Ferner kann mittelst dieser Steuer gitter ein. an einer Anode brennender, von einer Gleichstromquelle gespeister Gleich stromlichtbogen jederzeit unterbrochen wer den.
Die Gitter sind aber verhältnismässig eng maschig und undurchlässig, daher ist der Durchgriff der Anodenspannung durch die Gittermaschen klein, so,dass es notwendig ist dafür zu sorgen, dass. ein Erregerlichtbogen unmittelbar von den Gittern vorbeibrennt. Solche Erregerlichtbögen sind an und für sich bekannt.
Durch Versuche ist aber festgestellt wor den, dass gerade die Ströme dieser Erreger lichtbogen eine weitere Mögliehkeit für :die Steuerung der Anodenströme anbieten.
Gegenstand dieser weiteren Erfindung ist eine Einrichtung zum Steuern von Metall dampf oder Gas enthaltenden Entladungs gefässen mit Hilfe von Anodengittern, insbe sondere zum Unterbrechen brennender Licht bögen, bei welchen .das Zünden und Löschen .des Anodenstromes mittelst eines unmittelbar vor jedem Anodengitter vorbeibrennenden, periodisch pulsierenden E@regerliehtbogens bewirkt wird. Es ist bereits betont worden, dass es notwendig ist, den Metalldampfdruck oder Gasdruck in einem gewissen Grenz bereich konstant zu halten. Um dies zu: ei reichen, werden zweckmässig die Rohre ihrer ganzen.
Länge nach mit Kühlflüssigkeit ge kühlt, jedoch nur auf dem halben Umfange der Röhre auf der den Steuergittern entge gengesetzten. Seite. Durch :diese Kühlung wird auch verhindert, dass an Gittern und Anoden Kondensation stattfindet.
Der zur Steuerung der Anodenströme an gewendete Erregerstrom ist eine Funktion des im Lichtbogenapparate herrschenden Dampfdruckes und der verwendeten Gitter und Anodenspannung. Schon verhältnis mässig kleine Erregerstromschwankungen haben grosse Ano.denstromschwankungen zur Folge. Auf diese Weise gelingt es ebenfalls Gleichstrom mittelst kleiner Steuerleistungen in Wechselstrom umzuwandeln.
In der Zeichnung sind einige Ausfüh rungsbeispiele für die Erfindung dargestellt, und zwar zeigen :die Figuren verschiedene Ausführungen von Entladungsgefässen, worin ein Erregerlichtbogen unmittelbar vor den Anoden vorbeibrennt. Ausserdem wird für eine geeignete Kühlung der Röhre bezw. Gehäuse gesorgt. In allen Figuren bedeuten a die Hauptanoden, welche mit vorgelagerten Steuergittern g versehen sind, e ist die Er regeranode und b die Kathode. Der zur Küh lung der Röhre versehene Kühlmantel ist mit k bezeichnet.
In Fig. 1 ist der Transformator t einer seits mit den Anoden a. und anderseits mit der Kathode b verbunden. Zwischen Trans formator t und Kathode<I>b</I> ist eine Gleich stromquelle c geschaltet. Die Gitter g sind in bekannter Weise an einer Gleichstrom- quelle d gelegt, deren positiver Pol mit der Kathode b in Verbindung steht. Die Erreger anode e wird von der Gleichstromquelle lz, die auch die Zündanode z speist, und den in Reihe geschalteten Wechselstromgenerator w mit Strom versorgt.
Dem Erreger-Gleich- strom ist der Wechselstrom überlagert, wo durch die Ionisationsdiehte vor den Steuer gittern g pulsiert:
Beider bereits geschilder ten Dimensionierung und Aufladung der Gitter g, wodurch zwischen Anoden und Git tern eine Ionisation stattfindet, dagegen in den Gitteröffnungen aber nicht, wird nun das Zünden und Löschen des Anodenstromes durch den vor den Gittern pulsierenden Er regerlichtbogen eingeleitet. Dabei kann natürlich die im Anodenkreis. gesteuerte Lei stung wegen der höheren Anodenspannung viel grösser sein als die zur Steuerung not wendige pulsierende Energie des Erreger stromes.
' In Fig. 2 ist eine Schaltung dargestellt, bei der die Gitterspannung synchron mit -dem Erregerstrom pulsiert. Zu :diesem Zweck sind die Steuergitter<I>g</I> über Widerstände<I>r</I> mit den gleichnamigen Phasen des die Erreger anoden e speisenden Transformators s ver bunden. Zwischen Kathode b und Nullpunkt des Transformators t ist wieder eine Gleich stromquelle c geschaltet. Jeder Arm des Lichtbogenapparates ist mit .seinem eigenen Kühlmantel k versehen.
Diese dreiphasige Schaltung stellt eine weitere vorteilhafte Ausbildung :der Erfindung dar, insofern, als die Anodenströme in gegenseitiger Unrterstüt- zung sowohl durch Pul.sation des Erreger stromes, als auch der Gitterspannungen ge steuert werden.
Der Erregertransformator s in Fig. 2 ist als Drehtransformator ausgebildet, weil es ohne weiteres möglich ist, phasenverschobene Stromquellen für die Gitteraufladung zu verwenden. Selbstverständlich können die Gitter ebensogut von einer getrennten Span nungsquelle gespeist werden.
Die Fig. 3 zeigt die Anwendung dieser Gittersteuerung bei einem Metalldampf gleichrichter. In der die Anode a, umgeben den Anodenhülse 7t ist ein engmaschiges, mit Wechselspannung aufgeladenes Steuergitter <I>g</I> eingebaut. Unterhalb :dieser Steuergitter <I>g</I> ist ein zweites Gitter m angebracht, welches die Erregeranode der vorhergehenden Ausfüh rungsbeispiele ersetzt. Dieses zweite.
Gitter in ist mit pulsierendem Strom gespeist, so dass der Anodenstrom beliebig gelöscht bezw. ge zündet werden kann. Selbstverständlich kann das Steuergitter g mit Gleichspannung an statt mit Wechselspannung aufgeladen wer den.
In den Fig. 4 bis 6 sind weitere Ausfüh rungsmöglichkeiten für Lichtbogenapparate angedeutet, in denen Erregeranoden e der artig angeordnet sind, dass der Erregerlicht bogen unmittelbar vor den Hauptanoden r, varbeibrennt. Die Bezeichnung der einzelnen Teile ist dieselbe wie in den Fig. 1 bis 3.
Die Fig. 6 zeigt zwei verschiedene Ausführungen, und zwar links ist der Erregerlichtbogen mittelst einer Führung i in der gewünschten Richtung geleitet, während rechts eine kon- zentrische Anordnung von Hauptanode a und Erregeranode c, sowie Gitter g dargestellt ist. Im letzteren Fall ist es zweckmässig auch ein Stromverteilergitter f anzubringen.
Für eine Verwirklichung der Erfindung bei den in Fig. 4 bis 6 angedeuteten Ausfüh rungen kann eine Schaltung gemäss Fig. 1 bezw. 2 verwendet werden.
Beim Löschen .des Anodenstromes treten Überspannungen auf ähnlich wie beim Aus schalten eines Gleichstromes mittelst eines tÜl- oder Schnellschalters. Solche Überspan nungen können grossen Schaden zur Folge haben, so dass dieser Übelstand unbedingt zu beseitigen ist. Es ist bekannt, diese, Über spannungen durch parallel zum Lichtbogen geschaltete Kondensatoren zu unterdrücken. Versuche zeigen nun, dass es vorteilhaft ist, .die Kondensatoren nicht mehr an .die Ka thode, sondern an. eine Hilfselektrode bezw. Erregeranode anzuschliessen.
Jede Anode ist mit ihrem eigenen Kondensatür versehen, wobei die andern Belege der Kondensatoren zu einem gemeinsamen Punkt zusammenge- fasst sind, welcher an eine Hilfselektrode an geschlossen ist. Diese Anordnung ist anhand der Fig. 7 ersichtlich.
Jede Anode a ist mit ihrem eigenen Kondensator p versehen, wobei ein Beleg jedes Kondensators mit der ent sprechenden Anode verbunden ist, während die andern Belege der Kondensatoren zu einem gemeinsamen Anschlusspunkt q ge führt sind. Der Anschlusspunkt q ist dann an der Hilfselektrode m angeschlossen. Es ist selbstverständlich auch möglich, jeden Kondensator an eine eigene Hilfselektrode anzuschliessen.
Statt die Kondensatoren zwi schen Anode und Hilfselektrode zu schalten, können sie ebenfalls zwischen Steuergitter und Hilfselektrode bezw. Eirregerelektroden angebracht werden. Der Vorteil dieser Schaltungen besteht darin, dass nun der Gleichrichter nicht mehr auslöscht, weil die Kathode nicht mehr infolge Kondensator schwingungen oder Entladungen vorüber gehend auf ein Potential gebracht wird, bei welchem der Kathodenfleck auslöscht.