Gasgefüllte Gleiehriehterröhre. Die Erfindung bezieht sich auf eine Ent ladungsröhre zum Gleichrichten von Wech selstrom, und zwar auf eine solche Gleieh- richterröhre, bei der eine Glühkathode, vor zugsweise eine dgydkathode, vorgesehen und die Röhre zwecks Herabsetzung des Spannungsverlustes mit einer Gasfüllung gefüllt ist. Solche Gleichrichterröhren sind bereits zum Gleichrichten verschiedener Spannungen mit Erfolg verwendet worden.
Vorteilhaft benutzte man dabei bereits früher ein Edelgas, das im allgemeinen einen so hohen Druck hatte, dass die Entladungsröhre nach taueendstündigem und längerem Betrieb noch eine hinreichende Menge Edelgans ent hielt.
Das Gas verschwindet allmählich, be sonders, da es durch von den Elektroden zer stäubendes Material, das sich auf der Glas wand oder andern. Röhrenteilen absetzt, ok- kludiert wird.
Zum Gleichrichten höherer Spannungen, zum Beispiel 1000 V und höher, bei .denen zur Vermeidung von Rück- entladungen niedrigere Drücke erforderlich waren, benutzte man Quecksilberdampf. Ausserdem war flüssiges Quecksilber in der Röhre vorhanden, so dass der durch die vor genannten Ursachen verschwindende Querk- silberdampf' immer wieder ersetzt wurde.
Bei Entladungsröhren für höhere Span- nungen wurde bereits ein Gemisch von Edel gas und Quecksilberdampf verwendet, da es sich gezeigt hatte, dass der Queoksilberzueatz die Nutzwirkung verbessert, in dem .die Zündspannung herabgesetzt wird.
Auch in diesem Falle war der Druck des vorhandenen Edelgases im allgemeinen verhältnismässig hoch und betrug wenigstens einige mm Hg, um hiedurch einer Verkürzung der Le bensdauer durch Verschwinden dieses Edel gases vorzubeugen.
Wenn man Gasfüllungen solcher Drücke bei Entladungsröhren für höhere Spannun- gen verwenden wollte, insbesondere bei Span nungen, bei denen die beim normalen Betrieb zwischen zwei Elektroden auftretende Scheitelspannung über ungefähr 250 V zu liegen kam, traten aber insofern grosse Schwierigkeiten auf, als in diesem Fälle die Gefahr für Rückentladung und Entladun gen zwischen -den Anoden sehr gross wurde.
Die Schwierigkeiten steigerten sich je nach der Grösse,des durchfliessenden Stromes, besonders da bei der Zunahme desselben auch die Anodentemperatur zunahm. Obwohl die Gleichrichter häufig für längere Zeit gut arbeiteten, waren sie idach nicht ganz zuver lässig, da manchmal plötzlich Rückentladun gen eintraten.
Diese Schwierigkeiten wurden durch das Vorhandensein von Oxydkathoden insofern begünstigt, als sich das von ihnen zerstäubende, emittierende Material, zum Bei spiel Bariumoxyd, auch auf den Anoden absetzt, so .dass diese emittieren können.
Gerade bei Gleichrichtern zum Gleich riehten der in der Wechselstromtechnik häu fig vorkommenden Spannungen von 110 und 220 V verfügte man also nicht über voll kommen zuverlässige Glühkathodengleich- richter.
Auf diese Weise stiess man zum Beispiel auf grosse Schwierigkeiten bei einer Anlage, in der Gleichrichter mit drei Anoden und einer Oxydkathode zum Gleichrichten von 220 V Drehstrom benutzt wurden und bei der jede Gleiahrichterröhre einen Gleichstrom von 6 A lieferte.
Diese Gleichrichterröhren hatten eine Argonfüllung mit einem Druck von unge fähr 1 'mm Hg, und ausserdem war eine Menge Quecksilber vorhanden.
TUberrmchenderweise hat es sich nunmehr herausgestellt, dass bei erheblicher Herab setzung .des Argondruckes, das heisst bis 0;3 mm Hg, unter Beibehaltung des Queck silbers, die Lebensdauer dieser Röhren nicht nennenswert verkürzt wird, dass aber ander seits natürlich die Gefahr für Rückentladun gen ganz wesentlich verringert wird.
Dieses Ergebnis war umso merkwürdiger, als bei einem solchen Spannungsunterschied zwischen den Elektroden und bei Verwen- dung einer ausschliesslich aus Argon beste- henden Füllung des genannten Druckes eine hinreichende Lebensdauer nicht erreicht wer den kann, da das Edelgas in diesem Fallwehr schnell verschwindet, wenn nicht gleichzeitig Quecksilberdampf vorhanden ist.
Hieraus kann geschlossen werden, dass der Quecksilberdampf das Verschwinden von Edelgasionen aus der Gasfüllung der Entla dungsröhre hintanhält.
Bei verschiedenen näheren Untersuchun gen hat es sich dann auch gezeigt, dass für Röhren für .Spannungen, bei denen die nor mal zwischen zwei Elektroden auftretende Scheitelspannung über 250 V liegt, in einem Gemisch von Argon oder Neon und Quecksilberdampf ein Druckbereich für das Edelgas zu finden ist, in dem der Druck des dem Quecksilberdampf zugesetzten Edelgases so niedrig ist, da.ss bei der normalen Betriebs= spannung Rüakentladungserscheinungen prak tisch nicht mehr auftreten,
während dennoch der Druck hinreichend gross ist, um eine unzulässige Verkürzung der Lebensdauer der Röhre durch Verschwinden des Edelgases aus .dem Quecksilberdampf zu vermeiden.
Angesichts dieser Tatsache wird gemäss der Erfindung in der Glühkathodengleich- richterröhre ein Druck des dem Quecksilber zugesetzten Edelgases angewendet, dessen Grenzen für Argon bei<B>0,01</B> mm und 0,5 mm Hg und für Neon bei 0;02 mm und 1 mm Rg liegen.
Ferner hat es sich vorteilhaft erwiesen, den Quecksilberdampfdruck beim Betrieb .derart zu wählen, dass er annähernd von der gleichen Grössenordnung wie der Edelgas druck ist.
Der beim Betrieb auftretende Quecksil berdruck hängt von der Temperatur des Quecksilbers ab, und diese Temperatur kann durch die Art und Weise der Anordnung ges Quecksilbers in bezug auf die heisse Kathode und die Entladung eingestellt werden. Je nachdem die Quecksilbermenge in grösserer Entfernung von diesen Wärmequellen ange ordnet ist, wird die Temperatur niedriger sein.
Da sich die Erfindung auf Hochspan nungsgleichrichter bezieht, bei .denen die Scheitelspannung zwischen einer Anode und der Kathode wenigstens 250 V beträgt, und ausserdem das Vorhandensein des Queck silbers zu Amalgambil:dung Anlass geben kann,- ist es in diesen Röhren vorteilhaft, die Anoden aus vorzugsweise poliertem Gra phit herzustellen oder eine Metallanode mit. Graphit zu überziehen.
Weiter kann man zum Beispiel aus Chrom oder Chromoxyd bestehende Bekleidungen benutzen. Die Pol drähte, die aus einem Material bestehen können, das R.ü:ekentladungen herbeiführen könnte, können zum Beispiel durch aus iso lierendem, hitzebeständigem Material, zum Beispiel Steatit, bestehende Isolierröhrchen vor der Entladung geschützt sein.
In der Zeichnung sind einige beispiels weise Ausführungsformen des Gegenstandes der Erfindung dargestellt.
In den Fig. 1 und 2 ist ein Gleichrichter in Seitenansicht bezw. Draufsicht dargestellt; Fig. 3 zeigt, teilweise im Schnitt und teilweise in Ansicht, eine andere Ausfüh- rungsform eines Gleichrichters.; Fix. 4 ist ein Querschnitt :eines zu Fig. 3 gehörigen Teils.
Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Gleich richterröhre ist für die Gleichrichtung von Dreiphasenwechselstrom mit einer Effektiv spannung von 22:0 V zwischen jeder Anode und der Kathode bestimmt.
Die Höhe der Röhre ist ungefähr 25 cm und alle Teile sind ungefähr im richtigen Verhältnis zueinander dargestellt. Die Kathode 1 ist mittelst Zu führungsdrähten, :
die von auf der Quetsch stelle 5 des Füsschens 6 angeordneten Steatit- röhrchen 3 und 4 umgeben sind, in einem Glasgehäuse 2 untergebracht. Die Zufüh rungsdrähte 7 und 8 sind in die Quetsch stelle 5 eingeschmolzen und mit den Kontak ten des Kupfersockels 9 verbunden. Das Glasgehäuse 2 hat drei rechteckig gekrümmte Arme 10, 11 und 12. deren senkrechte Teile die Anodenkammern bilden, in denen :die Anoden 13 auf den Füsschen 14 angeordnet sind.
Die Zuführungsdrähte ,der Anoden sind wieder durch Steatitröhrchen 15 geschützt, die durch eine zylindrische Verlängerung 16 des Füsschens geschoben sind. Die Poldrähte sind vakuumdicht durch die Quetschstelle dieses Füsschens hindurchgeführt und mit den Ansehluss:kappen 17 verbunden.
Der wagrechte Teil der Arme 10, 11 und 12 wird grösstenteils :durch Metallringe 18 gebildet, :die man an ein geeignetes Potential anlegen kann, damit die Entladung nach jeder Anode jeweils richtig gezündet wird. Ferner kann man zum Steuern der Entla dung an diese Ringe 18 auf bekannte Weise eine Steuerspannung anlegen.
Die Kathode 1 ist vorzugsweise von der Art der Wehnelt- kathoden, bei der als Bekleidung ein Oxyd, zweckmässig Bariumogyd, verwendet wird. In der Praxis tritt bei solchen 220 V Gleichstromröhren zwischen den Anoden eine Scheitelspannung von 540 V auf.
Wenn eine Argongasfüllung mit einem Druck zwi schen 0,5 mm und .0,ss1 mm Hg, zum Beispiel 0,03 mm Rg verwendet wird, und ausserdem eine Menge flüssigen Quecksilbers in die Röhre eingeführt wird, so zeigt es sich in der Praxis, dass die Rückentladungsgefahr vollständig ausgeschlossen ist, und dass die Entladungsröhre sogar zwei bis dreimal grö ssere Spannungen aushält.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 3 und 4 sind sämtliche Elektroden in einem einzigen durch das Glasgefäss 20 gebildeten. zylindrischen Raum untergebracht. Die linke Hälfte der Fig. 3: veranschaulicht einen Schnitt nach der Linie III-IH der Fig. 4, die einen Querschnitt nach der Linie IV IV der Fig. 3 darstellt. Auf der rechten Hälfte der Fig. 3 ist das Gefäss 20 mit Inhalt in Ansicht veranschaulicht.
Die Höhe dieser Röhre beträgt etwa 17 cm und sämtliche Teile sind im richtigen gegenseitigen Ver hältnis dargestellt. Es hat sich nunmehr als möglich erwiesen, in diesem Raum einen Gleichrichter unterzubringen, der ebenfalls für das Gleichrichten von Dreiphasenwech- selstrom von der gleichen Spannung wie im vorgenannten Ausführungsbeispiel bestimmt ist, wobei die Röhre mit Neon mit einem Druck zwischen 1 mm und 0,02 mm Hg, zum Beispiel 0,
5 m<U>m</U> Hg unter Zusatz einer Menge flüssigen, Quecksilbers gefüllt wird.
In der Zeichnung sind die Anoden mit 21, 22, 23 bezeichnet. Bei der Anode 21 ist ersichtlich, dassdiese auf das Ende 24 des von einem Steatitröhrchen 26 umgebenen Poldrahtes 2'5 geschraubt ist. Das Steatit- röhrchen ist bei 27 an einen Glaszylinderan- satz 28 angeschmolzen, der mit der Wand des Gefässes 20 ein Ganzes bildet.
Am an- .dern Ende ist das Steatitröhrchen 26 in eine passende Bohrung 29 der Anode 21 einge schoben, und an der Basis der Anode ist noch eine konzentrische Bohrung 30 mit etwas grösserem Durchmesser vorgesehen.
Hier durch wird erreicht, dass die Stelle, an der die aus Graphit bestehende Anode 21 mit dem Steatitröhrchen 26 in Berührung kommt, durch einen engen, verhältnismässig langen Weg von der Entladung getrennt ist, so dass die Entstehung einer Glimmentladung an .der genannten Berührungsstelle vermieden wird.
Der Poldraht 25 ist an eine Chromeisen scheibe 31 angeschweisst, deren Ränder an die Glaswand des Gefässes 20 angesehmolzen sind. An der Aussenseite ist die Scheibe 31 mit einem Anschlusskontakt 32 versehen.
Die andern Anoden 22 und 23 sind ent sprechend angeordnet.
Die Anoden 21, 2,2, 23 sind von einem zylindrischen Gehäuse 33 umgeben, das an der untern .Seite offen ist, und durch sich radial von der Mitte in Längsrichtung er streckende Trennungswände in drei Teile ge teilt ist, die je eine Anode enthalten.
Für jede Anode ist ein Teil der Aussen wand des Zylinders 33 durch Metallgaze er setzt, so dass die Entladung sowohl an der Unterseite, als auch durch diese Metallgaze teile 35, 36 und 3.7 austreten und gleichzeitig die Wärme von den Anoden ausgestrahlt werden kann. Der restliche, nicht durchlö cherte Teil des Zylinders 3:3 zusammen mit den Scheidewänden 34 genügt zur Vermei dung einer Entladung zwischen den Anoden.
Dem durch den Zylinder 33 gebildeten Metallgehäuse kann mittelst des Zuführungs drahtes 38, der bei 39 durch die Wand der Entladungsröhre hindurchgeführt ist, ein geeignetes Potential aufgedmückt werden.
Im obern Teil der Röhre ist eine Glim- mers-cheibe 40 vorgesehen, welche die Durch führungsstellen der Anodenzuführungsleiter vor einer zu hohen Erhitzung schützt, wo durch die Einschmelzungen geschädigt wer den könnten.
Die Kathode 41 ist wieder eine Wehnelt- kathode und mit den Poldrähten 42 und 43 versehen, die entsprechend den Anoden mit Hilfe der Chromeisenscheiben 44 durch die Glaswand des Gefässes 20 hindurchgeführt sind. Die Kathode ist von einem .Schirm 45 umgeben, der zum Beispiel mechanisch und elektrisch durch den Leiter 46 mit dem Pol draht 43 verbunden ist.
Dieser Schirm 45 hat unter anderem den Vorteil, dass Rück- entladungen nach besser verhindert werden, und dass eine Zerstäubung des Kathodenma- terials auf Anoden und Glaswand hintange halten wird.