Gittergesteuertes Hochspannungsentladungsgefäss, insbesondere Gleiehrichterröhre, mit Dampf- oder Gasfüllung. Die Erfindung bezieht sich auf ein gitter gesteuertes Entladungsgefäss mit Dampf- oder Gasfüllung und Glühkathode und bezweckt, dieses so auszubilden, dass es in Hochspannungsanlagen, insbesondere zur Gleichrichtung von Wechselstrom, Verwen dung finden kann.
Gemäss der Erfindung umgibt das Steuer gitter die Kathode vollständig, während die Anode als eine das Steuergitter zumindest teilweise umhüllende, oberhalb der Kathode angeordnete Glocke ausgebildet ist.
Diese Anordnung hat den Vorteil, dass die gesamte Entladungsbahn abgeschirmt ist und so störenden äussern Einflüssen nicht mehr unterliegt. Es lässt sich weiterhin bei der erfindungsgemäss ausgebildeten Röhre leicht erreichen, dass der Entladungsraum zwischen Gitter und Anode verhältnismässig klein gehalten wird, so dass die Entionisie- rung der Entladungsbahn zwischen Gitter und Kathode sehr rasch vor sich gehen kann. Das Entladungsgefäss ist äusserst rück zündungssicher und kann infolgedessen sehr hohe Sperrspannungen (30 kV und mehr) halten.
Ein Ausführungsbeispiel einer Gleich richterröhre gemäss der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. In Fig. 1 bedeutet 1 das Glasgefäss, auf dessen Glasfuss (Quetsch fuss) 2 die Kathode 4 mit dem Wärmeschutz zylinder 5 und ferner das Steuergitter 6 an geordnet sind. Diese Elektroden sind mit den flexiblen Stromzuführungen 7, 7, welche zu Steckerstiften im Sockel des Gefässes führen, verbunden.
Die Kathode 4 ist indirekt beheizt und besteht aus einem Metallzylinder, welcher innen oder innen und aussen mit einem Erd- alkalioxyd, insbesondere Bariumoxyd, über zogen ist. In der zentralen Achse der Ka thode befindet sich der Heizkörper B. Dieser besteht aus einem Metallzylinder mit einer innen angeordneten Heizspirale 9. Zur Ver- grösserung der emittierenden Fläche kann die Kathode innen mit sich radial vom Heiz körper nach der Aussenwand erstreckenden Längsrippen versehen sein. Die Rippen sind mit der Kathode zweckmässig sowohl am Heizkörper, als auch an der äussern Wandung gut wärmeleitend verbunden.
In besonderen Fällen ist es jedoch von Vorteil, die Rippen nur an der Aussenwand zu befestigen, so dass die emittierenden Flächen vom Heizkörper lediglich durch Strahlung aufgeheizt werden.
Für geringere Leistungen ist es zweck mässig, die Kathode nicht als Hohlkathode, sondern, wie in Fig. 2 dargestellt, als direkt gebeizte Kathode in Form von einzelnen, parallel nebeneinander angeordneten Glüh- drahtwendeln 10 auszubilden. Die Wendeln bestehen vorzugsweise aus Wolframdraht, welcher von einem zweiten dünnen Draht, vorzugsweise aus Nickel, umwickelt ist. Der Nickeldraht dient als Träger für das Oxyd, welches auf den Draht entweder vor dem Umwickeln oder erst nachher aufgebracht ist.
Die einzelnen Wendeln können je nach der erforderlichen Heizleistung und der vor handenen Heizspannung entweder hinterein ander oder aber parallel bezw. teils parallel und teils in Reihe geschaltet sein. Sie sind fernerhin zweckmässig von einem Wärme schutzzylinder 11 umgeben, welcher am obern Ende durch einen Deckel 12 abgeschlossen ist. Der Deckel 12 oder aber der Zylinder 11 sind mit Löchern für den Durchtritt der Entladung versehen.
Durch die gedrängte Anordnung der Wendeln strahlen diese sich gegenseitig Wärme zu und heizen sich weitgehend gleich mässig auf. Die gesamte Kathode wirkt in folgedessen wie eine Hohlkathode, besitzt die ser gegenüber jedoch den Vorteil, dass die Anheizzeit wegen der direkten Beheizung nur sehr gering ist. Die Kathode vermag aber wegen der geringeren emittierenden Fläche nur Ströme bis zu etwa 15 bis 20 Amp. zu führen, während die anhand der Fig: 1 be schriebene Hohlraumkathode auch bei hohen Spannungen Ströme von 40 und weit mehr Amperen liefert.
Das Steuergitter 6 (Fig. 1) besteht vor zugsweise aus einem perforierten, carbonisier- ten Nickelblechzylinder. Am obern Ende des Nickelzylinders ist eine Kappe 13 von gerin gerem Durchmesser als der des Zylinders 6 aufgesetzt.
Dieser Teil 13, welcher der Er wärmung durch die Entladung und dem Elektronen- bezw. Ionenbombardement am meisten unterliegt, besteht aus einem auch bei hoher Temperatur nicht emissionsfähig werdenden Material wie Graphit und besitzt Löcher 14 für den Entladungsdurchtritt. Durch die Zahl und die Grösse der Löcher wird die Zündcharakteristik und der Durch griff der Röhre festgelegt. .
An dem dem Kathodenfuss entgegenge setzt liegenden Ende ist die Anode 15 ange ordnet. Der Anodenhals 3 ist nur sehr kurz ausgeführt und die glockenförmige Anode selbst ragt möglichst weit in den ausgebauch ten Teil der Röhre hinein. Die Entfernung von der Glaswandung soll möglichst gross sein. Die äussere Begrenzung der Anode ist in ihrem Verlauf weitgehend der Linienfüh rung der Röhrenwandung angepasst. Auf diese Weise werden Feldkonzentrationen an einzelnen Stellen zwischen Anode und Wan dung und dadurch auch die Gefahr der Rück zündung weitgehend vermieden.
Der Abstand zwischen dem Teil 13 des Steuergitters und der Anode wird möglichst klein. gehalten. Dadurch wird einmal die Entionisierung der Entladungsbahn wegen der verhältnismässig kleinen Anzahl der in diesem nur kleinen Raum befindlichen Ionen sehr begünstigt und ausserdem die Gefahr der Ausbildung einer Rückentladung in der Sperrhalbwelle beseitigt. Auch im Innern ist die glockenförmige Anode so ausgebildet und an das an seinen Kanten ebenfalls abge rundete Steuergitter derart angepasst,
dass zwischen Gitter und Anode das elektrische Feld Breitgehend homogen ist.
Um die Gefahr der Kondensation des dampfliefernden Materials (Quecksilber dampf) im Anodenhals 3 zu beseitigen, ist dieser mit einer das obere Ende des Anoden halses abschliessenden Querwand 17 versehen. Diese Querwand ist der eigentliche Träger für die Anode, welche bei<B>16</B> eingeschmolzen ist. Nach dem Gefässinnern zu ist der Anodenbolzen mit einem Glasrohr 18 um geben, um hier ein Ansetzen der Entladung zu vermeiden. Auf das obere Ende des Ano denhalses ist die metallische Anodenkappe 19, welche zur Stromzuführung dient, auf gesetzt.
Das Gefäss kann mit Edelgas oder Metalldampf, insbesondere Quecksilberdampf, gefüllt sein. Auch Mischungen von diesen Gasen oder Dämpfen sind in vielen Fällen zweckmässig. Bei Verwendung von Metall dampf befindet sich der dampfliefernde Kör per 20 zweckmässig in dem untern von dem Gefässsockel 21 umgebenen Teil des Rohres. Zur Entlüftung dient der Stutzen 22, welcher nach erfolgtem Auspumpen abgeschmolzen wird.
Grid-controlled high-voltage discharge vessel, in particular rectifier tube, with steam or gas filling. The invention relates to a grid-controlled discharge vessel with vapor or gas filling and hot cathode and aims to design this in such a way that it can be used in high-voltage systems, especially for rectifying alternating current.
According to the invention, the control grid surrounds the cathode completely, while the anode is designed as a bell which at least partially envelops the control grid and is arranged above the cathode.
This arrangement has the advantage that the entire discharge path is shielded and is no longer subject to disruptive external influences. Furthermore, with the tube designed according to the invention it can easily be achieved that the discharge space between grid and anode is kept relatively small so that the deionization of the discharge path between grid and cathode can take place very quickly. The discharge vessel is extremely safe against re-ignition and can therefore hold very high blocking voltages (30 kV and more).
An embodiment of a rectifier tube according to the invention is shown in the drawing. In Fig. 1, 1 means the glass vessel on whose glass base (pinch foot) 2, the cathode 4 with the thermal protection cylinder 5 and also the control grid 6 are arranged on. These electrodes are connected to the flexible power supply lines 7, 7, which lead to plug pins in the base of the vessel.
The cathode 4 is indirectly heated and consists of a metal cylinder, which is coated inside or inside and outside with an alkaline earth oxide, in particular barium oxide. In the central axis of the cathode is the heating element B. This consists of a metal cylinder with an internally arranged heating coil 9. To enlarge the emitting area, the inside of the cathode can be provided with longitudinal ribs extending radially from the heating element to the outer wall. The ribs are expediently connected to the cathode both on the radiator and on the outer wall in a way that conducts heat well.
In special cases, however, it is advantageous to fasten the ribs only to the outer wall, so that the emitting surfaces are only heated by radiation from the radiator.
For lower powers, it is advisable not to design the cathode as a hollow cathode, but rather, as shown in FIG. 2, as a directly pickled cathode in the form of individual filament coils 10 arranged parallel to one another. The coils are preferably made of tungsten wire around which a second thin wire, preferably made of nickel, is wound. The nickel wire serves as a carrier for the oxide, which is applied to the wire either before it is wrapped or only afterwards.
The individual coils can either one behind the other or in parallel BEZW depending on the required heating power and the existing heating voltage. partly in parallel and partly in series. They are also expediently surrounded by a heat protection cylinder 11 which is closed by a cover 12 at the upper end. The cover 12 or the cylinder 11 are provided with holes for the discharge to pass through.
Due to the crowded arrangement of the coils, they radiate heat to one another and heat up largely evenly. The entire cathode consequently acts like a hollow cathode, but has the advantage over this that the heating-up time is only very short due to the direct heating. The cathode is only able to carry currents up to about 15 to 20 amps due to the smaller emitting area, while the cavity cathode described with reference to FIG. 1 delivers currents of 40 and far more amperes even at high voltages.
The control grid 6 (FIG. 1) preferably consists of a perforated, carbonized sheet nickel cylinder. At the upper end of the nickel cylinder, a cap 13 of smaller diameter than that of the cylinder 6 is placed.
This part 13, which he is heated by the discharge and the electron and respectively. Most subject to ion bombardment, it consists of a material such as graphite that does not become emissive even at high temperatures and has holes 14 for the discharge to pass through. The ignition characteristics and the penetration of the tube are determined by the number and size of the holes. .
At the opposite end of the cathode base, the anode 15 is arranged. The anode neck 3 is very short and the bell-shaped anode itself protrudes as far as possible into the bulging part of the tube. The distance from the glass wall should be as great as possible. The course of the outer boundary of the anode is largely adapted to the lines of the tube wall. In this way, field concentrations at individual points between the anode and wall and thus the risk of backfire are largely avoided.
The distance between the part 13 of the control grid and the anode becomes as small as possible. held. In this way, on the one hand, the deionization of the discharge path is greatly promoted because of the relatively small number of ions located in this only small space and, in addition, the risk of a back discharge forming in the blocking half-wave is eliminated. Inside, too, the bell-shaped anode is designed and adapted to the control grid, which is also rounded at its edges, so that
that the electric field between the grid and anode is largely homogeneous.
In order to eliminate the risk of condensation of the vapor-supplying material (mercury vapor) in the anode neck 3, this is provided with a transverse wall 17 closing off the upper end of the anode neck. This transverse wall is the actual support for the anode, which is melted down at <B> 16 </B>. After the inside of the vessel, the anode bolt is to be fitted with a glass tube 18 in order to prevent the discharge from starting. On the upper end of the Ano denhalses the metallic anode cap 19, which is used to supply power, is set on.
The vessel can be filled with noble gas or metal vapor, in particular mercury vapor. Mixtures of these gases or vapors are also useful in many cases. When using metal steam, the steam-delivering body is conveniently located in the lower part of the tube surrounded by the vessel base 21. The nozzle 22, which is melted off after the pump has been pumped out, serves for venting.