Entladungsröhre mit Gasfüllung und Glühkathode zum Gleichrichten von Wechselstrom. Wenn man gasgefüllte Glühkathoden rühren in den bisher bekannten Ausführun- g@n für hohe Spannungen, zum Beispiel in der Röntgentechnik, verwendet, so muss man eine hohe Zündspannung in Kauf nehmen.
Eine solche Röhre fängt erst zu wirken an, nachdem die Spannung einen Wert erreicht hat, .der einen grösseren Teil des Höchst wertes ausmacht, als dies der Fall ist bei Gleiehrichtern für niedrigere Spannungen, die einen höheren Gasdruck haben.
Manchmal, zum Beispiel bei der Verwen dung von gasgefüllten Röhren in Röntgen anlagen, ist eine hohe Zündspannung nicht als Nachteil anzusehen; es kann aber auch die Unregelmässigkeit, mit der die Zündung vor sieh geht, störend sein, so dass man, um diese zu vermeiden, besser die Spannung über eine Reihe von Gleichrichtern verteilt. Dabei vermeidet man zugleich die Gefahr ds Auftretens von Rückzündungen. Nötigien- falls kann durch Parallelschaltung von Im pedanzen die richtige Verteilung der Span nung über die einzelnen Röhren bewirkt werden.
Eine solche Reihenschaltung von Gleich richtern bedingt allerdings einen grösseren Raum als eine einzelne Röhre und hat den Nachteil, dass jede Röhre ihre eigene Halte vorrichtung, sowie ihre eigene Elektronen erzeugungseinrichtung (Glühstromtransfor- mator) erfordert.
Die Erfindung ermöglicht nun die Her stellung eines Bogenentladungsventils für höhere Spannungen als bisher möglich war, so,dass in Fällen, wo früher zwei oder meh rere Entladungsgefässe nötig waren, eine ein zige Röhre benutzt werden kann. Man hat bereits vorgeschlagen, in Entladungsröhren mit Gasfüllung zum Gleichrichten von Wech selströmen die Entladungsbahn mit metal lenen Körpern zu umgeben, welche die Zün- dun",- erleichtern.
Damit verhindert wird, dass Rückzündungen vom einen Metallkörper nach dem andern stattfinden, müssen sie innerhalb der Röhre einen geringen Abstand vonein ander haben, und zwar um so geringer, je höher die Spannung ist. Dabeben bedingt aber anderseits eine höhere Spannung eine grössere Isolierlänge der die Metallteile ver bindenden Teile der. Röhrenwand. Diese ein ander entgegengesetzten Bedingungen mach ten es bisher unmöglich, eine bestimmte Spannung zu überschreiten.
Um diese Schwierigkeit zu beseitigen, werden bei der Entladungsröhre gemäss der vorliegenden Erfindung die in achsialer Rich tung hintereinander angeordneten, leitenden Körper, welche die Entladungsbahn umgeben, mit isolierenden, den Vakuumraum der Röhre abschliessenden Teilen verbunden, deren Iso- lierlänge grösser ist als der Abstand der von ihnen verbundenen, leitenden Körper und die gegenüber der Entladungsbahn in radialer Richtung zurückversetzt sind. Die leitenden Körper erstrecken sich dabei als Schirme zwischen den sie umgebenden isolierenden Teilen und der Entladungsbahn. Es werden dadurch Rückzündungen in den Räumen zwi schen der Entladungsbahn und den isolieren den Teilen vermieden.
Die leitenden Körper, die in einfachster Ausführung die Form von Zylindern haben können, unterteilen :den Abstand zwischen den Elektroden, so dass eine Reihe von freien Strecken gebildet wird, die so kurz sind, dass sie von der zwischen ihnen liegenden Span nung nicht durchschlagen werden können. Den innern Durchmesser hält man zweck mässigerweise so gering, wie es mit Rück sicht auf die Stromdichte zulässig ist.
Dadurch, dass die isolierenden Verbin dungsteile in radialer Richtung gegen die Entladungsbahn zürückversetzt werden, wird erreicht, da3 die Zündung erleichtert wird.
Die Beeinflussung der Potentialvertei- lung in der Entladungsbahn durch das Poten tial dieser Teile ist demzufolge eine geringe. Die Zündungsschwierigkeiten bei bis jetzt bekannten Konstruktionen sind wahrsehein- lieh auf den Einfluss der elektrischen La dungen der isolierenden Wandteile, die sich bei den niedrigen für .die hohen Spannungen in Frage kommenden Gasdrücken leicht bilden, zurückzuführen.
Diese Ladungen verzerren die Potentialverteilung in dem Ent ladungsraum, so dass die Zündung erst bei einer sehr hohen Spannung und unregelmässig einsetzen kann.
Das Enghalten der die Entladungsbahn umgebenden Räume erfordert eine geringe Entfernung der leitenden Körper von ein ander. Dies ist jedoch im Einklang mit der Bedingung, dass der Abstand der aufeinander folgenden, leitenden Körper gering sein muss, und vermindert auch die Möglichkeit, dass elektrische Kraftlinien, welche an den iso lierenden Verbindungsteilenenden, in die Entladungsbahn hineindringen.
Um die Länge der Verbindungsteile zu vergrössern und gleichzeitig die dadurch entstehenden Räume eng zu halten, kann die Stelle, wo die isolierenden Teile an den leitenden Kör pern angreifen, in achsialer Richtung gegen über dem Ende des betreffenden leitenden Teils zurückversetzt .sein.
Bei der letzten Ausführung können die isolierenden Teile unmittelbar aneinander an schliessen -und so ein fortlaufendes Isolierrohr bilden.
Die Gasfüllung der Röhre kann aus einem für solche Röhren gebräuchlichen Gase, wie Argon, Neon und dergleichen oder einem Gemisch derselben, bestehen.
Unter "Gasfüllung" ist aber in diesem Zusammenhang auch eine Menge eines oder ein Gemisch mehrerer ionisierbaren Dämpfe oder ein Gemisch eines oder mehrerer sol cher Dämpfe mit einem oder mehreren Gasen zu verstehen. Bei Benutzung von Dämpfen kann .der Druck in der Röhre durch das Vor handensein eines Vorrates verdampfbaren Materials, zum Beispiel Quecksilber, Na trium, Magnesium usw. leicht aufrechterhal ten werden, so dass man besonderer Vorkeh rungen zum Regenerieren, wenn zu viel Gas absorbiert worden ist, entbehren kann.
Einige solche Stoffe, zum Beispiel Magnesium, müssen, um einen genügend hohen Duck zu erzeugen, .durch besondere Mittel angewärmt werden, wozu unter Umständen die Glüh katbode dienen kann. Andere Stoffe haben schon bei Zimmertemperatur einen genügen den Dampfdruck und verdienen daher den Vorzug. Besonders gut eignet sich Queck <B>en</B> womit die Röhre nach der Erfindung bei einer Temperatur, die einen Dampfdruck von 0,001 bis 0,01 mm HB-Säule herbei geführt," gut funktioniert.
Eine mit Rücksicht auf eine bequeme Herstellung besonders zweckmässige Ausfüh rungsform der Röhre besteht darin, dass man die Wand ides Entladungskanals in an sich bekannter Weise aus Metallringen herstellt, die mit zwischengeschmolzenen Glasstrecken abwechseln, während jeder von diesen A'le- tallrIngen einen leitenden Körper umgibt und abstützt, wobei sich die leitenden Körper über einen grösseren Abstand in der Längsrich tung der Röhre erstrecken, als die sie um gebenden Metallringe, so dass die Glasstrek- ken der Wandung ihrerseits länger sind,
als die Abstände der aufeinanderfolgenden lei tenden Körper.
Die 11Tetallringe können mit dem von ihnen umgebenen leitenden Körper aus einem Metallstück hergestellt sein. Die Herstellung aus einem Stück hat aber einen Nachteil. Bei der Anschmelzung wird der Schmelzrand des Metalles auf Glühtemperatur erhitzt. Das 'Jetall bedeckt sich dadurch unter Umstän den mit einer Oxydhaut, die sich über den ganzen Körper in höherem oder geringerem Masse erstreckt. Beim Betriebe zerstäuben allmählich Teilchen dieser Schicht und bilden einen Niederschlag auf den Glasteilen der Wand, die dadurch ihre Isolierfähigkeit ver lieren.
Führt man die Metallringe als Ein zelteile für sich aus, in die die leitenden Körper nach erfolgter Anschmelzung einge setzt werden, so verhütet man die Bildung eines solchen Niederschlages.
Es ist noch ein zweiter Grund zu dieser getrennten Ausführung vorhanden. Wird Quecksilber als den Dampf liefernder Stoff benutzt, so ist es unerwünscht, dass sich Tröpfchen dieser Flüssigkeit am leitenden Körper ansammeln, weil sie Rückzündungen veranlassen können. Man wählt darum zweckmässigerweise in diesem Falle für die Körper ein Material, das nicht von Queck silber benetzt wird, beispielsweise Kohlen stoff oder Zirkonium, oder man kann :si.e mit einem Überzug aus einem solchen Ma terial versehen. .
Metallringe und lose eingesetzte Büch sen aus Kohlenstoff sind eine vorzügliche Kombination. Zum Aufrechterhalten der richtigen Spannungsverteilung können die leitenden Körper durch Impedanzen, vorzugs- -#z-eise Kondensatoren, ausserhalb der Röhre miteinander verbunden werden. Diese Impe danzen können aber ganz oder teilweise durch die gegenseitige Kapazität der Körper ersetzt werden. Um zu diesem Zwecke die Kapazität zu vergrössern, können die le.i tenden Körper derart ausgebildet und ange ordnet werden, dass sie einander, gegebenen falls zwei oder mehrfach, überlappen.
Es hat sich ergeben, dass, wenn der innere Durchmesser der leitenden Körper an dem der Anode zugewandten Ende geringer ist als an dem gegenüberliegenden Ende, die Zündung in dem richtigen Sinne leichte;" er folgt.
Die Zeichnung veranschaulicht einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegen- standes.
Fig. 1 zeigt schematisch eine erste A.u.s- führungsform einer Entladungsröhre nach der Erfindung; Fig. 2 stellt einen Teil dieser Röhre in Längsschnitt dar; Fi7. 3 bezieht sich auf eine andere Aus führungsform der Röhre; Fig. d und 5 zeigen Mittel zur Zusammen setzung von Röhrenteilen; Fig. 6 zeigt eine der Elektroden der in Fig. 1 .gezeichneten Röhre; Fig. 7, 8 und ,9 sind Teile von Ausfüh rungsbeispielen, wobei die leitenden Körper einander in radialer Richtung überlappen.
In Fig. 1 ist eine Kathodenkammer mit 1 und .eine Anodenkammer mit 2 bezeichnet. Diese Elektrodenkammern, -deren Wände aus Glas bestehen, sind durch einen Kanal mit einander verbunden, in dem in achsialer Richtung hintereinander vier Metallkörper 3 angeordnet sind. In,der Kathodenkammer ist eine in Fig. 8 näher dargestellte Glüh- kathode 4 angeordnet.
Sie besteht aus einem schraubenlinienförmig gewundenen Kern draht 5 aus hochschmelzendem Material mit verhältnismässig hohem elektrischen Wider stand, wie zum Beispiel Wolfram. Auf die sem Kerndraht ist ein Hilfsdraht 6, zum Beispiel aus Nickel, schraubenlinienförmig aufgewickelt. Die Oberfläche 7 dieses Hilfs drahtes ist mit einem Elektronen leicht emittierenden Stoff, beispielsweise Barium oxyd, bedeckt.
Die Stromzuführungsdrähte 8 und 9, an deren Enden der Kerndraht 5 befestigt ist, sind zum Schutze gegen das Auftreten von Ionen von Isolierröhrchen 10 und 11 aus hitzebeständigem Material, wie Tonerde, umgeben, die in den Quetschfuss 12 eingesetzt sind. Die Zuführungsdrähte sind, wie üblich, luftdicht in diesem Fuss einge schmolzen und setzen sich ausserhalb der Glaswandung fort. Auf ähnliche Weise ist der Zuführungsdraht 13 der Anode 14 in einen Quetschfuss 15 luftdicht durch die Wand geführt.
Die Anode besteht zweck mässigerweise aus rrohlenstoff oder einem andern wenig zerstäubenden Material, oder sie besitzt einen Überzug aus einem solchen Ma terial. Der Zuführungsdraht kann gleich falls von einem Schutzröhrchen 16 umgeben sein, das zur Haltung der Anode dient.
Durch die Metallkörper 3 in Form von Büchsen wird eine Unterteilung des beim Betriebe zwischen den Elektroden 4 und 14 auftretenden Spannungsgefälles über die. Entladungsbahn erzielt.
Die Metallkörper 3 werden von gläsernen Verbindungsteilen 17, welche Teile die Wand ,des Entladungskanals bilden, im Abstand voneinander gehalten. Die Verbindung er folgt durch Metallringe 18 (Fig. 2), welche die Körper<B>3</B> umgeben und mit diesen ein ganzes Metallstück ausmachen. Die Verbin dungsteile 17 sind mit den Rändern der bfetallringe luftdicht verschmolzen. Eine zu diesem Zwecke für die Metallringe geeignete Legierung bildet .das wegen seiner Fähig keit, an Glas angeschmolzen werden zu kön nen, bekannte Chromeisen.
Die Röhre ist bis auf den für Gleich richter mit Quecksilberdampfentladung ge bräuchlichen Druck evakuiert und mit einem Quecksilbertropfen 19 versehen. Es füllt sich also der Entladungsraum mit Quecksil berdampf von einem Druck, der durch die Temperatur der kältesten .Stelle bestimmt wird und der bei Zimmertemperatur hin reicht, um die Zündung vor sich gehen zu lassen. Weil die Verbindungsteile 17 in radialer Richtung gegen der Entladungs bahn zurückversetzt .sind, kann das Potential dieser Teile die Potentialverteilung in der Entladungsbahn praktisch nicht beeinflussen. Die Entladungsbahn wird durch die Metall körper 3 gegenüber den Verbindungsteilen 17 elektrostatisch abgeschirmt.
Ein wiehtiger Unterschied der Röhre nach Fig. 1 im Vergleich mit früher vorgeschla genen Ausführungsformen, wobei das Span nungsgefälle zwischen den Elektroden längs der Wand von eingeschmolzenen oder an der Wand anliegenden Metallstrecken unterteilt wird, ist ferner, da.ss die Isolierlänge der gläsernen Verbindungsteile erheblich länger ist als der Abstand a. zwischen den Metall körpern. Dadurch wird die Bedingung einer kleinen Entfernung der Spannung führen den Teile im Entladungsraum und einer ge nügend grossen Isolierlänge besser erfüllt.
An sich genügt ein kurzer Abstand der Spannung führenden Teile nicht, da bekannt lich sich die Durchschläge oft über einen "Umweg" bilden, wenn der kürzeste Ab stand dazu nicht ausreicht. Trotz der Denk- barkeit solcher "Umwege" in dem von der Glaswandung 17 und den Metallbüchsen 3 gebildeten Raum treten Rückzündungen in .der beschriebenen Röhre nicht auf, wenn nur dieser Raum in -der Richtung der Kraft linien genügend klein gehalten wird. Das Gleiche gilt für eine Ausführungs form der Röhre nach Fig. 3. Dabei treten die Metallringe 20, welche die Metallkörper 3 stützen, nicht an die Oberfläche, sondern sind ganz schmal und vom Glas überzogen.
Die gläsernen Verbindungsteile setzen sich hier ineinander fort.
In den Fig. 2 und 3 sind einige Kraft linien eingezeichnet, wobei die mittlere der drei gestrichelt angegebenen Linien unge fähr die längste ist, welche noch innerhalb der Röhre frei im Dampf- bezw. Gasraum verläuft. Angenommen, dass ein Elektron dieser Kraftlinie folgt, ohne ionisieren zu können, so werden eben.sowenig andere Elektronen eine Stossionisation verursachen, da jede andere Kraftlinie eine kürzere Strecke im Entladungsraum hat. Längere Kraftlinien durchsetzen die Glaswandung.
Auf ähnliche Weise ist in Fig. 3 der Kra.ft- linienverlauf angegeben, wobei es sich her ausstellt, dass durch eine sattelartige Ein schnürung der Glaswand die Länge der längsten, ausserhalb der Entladungsbahn im Vakuumraum verlaufenden Kraftlinien, .die die Glaswand nicht berühren, herabgesetzt werden kann.
Mit 31. sind in Fig. 1 schematisch ange gebene Kondensatoren bezeichnet, die man, um die richtige Spannungsverteilung zu sichern, parallel zu den verschiedenen Strek- ken der Entladungsbahn schalten kann. Man kann auch die gegenseitige Kapazität der leitenden Zwischenteile vergrössern, wie es zum Beispiel in Fig. 7 und 9 dargestellt ist. Bei diesen Ausführungsformen, überlappen sich die Teile 32 hezw. 33, was nicht nur die Kapazität erhöht, sondern auch eine gute Abschirmung der Entladungsbahn gegen die Glasteile 34 bezw. ,35 herbeiführt und die Gefahr der Rückzündungen verringert.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 8 findet die Überlappung zweiseitig statt. Ge- wünschtenfalls können die \leitenden Körper auch mit mehreren konzentrischen Ringen versehen werden, so dass sie mehrfach inein ander eingreifen. Die Röhre wird am besten in lotrechter Aufstellung betrieben. Vorzugsweise ist dabei die Kathode unten. Es entsteht dann um die Röhre ein aufsteigender Luftstrom, der längs der Röhrenwand streift und diese kühlt.
In Fig. 2 ist in dem 'Steg zwischen .der Büchse 3 und dem Ring 18 eine Öffnung 24 sichtbar, .die dazu dient, dem etwa in den Zwischenräumen kondensierenden Queck silber Gelegenheit zu geben, in die Kathoden kammer zu fliessen.
Falls in einer Röhre nach Fig. 1 die Ringe und Büchsen getrennte Teile bilden, können sie auf beliebige Weise miteinander mechanisch verbunden sein, zum Beispiel mit Schraubendraht, Bajonettverschluss usw.
Eine praktische Befestigungsweise wird durch Fig. 4 und 5 veranschaulicht. Dabei liegt ein auswärts federnder Ring 25, der in Fig. 5 einzeln abgebildet wird, teilweise in einer LTmfangsnut 26 des leitenden Körpers 3 und teilweise in einer entsprechenden Aus sparung eines innerhalb des Ringes 18 liegen den Flansches 27. Dieser ist, um die Teile bequem verbinden zu können, mit einer achsial verlaufenden Aussparung 28 ver sehen. Darin liegt das eine Ende 29 des federnden Ringes 25, das achsial und etwas auswärts abgebogen ist.
Das andere Ende 30 ist in tangentialer Richtung urverschiebbar am leitenden Körper festgehalten, indem es etwas einwärts abgebogen und in eine kleine Ausbohrung im Boden der Nute. 26 hinein gesteckt ist. Man kann nun den leitenden Körper 3 mit einem eingesteckten Werkzeug fassen und ihn in den Metallring hinein schieben, wobei darauf zu achten ist, dass ,der aohsial verlaufende Teil 29 der Ring feder nach der Richtung weist, in die der Metallkörper 3 in die Ringfeder 25 hinein geschoben wird, derart, dass dieses Ende 29 in der achsial verlaufenden Nute 28 seinen Platz findet.
Sodann dreht man den leitenden Körper um die Achse in die Richtung des andern Endes der Feder (Pfeilrichtung in Fig. 5). Die Ringfeder wird dadurch ge spannt und fällt in die Nut hinein, so dass sie nieht mehr über den Rand des Metall ringes vorsteht, und der Körper ferner in den Ring hineingeschoben werden kann. Man lässt darnaeh -den Körper zurückdrehen und schiebt ihn so weit hinein, bis die Feder in die ringförmige .Aussparung des Metallringes einschnappt und dadurch der Körper be festigt wird.
Wie günstig .die Röhre nach der Erfin dung hinsichtlieh ihrer Wirkungsweise und Abmessungen ist, sei durch ein zahlen mässiges Beispiel illustriert: Eine Röhre nach Fig. 1, geeignet zum Gleichrichten von Wechselstrom mit einer Stärke in der Grössenordnung von 1000 m. A. und einer Spannung in den unwirksamen Halbperioden bis 125 kV, braucht eine Ge samtlänge l von 3-50 mm nicht zu über schreiten.
Der Abstand a. der Metallkörper 3 beträgt zum Beispiel 8 mm und der Durch messer der Verbindungsteile ist 30 mm, der innere Durchmesser der Büchsen 3 kann an nähernd gleich dem Abstand a und die Iso lierlänge der Verbindungsteile 17 ungefähr so gross wie der Durchmesser dieser Teile genommen werden.
Eine solche Röhre ist als Hochspannungs ventil in Röntgenanlagen sehr geeignet, be sonders wegen des geringen und von der Be lastung wenig abhängigen Spannungsab falles, der nur ungefähr 40 Volt beträgt.
Natürlich können Röhren nach der Er findung auch auf andern Verwendungs gebieten gute Dienste leisten, zum Beispiel in der Radiotelegraphie und auf dem Gebiete der Kraftübertragung.
Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die leitenden Zwisehenteile 3,6 als ein ander teilweise umgebende Trichter ausge bildet sind, an deren Ränder die Glaswand 3'7 angesehmolzen ist.
Es hat sich herausgestellt, ,däss die Durch schlagfestigkeit der Röhre in der Sperr phase grösser ist, wenn das engste Ende der leitenden Körper der Anode zugewandt ist. Auch ist der Spannungsabfall dabei ge ringer, als bei umgekehrter Anordnung. Das selbe ist der Fall, wenn bei einer Ausfüh- rung, bei der sich die Zwischenkörper nicht überlappen, der innere Durchmesser an dem der Anode zugewendeten Ende, wie in Fig. 4 angegeben, geringer ist als an dem gegen überliegenden Ende.
Discharge tube with gas filling and hot cathode for rectifying alternating current. If you use gas-filled hot cathodes in the previously known designs for high voltages, for example in X-ray technology, you have to accept a high ignition voltage.
Such a tube only begins to work after the voltage has reached a value which makes up a larger part of the maximum value than is the case with rectifiers for lower voltages which have a higher gas pressure.
Sometimes, for example when using gas-filled tubes in X-ray systems, a high ignition voltage should not be viewed as a disadvantage; however, the irregularity with which the ignition takes place can also be disturbing, so that in order to avoid this it is better to distribute the voltage over a number of rectifiers. At the same time, one avoids the risk of re-ignition. If necessary, the correct distribution of the voltage across the individual tubes can be achieved by connecting impedances in parallel.
Such a series connection of rectifiers, however, requires a larger space than an individual tube and has the disadvantage that each tube requires its own holding device and its own electron generating device (glow current transformer).
The invention now enables the manufacture of an arc discharge valve for higher voltages than was previously possible, so that in cases where two or more discharge vessels were previously necessary, a single tube can be used. It has already been proposed that in discharge tubes filled with gas to rectify alternating currents, the discharge path should be surrounded with metallic bodies which facilitate the ignition.
In order to prevent backfiring from one metal body after the other, they must have a small distance from one another within the tube, and the lower the higher the voltage. On the other hand, however, a higher voltage requires a greater insulation length of the parts of the connecting metal parts. Tube wall. These mutually opposed conditions have hitherto made it impossible to exceed a certain voltage.
In order to eliminate this difficulty, in the discharge tube according to the present invention, the conductive bodies arranged one behind the other in the axial direction, which surround the discharge path, are connected to insulating parts which close off the vacuum space of the tube, the insulating length of which is greater than the distance of the conductive bodies connected by them and which are set back in the radial direction with respect to the discharge path. The conductive bodies extend as screens between the insulating parts surrounding them and the discharge path. This prevents backfiring in the spaces between the discharge path and the isolating parts.
The conductive bodies, which in their simplest form can have the shape of cylinders, subdivide: the distance between the electrodes, so that a series of free stretches is formed that are so short that the voltage between them does not break through can. The inner diameter is expediently kept as small as is permissible with regard to the current density.
The fact that the insulating connecting parts are set back in the radial direction towards the discharge path means that ignition is facilitated.
The influence of the potential of these parts on the potential distribution in the discharge path is therefore minimal. The ignition difficulties in constructions known up to now are probably due to the influence of the electrical charges on the insulating wall parts, which are easily formed at the low gas pressures that can be used for the high voltages.
These charges distort the potential distribution in the discharge space, so that the ignition can only start irregularly and at a very high voltage.
The narrowing of the spaces surrounding the discharge path requires a small distance between the conductive bodies from one another. However, this is in accordance with the condition that the spacing of the successive conductive bodies must be small, and also reduces the possibility that electrical lines of force, which at the ends of the insulating connecting parts, penetrate into the discharge path.
In order to increase the length of the connecting parts and at the same time to keep the resulting spaces narrow, the point where the insulating parts attack the conductive body can be set back in the axial direction towards the end of the conductive part in question.
In the case of the last version, the insulating parts can be connected directly to one another and thus form a continuous insulating tube.
The gas filling of the tube can consist of a gas customary for such tubes, such as argon, neon and the like, or a mixture thereof.
In this context, however, “gas filling” is also to be understood as meaning an amount of one or a mixture of several ionizable vapors or a mixture of one or more such vapors with one or more gases. When using vapors, the pressure in the tube can easily be maintained by the presence of a supply of vaporizable material such as mercury, sodium, magnesium, etc., so that special provisions are made for regeneration if too much gas has been absorbed is, can do without.
Some such substances, for example magnesium, have to be warmed up by special means in order to generate a sufficiently high pressure, for which the glow cathode can serve under certain circumstances. Other substances already have sufficient vapor pressure at room temperature and therefore deserve preference. Mercury is particularly well suited, with which the tube according to the invention "functions well at a temperature which brings about a vapor pressure of 0.001 to 0.01 mm HB column."
A particularly expedient embodiment of the tube with a view to ease of manufacture consists in producing the wall of the discharge channel in a manner known per se from metal rings which alternate with intermelted glass sections, while each of these metal rings surrounds a conductive body and supported, the conductive bodies extending over a greater distance in the longitudinal direction of the tube than the metal rings surrounding them, so that the glass sections of the wall are themselves longer,
than the distances between the successive conductive bodies.
The 11 metal rings can be made from a piece of metal with the conductive body surrounding them. However, the production from one piece has a disadvantage. During the melting process, the melting edge of the metal is heated to the annealing temperature. As a result, the jetall may be covered with an oxide layer that extends over the entire body to a greater or lesser extent. During operation, particles of this layer gradually atomize and form a deposit on the glass parts of the wall, which thereby lose their insulating properties.
If the metal rings are made as individual parts in which the conductive bodies are inserted after they have melted, the formation of such a precipitate is prevented.
There is a second reason for this separate execution. If mercury is used as the substance supplying the vapor, it is undesirable for droplets of this liquid to collect on the conductive body because they can cause re-ignition. In this case, therefore, it is advisable to choose a material for the body that is not wetted by mercury, for example carbon or zirconium, or you can: provide it with a coating of such a material. .
Metal rings and loosely inserted carbon bushes are an excellent combination. To maintain the correct voltage distribution, the conductive bodies can be connected to one another by means of impedances, preferably capacitors, outside the tube. These impedances can be completely or partially replaced by the mutual capacity of the bodies. In order to increase the capacity for this purpose, the leading bodies can be designed and arranged in such a way that they overlap one another, possibly two or more times.
It has been found that if the inner diameter of the conductive bodies is smaller at the end facing the anode than at the opposite end, ignition is easy in the correct sense; "it follows.
The drawing illustrates some exemplary embodiments of the subject matter of the invention.
1 shows schematically a first embodiment of a discharge tube according to the invention; Fig. 2 shows part of this tube in longitudinal section; Fi7. 3 relates to another embodiment of the tube; Figures d and 5 show means for assembling tube parts; Fig. 6 shows one of the electrodes of the tube shown in Fig. 1; Fig. 7, 8 and, 9 are parts of Ausfüh approximately examples, wherein the conductive bodies overlap each other in the radial direction.
In Fig. 1, a cathode chamber is denoted by 1 and an anode chamber by 2. These electrode chambers, whose walls are made of glass, are connected to one another by a channel in which four metal bodies 3 are arranged one behind the other in the axial direction. A glow cathode 4, shown in greater detail in FIG. 8, is arranged in the cathode chamber.
It consists of a helically wound core wire 5 made of high-melting material with a relatively high electrical resistance, such as tungsten. An auxiliary wire 6, for example made of nickel, is wound helically onto this core wire. The surface 7 of this auxiliary wire is covered with a substance that easily emits electrons, for example barium oxide.
The power supply wires 8 and 9, at the ends of which the core wire 5 is attached, are surrounded by insulating tubes 10 and 11 made of a heat-resistant material, such as alumina, which are inserted into the pinch foot 12 to protect against the occurrence of ions. As usual, the supply wires are melted airtight into this foot and continue outside the glass wall. In a similar way, the lead wire 13 of the anode 14 is guided through the wall in a squeeze foot 15 in an airtight manner.
The anode is expediently made of raw material or some other low-atomization material, or it has a coating of such a material. The feed wire can also be surrounded by a protective tube 16 which is used to hold the anode.
By the metal body 3 in the form of bushes, a subdivision of the voltage gradient occurring between the electrodes 4 and 14 during operation over the. Discharge path achieved.
The metal bodies 3 are held at a distance from one another by glass connecting parts 17, which parts form the wall of the discharge channel. The connection he follows through metal rings 18 (Fig. 2), which surround the body <B> 3 </B> and make up a whole piece of metal with them. The connec tion parts 17 are fused airtight to the edges of the metal rings. An alloy suitable for this purpose for the metal rings is known as chrome iron because of its ability to be melted onto glass.
The tube is evacuated except for the pressure common to rectifiers with mercury vapor discharge and provided with a drop of mercury 19. The discharge space is therefore filled with mercury vapor at a pressure which is determined by the temperature of the coldest point and which is sufficient at room temperature to allow the ignition to proceed. Because the connecting parts 17 are set back in the radial direction relative to the discharge path, the potential of these parts can practically not influence the potential distribution in the discharge path. The discharge path is electrostatically shielded by the metal body 3 from the connecting parts 17.
A significant difference between the tube according to FIG. 1 and the previously proposed embodiments, with the voltage gradient between the electrodes being divided along the wall by melted metal sections or metal sections resting against the wall, is also that the insulation length of the glass connecting parts is considerable is longer than the distance a. between the metal bodies. As a result, the condition of a small distance between the voltage leading to the parts in the discharge space and a sufficiently large insulating length is better met.
In and of itself, a short distance between the live parts is not sufficient, as it is well known that the breakdowns are often "detoured" if the shortest distance is not sufficient. Despite the feasibility of such "detours" in the space formed by the glass wall 17 and the metal cans 3, backfiring in the tube described does not occur if only this space is kept sufficiently small in the direction of the lines of force. The same applies to an embodiment of the tube according to FIG. 3. The metal rings 20, which support the metal body 3, do not come to the surface, but are very narrow and covered by glass.
The glass connecting parts continue here into one another.
In Figs. 2 and 3, some lines of force are drawn, the middle of the three lines indicated by dashed lines is approximately the longest, which is still freely within the tube in the steam or. Gas space runs. Assuming that an electron follows this line of force without being able to ionize, just as few other electrons will cause an impact ionization, since every other line of force has a shorter distance in the discharge space. Longer lines of force penetrate the glass wall.
In a similar way, the course of the line of force is indicated in Fig. 3, whereby it turns out that the length of the longest lines of force, which run outside the discharge path in the vacuum space and do not touch the glass wall, are caused by a saddle-like constriction of the glass wall. can be reduced.
31 denotes capacitors which are schematically indicated in FIG. 1 and which, in order to ensure the correct voltage distribution, can be connected in parallel to the various stretches of the discharge path. The mutual capacitance of the intermediate conductive parts can also be increased, as is shown in FIGS. 7 and 9, for example. In these embodiments, the parts 32 overlap each other. 33, which not only increases the capacity, but also a good shielding of the discharge path against the glass parts 34 respectively. , 35 and reduces the risk of re-ignition.
In the embodiment according to FIG. 8, the overlap takes place on both sides. If desired, the conductive bodies can also be provided with several concentric rings so that they engage in one another several times. The tube is best operated in a vertical position. The cathode is preferably at the bottom. A rising air flow is then created around the tube, which brushes along the tube wall and cools it.
In Fig. 2, in the 'web between .the sleeve 3 and the ring 18, an opening 24 is visible, .which serves to give the mercury, for example, condensing in the interstices, the opportunity to flow into the cathode chamber.
If the rings and bushings form separate parts in a tube according to FIG. 1, they can be mechanically connected to one another in any desired manner, for example with screw wire, bayonet lock, etc.
A practical way of fastening is illustrated by FIGS. 4 and 5. Here, an outwardly resilient ring 25, which is shown individually in Fig. 5, partially in a LTmfangsnut 26 of the conductive body 3 and partially in a corresponding recess from within the ring 18 are the flange 27. This is convenient to the parts to be able to connect, see ver with an axially extending recess 28. One end 29 of the resilient ring 25, which is bent axially and slightly outwards, lies therein.
The other end 30 is held on the conductive body such that it can be displaced in the tangential direction by being bent slightly inward and into a small bore in the bottom of the groove. 26 is inserted into it. You can now grasp the conductive body 3 with an inserted tool and push it into the metal ring, making sure that the aohsial part 29 of the ring spring points in the direction in which the metal body 3 enters the ring spring 25 is pushed in such that this end 29 finds its place in the axially extending groove 28.
The conductive body is then rotated around the axis in the direction of the other end of the spring (direction of the arrow in FIG. 5). The ring spring is thereby tensioned and falls into the groove, so that it no longer protrudes over the edge of the metal ring, and the body can also be pushed into the ring. The body is then turned back and pushed in until the spring snaps into the annular recess of the metal ring and thereby the body is fastened.
How favorable the tube according to the invention is in terms of its mode of operation and dimensions is illustrated by a numerical example: A tube according to FIG. 1, suitable for rectifying alternating current with a strength of the order of magnitude of 1000 m. A. and a voltage in the ineffective half-periods up to 125 kV, a total length l of 3-50 mm does not need to be exceeded.
The distance a. the metal body 3 is, for example, 8 mm and the diameter of the connecting parts is 30 mm, the inner diameter of the sleeves 3 can be taken to be approximately equal to the distance a and the Iso lierlänge of the connecting parts 17 approximately as large as the diameter of these parts.
Such a tube is very suitable as a high-voltage valve in X-ray systems, especially because of the low voltage drop, which is only about 40 volts, and is not dependent on the load.
Of course, tubes according to the invention can also do good service in other areas of use, for example in radio telegraphy and in the field of power transmission.
Fig. 9 shows an embodiment in which the conductive intermediate parts 3, 6 are formed as a funnel that partially surrounds the other, at the edges of which the glass wall 3'7 is attached.
It has been found that the dielectric strength of the tube is greater in the blocking phase when the narrowest end of the conductive body faces the anode. The voltage drop is also lower than with the reverse arrangement. The same is the case if, in an embodiment in which the intermediate bodies do not overlap, the inner diameter at the end facing the anode, as indicated in FIG. 4, is smaller than at the opposite end.