CH176744A - High-voltage discharge vessel with a highly insulating wall. - Google Patents

High-voltage discharge vessel with a highly insulating wall.

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CH176744A
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Aktiengesellschaft C H Mueller
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C H F Mueller Aktiengesellscha
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      Hochspannungsentladungsgefäss    mit hochisolierender Wandung.    Die gebräuchlichen     Hochspannungsent-          ladungsgefässe    besitzen eine zur Hauptsache  aus Glas bestehende Wandung. Die Ober  fläche derselben hat die unangenehme Eigen  schaft, dass bei Berührung mit der Aussen  luft ihre Isolationsfähigkeit in höherem  Masse beeinträchtigt wird, als dies bei andern  isolierenden Baustoffen, insbesondere kera  mischer Art, der Fall ist. Ausserdem werden       derartige    Glaswandungen verhältnismässig  leicht von elektrischen Funken durchschlagen,  wodurch Luft in das Entladungsgefäss ein  dringt und ein weiterer Betrieb. unmöglich  wird.  



  Man hat bereits vorgeschlagen, beispiels  weise Röntgenröhren mit starkwandigen  Glasgefässen herzustellen. Derartige Ent  ladungsgefässe sind aber praktisch nicht her  gestellt worden, da ihre Herstellung und ihr  Betrieb grosse Schwierigkeiten bereiten. Je  stärker eine Glaswandung hergestellt wird,  desto grösser sind die Spannungen innerhalb    des Glases, so dass die Röhre gegenüber Tem  peraturschwankungen sehr empfindlich ist.  Ausserdem lassen sich in derartig starkwan  dige Glasgefässe die Elektroden nicht gut  einschmelzen. Schliesslich haftet derartigen  Hochspannungsröhren der zuerst genannte  Nachteil an, dass die Isolationsfähigkeit der  Glasoberfläche nicht so gut ist wie die an  derer     Materialien.     



  Es sind auch Röntgenröhren bekannt  geworden, deren Glaswandung mit Abstand  von einer besonderen Hülle, beispielsweise  aus Porzellan, umschlossen ist. Diese Por  zellanhüllen dienten dazu, unerwünschte  Röntgenstrahlen zu absorbieren, zu welchem  Zwecke ihrer Masse     röntgenstrahlenabsorbie-          rende    Stoffe beigemengt waren. Der zwischen  Gefässwandung und Hülle bestehende Luft  zwischenraum verschlechtert die Isolations  fähigkeit der Glasoberfläche.  



  Schliesslich ist vorgeschlagen worden, die  Gefässwandung solcher gläserner Röntgen-      röhren mit einer strahlenabsorbierenden Gla  sur zu überziehen. Hierdurch wird zwar ein  gewisser Strahlenschutz erzielt, hingegen die  Isolationseigenschaften der Glasoberfläche  nicht wesentlich verbessert, ausserdem ist die  Herstellung eines     solehen    Überzuges recht  schwierig.  



       Diese    Nachteile werden durch den Gegen  stand der vorliegenden Erfindung behoben.  Nach der Erfindung wird ein inneres  vakuumdichtes Gefäss, das wenigstens teil  weise aus Glas besteht, von einem äussern,  starkwandigen Gefäss aus festem Isoliermate  rial, zum Beispiel Porzellan, eng umschlos  sen. Die Wand des äussern Gefässes ist so  dick, dass sie durch elektrische Funken bei  der betriebsmässigen Spannung nicht durch  geschlagen werden kann, so dass die Glas  schicht der Röhre nicht nennenswert belastet  wird.

   Ferner wird, gegebenenfalls durch Auf  füllung mit einer     geeigneten    Kittmasse, ver  mieden,     dass    elektrostatisch belastete Hohl  räume zwischen der innern     und    der     äussern     Gefässwand eingeschlossen werden. Hierzu  kann in vorteilhafter Weise die unter dem  Namen     "Dekothinskie-Zement"    erhältliche  Füllmasse verwendet werden. Das innere  Gefäss dient zum Abschluss des Vakuums und  das äussere Gefäss zur Isolierung der Elek  troden von geerdeten Teilen in der Um  gebung.  



  Ein     Hochspannungsentladungsgefäss    mit  einer derartigen Wandung hat sowohl quer,  wie auch längs der Wandung so vorzügliche  Isolationseigenschaften, dass ,die Abmessun  gen gegenüber gläsernen     Entladungsgefässen     erheblich verringert werden können.  



  Die Herstellung eines Entladungsgefässes  nach der Erfindung kann beispielsweise so  vorgenommen werden, dass in an sich bekann  ter Weise zunächst ein Entladungsgefäss mit  einer dünnen Glaswandung fertiggestellt und  auf dessen Oberfläche unter Vermeidung  jeglicher Zwischenräume und gasförmiger  Einflüsse der isolierende Baustoff auf  gebracht wird. Die aus diesem Material be  stehenden     Wandungsteile    lassen sich leicht  in jeder Form herstellen; sie     können,    wenn    eine weitere Verbesserung der Isolation längs  der Aussenwandung erwünscht ist, mit     rippen-          oder    wellenartigen Vorsprüngen versehen  werden.  



  Zweckmässig besteht das äussere Gefäss  aus zwei     becherförmigen    Isolierkörpern, die  über die Enden des innern Gefässes geschoben  sind. Es ergibt sich eine besonders vorteil  hafte Bauart, wenn der Entladungsraum mit  einem Metallteil umgeben wird. Die     Isolier-          körper,    welche die äussere Gefässwandung bil  den, können dann an dem Metallteil befestigt       sein,    der mit der gläsernen oder glasartigen  Wandung     hochvakuumdicht    verschmolzen ist.  Eine derartige Bauart ergibt -eine besonders  feste und haltbare Entladungsröhre.  



  Die mechanische Haltbarkeit einer Ent  ladungsröhre nach der Erfindung gestattet  es, weitere Isolierkörper zur Aufnahme der  Enden von Hochspannungskabeln für die   Stromzuführung an die     Elel@troden    direkt an  der hochisolierenden Gefässwandung anzu  bringen, so dass die Elektroden     bezw.    deren       Einschmelzstellen    vom Gewicht und Zug der  Kabel völlig entlastet sind.  



  Die äussere Gefässwandung wird an den  Stellen, wo die Elektroden mit dem innern  Gefäss verschmolzen sind,     zwecl@mässig    mit  Vorsprüngen versehen, um den Isolationsweg  zu vergrössern.  



  Die Aussenoberfläche des äussern Gefässes  kann man durch geeignete Mittel leitend aus  bilden, so dass sie zweckmässig mit äussern  Metallbelägen der Hochspannungsleiter ge  meinsam an Erde gelegt werden kann und  die Röhre auch während des Betriebes ge  fahrlos zu     berühren    ist. Eine solche leitende  Oberfläche kann beispielsweise durch Auf  spritzen von Metall hergestellt werden.  



  In der Zeichnung sind zwei Ausfüh  rungsbeispiele eines     Hochspannungsentla-          dungsgefässes    nach der Erfindung, und  zwar einer Röntgenröhre, im Längsschnitt  dargestellt. Die Anode 1 und die Kathode     \?,     welche aus einem Glühdraht 3 und einer  diesen umgebenden elektrostatischen     Sammel-          vorrichtung    4 besteht, sind in ein aus einer  dünnen Glaswandung 5 bestehendes Ent-           ladungsgefäss    eingeschmolzen. Die     Glaswan-          diiii@--    5 wird durch starkwandige,     becher-          förmige    Isolatoren 6 und 7 unmittelbar be  deckt.

   Der Mittelteil der Wandung besteht  bei beiden Ausführungsbeispielen aus einem       -Metallring    8, der mit der innern Schicht  der Gefässwandung     hochvakuumdicht    ver  schmolzen ist. Mit den hochisolierenden  Wandteilen 6 und 7 sind ebenfalls ohne  Zwischenraum die Isolierkappen 9 und 10  verbunden. Diese tragen die Anschluss- und  Befestigungsmittel für die mit den Elek  troden der Röhre verbundenen     Hochspan-          i@ungskabel    13 und 14. Die Isolierstücke 9  und 10 sind in     Fig.    1 von Metallhauben 11,  12 umschlossen, welche mit dem äussern ge  erdeten Kabelbelag 15 und mit einer Metall  hülle 16 auf der Oberfläche der Gefässwan  dung leitend verbunden sind.  



  Die Isolatoren 6, 7, 9 und 10 können       us    einer     Kunstharzmasse,    zum Beispiel .dem  unter dem Namen     "Philite"    bekannten Mate  rial oder zum Beispiel aus einer porzellan  ähnlichen keramischen Masse bestehen.  



  Zum Schutz gegen Röntgenstrahlen, die  nicht durch das Fenster 17 austreten, ist der  Mittelteil der Röhre mit einem Bleibelag 18  versehen. Der Spalt zwischen der Glas  sehielit und den Isolatoren 6 und 7 ist mit  einer Kittmasse 28 ausgefüllt.  



  Die in     Fig.2    abgebildete Ausführungs  form unterscheidet sieh von der in     Fig.    1 ab  gebildeten dadurch, dass sich die äussere Ge  fässwandung über den Metallteil 8 und die  Bleischicht 18 erstreckt. Die Isolierkappen 9  und 10 setzen sieh weiter über die Röhre  fort und sind durch ein Metallstück 19 mit  einander verbunden, an dem sie     mittelst     Schrauben 20 unter Zwischenlage von Federn  21 befestigt sind. Das Ende der Kappen 9  und     1.0    ist umgebogen und als     Endverschluss     für die Hochspannungskabel 13 und 14 aus  gebildet.

   Kathodenseitig kommt die elek  trische Verbindung mit dem Kabel durch  den Stecker 22 und der Kontaktbüchse 23  und durch die     ineinandergeschobenen    Kon  taktbüchsen 24 und 25 zustande.     Anoden-          seitig    greift die mit dem Kabel verbundene    Kontaktbüchse 26 in die Büchse 27 der  Anode hinein. Zweckmässig werden .die Iso  lationskappen 9 und 10 an ihrer Aussenober-"       fläche    mit einer Metallschicht bedeckt, die  beim Betriebe geerdet wird, um jede Hoch  spannungsgefahr zu beseitigen.



      High-voltage discharge vessel with a highly insulating wall. The usual high-voltage discharge vessels have a wall consisting mainly of glass. The surface of the same has the unpleasant property that when it comes into contact with the outside air, its insulation capacity is impaired to a greater extent than is the case with other insulating building materials, especially ceramic ones. In addition, such glass walls are relatively easily penetrated by electrical sparks, whereby air penetrates into the discharge vessel and further operation. becomes impossible.



  It has already been proposed, for example, to produce X-ray tubes with thick-walled glass vessels. However, such Ent charge vessels have practically not been made since their manufacture and operation cause great difficulties. The thicker a glass wall is made, the greater the tension within the glass, so that the tube is very sensitive to temperature fluctuations. In addition, the electrodes cannot be melted down well in such thick-walled glass vessels. Finally, such high-voltage tubes have the first-mentioned disadvantage that the insulating capacity of the glass surface is not as good as that of other materials.



  X-ray tubes have also become known, the glass wall of which is enclosed at a distance by a special shell, for example made of porcelain. These porcelain shells were used to absorb unwanted X-rays, for which purpose X-ray absorbing substances were added to their mass. The air gap between the wall of the vessel and the shell impairs the insulating properties of the glass surface.



  Finally, it has been proposed to coat the vessel wall of such glass X-ray tubes with a radiation-absorbing glass. A certain radiation protection is achieved in this way, but the insulating properties of the glass surface are not significantly improved, and the production of such a coating is very difficult.



       These disadvantages are eliminated by the subject matter of the present invention. According to the invention, an inner vacuum-tight vessel, which is at least partially made of glass, is closely enclosed by an outer, thick-walled vessel made of solid insulating mate rial, for example porcelain. The wall of the outer vessel is so thick that it cannot be broken through by electrical sparks at normal operating voltage, so that the glass layer of the tube is not significantly stressed.

   Furthermore, if necessary by filling it with a suitable cement compound, it is avoided that electrostatically loaded cavities are enclosed between the inner and outer walls of the vessel. For this purpose, the filling compound available under the name "Dekothinskie cement" can be used in an advantageous manner. The inner vessel is used to close the vacuum and the outer vessel to isolate the electrodes from earthed parts in the vicinity.



  A high-voltage discharge vessel with such a wall has excellent insulation properties both across and along the wall that the dimensions can be considerably reduced compared to glass discharge vessels.



  The manufacture of a discharge vessel according to the invention can for example be carried out in such a way that a discharge vessel with a thin glass wall is first completed in a manner known per se and the insulating building material is applied to its surface while avoiding any gaps or gaseous influences. The wall parts be made of this material can be easily produced in any shape; if a further improvement of the insulation along the outer wall is desired, they can be provided with rib-like or wave-like projections.



  The outer vessel expediently consists of two cup-shaped insulating bodies which are pushed over the ends of the inner vessel. A particularly advantageous design results when the discharge space is surrounded by a metal part. The insulating bodies which form the outer wall of the vessel can then be attached to the metal part which is fused to the glass or glass-like wall in a high vacuum-tight manner. Such a design results in a particularly strong and durable discharge tube.



  The mechanical durability of a discharge tube according to the invention allows further insulating bodies to accommodate the ends of high-voltage cables for power supply to the Elel @ electrodes directly on the highly insulating vessel wall, so that the electrodes bezw. whose melting points are completely relieved of the weight and tension of the cables.



  The outer vessel wall is provided with projections at the points where the electrodes are fused with the inner vessel in order to enlarge the isolation path.



  The outer surface of the outer vessel can be made conductive by suitable means, so that it can conveniently be placed on earth together with the outer metal coverings of the high-voltage conductor and the tube can also be touched without risk during operation. Such a conductive surface can be produced, for example, by spraying on metal.



  In the drawing, two exemplary embodiments of a high-voltage discharge vessel according to the invention, namely an X-ray tube, are shown in longitudinal section. The anode 1 and the cathode, which consists of a filament 3 and an electrostatic collecting device 4 surrounding it, are melted into a discharge vessel consisting of a thin glass wall 5. The glass wall diiii @ -5 is covered directly by thick-walled, cup-shaped insulators 6 and 7.

   In both embodiments, the middle part of the wall consists of a metal ring 8 which is fused to the inner layer of the vessel wall in a high vacuum-tight manner. With the highly insulating wall parts 6 and 7, the insulating caps 9 and 10 are also connected without a gap. These carry the connection and fastening means for the high-voltage cables 13 and 14 connected to the electrodes of the tube. The insulating pieces 9 and 10 are enclosed in FIG. 1 by metal hoods 11, 12, which are connected to the externally earthed cable covering 15 and are conductively connected to a metal shell 16 on the surface of the Gefässwan extension.



  The insulators 6, 7, 9 and 10 can consist of a synthetic resin compound, for example. The material known under the name "Philite" or, for example, a porcelain-like ceramic compound.



  To protect against x-rays which do not exit through the window 17, the central part of the tube is provided with a lead coating 18. The gap between the glass sehielit and the insulators 6 and 7 is filled with a cement compound 28.



  The embodiment shown in FIG. 2 differs from that shown in FIG. 1 in that the outer wall of the vessel extends over the metal part 8 and the lead layer 18. The insulating caps 9 and 10 continue over the tube and are connected to one another by a metal piece 19 to which they are attached by means of screws 20 with springs 21 interposed. The end of the caps 9 and 1.0 is bent over and formed as an end closure for the high-voltage cables 13 and 14.

   On the cathode side, the electrical connection to the cable through the plug 22 and the contact socket 23 and through the nested contact sleeves 24 and 25 comes about. On the anode side, the contact bushing 26 connected to the cable engages into the bushing 27 of the anode. The insulation caps 9 and 10 are expediently covered on their outer surface with a metal layer which is earthed during operation in order to eliminate any risk of high voltage.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Hochspannungsentladungsgefäss,insbeson- dere Röntgenröhre, dadurch gekennzeichnet, dass ein inneres, wenigstens teilweise aus Glas bestehendes, vakuumdichtes Gefäss von einem äussern Gefäss aus festem Isoliermate rial, dessen Wand so dick ist, dass sie durch elektrische Funken bei den betriebsmässigen Spannungen nicht durchgeschlagen werden kann, eng umschlossen ist, wobei elektro statisch belastete Einschlusshohlräume zwi schen den beiden Gefässen vermieden sind. PATENT CLAIM High-voltage discharge vessel, in particular an X-ray tube, characterized in that an inner, at least partially glass, vacuum-tight vessel is separated from an outer vessel made of solid insulating material, the wall of which is so thick that it is not penetrated by electrical sparks at normal operating voltages can, is tightly enclosed, with electrostatically loaded inclusion cavities between tween the two vessels are avoided. UNTERANSPRüCHE 1. Hoehspannungsentladungsgefäss nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrostatisch belasteten Einschluss- räume mit einer Kittmasse ausgefüllt sind. 9. Hochspannungsentladungsgefäss nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das äussere Gefäss aus zwei becherförmigen Isolierkörpern besteht, .die über die Enden des innern Gefässes geschoben sind. SUBClaims 1. High-voltage discharge vessel according to the patent claim, characterized in that the electrostatically loaded containment spaces are filled with a cement compound. 9. High-voltage discharge vessel according to patent claim, characterized in that the outer vessel consists of two cup-shaped insulating bodies, which are pushed over the ends of the inner vessel. 3. Hochspannungsentladungsgefäss nach Un teranspruch 2, dadurch :gekennzeichnet, dass es einen die Entladungsbahn um gebenden, metallenen Teil aufweist, mit dem die Glasteile, welche das innere Ge fäss bilden, luftdicht verschmolzen sind und an dem die das äussere -Gefäss bilden den Isolierkörper befestigt sind. 4. Hochspannungsentladungsgefäss nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Isolierkörper an :dem äussern Ge fäss angebracht sind, die zur Aufnahme der Enden von Hochspannungskabeln für die Stromzuführung an die Elektroden dienen. 3. High-voltage discharge vessel according to Un teran claim 2, characterized in that it has a metal part surrounding the discharge path, with which the glass parts that form the inner Ge vessel are fused airtight and on which the outer vessel form the insulating body are attached. 4. High-voltage discharge vessel according to Pa tentans claims, characterized in that further insulating bodies are attached to: the outer vessel, which serve to accommodate the ends of high-voltage cables for supplying power to the electrodes. 5. Hochspannungsentladungsgefäss nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenoberfläche des äussern Gefässes mit einer leitenden Schicht bedeckt ist. 6. Hochspannungsentladungsgefäss nach Un teranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenfläche der weiteren Isolier- körper mit einer leitenden Schicht bedeckt ist. i. Hochspannungsentladungsgefäss nach Un teranspruch 5, dadurch gekennzeichnet. dass die leitende Schicht als Metallhaube ausgebildet ist. 5. High-voltage discharge vessel according to Pa tent claims, characterized in that the outer surface of the outer vessel is covered with a conductive layer. 6. High-voltage discharge vessel according to Un teran claim 4, characterized in that the outer surface of the further insulating body is covered with a conductive layer. i. High-voltage discharge vessel according to Un terclaim 5, characterized. that the conductive layer is designed as a metal hood. B. Hoehspannungsentladungsgefäss nach En- teranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die leitende Schicht als Metallhaube ausgebildet ist. B. high-voltage discharge vessel according to claim 6, characterized in that the conductive layer is designed as a metal hood.
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