Elektrische Iiochdruckmetalldampfentladungsröhre mit durch die Entladung aufgeheizter Ogydelektrode. Die Oxydelektroden werden in Queck- silberhochdruckröhren sehr hoch beansprucht, insbesondere wenn sie durch die Entladung selbst auf die zur Emission erforderliche Temperatur aufgeheizt werden.
Die Entla dung setzt dann meist punktförmig an den Elektroden an, so dass das Ogyd an der Lichtbogenansatzstelle leicht verdampfen kann und die Elektroden infolge von Ver armung an Aktivierungsstoffen betriebsun fähig werden können. Es ist deshalb vor geschlagen worden, einen Vorrat von den Aktivierungsstoffen in Höhlungen und Win keln der Kathoden unterzubringen, um so eine grössere Lebensdauer zu erzielen.
Ferner muss die der Kathode zugeführte Wärme von dem Lichtbogenansatzpunkt weggeführt wer den, um eine Alberhitzung und damit eine Verdampfung der Aktivierungsstoffe und ein Unwirksamwerden der Kathode zu vermei den.
Diese Nachteile werden bei der Hoch- druckmetalldampfentladungsröhre gemäss der Erfindung dadurch vermieden, dass die zum mindesten zeitweise als Kathode arbeitende Elektrode aus mehreren Plättchen besteht, die auf einen Stift aufgesteckt sind, während gleichzeitig der Stift nur wenig über die dem Entladungsraum zugekehrte Seite des äusser sten Plättchens hervorsteht.
Dabei sind die Plättchen so angeordnet, dass kleine Zwischen- räume zwischen ihnen zur Aufnahme des elektronenemittierenden Oxydes entstehen.
Der Erfindungsgegenstand ist anhand der Figuren teilweise in drei Ausführungs beispielen dargestellt. Die Fig. 1 bis 3 zeigen Schnitte durch drei verschiedene Formen der erfindungsgemässen Elektrode im Längs schnitt, Fig. 4 bis 6 die dazugehörigen Quer schnitte, während in Fig. 7 eines der die Elektrode bildenden Plättchen in grösserem Massstabe dargestellt ist.
In. Fig. 1 bis 4 ist die Elektrode 1 in dem Polgefäss 2? einer Entladungsröhre unterge bracht, das an das Leuchtrohr 3 anschliesst. Zwischen beiden liegt eine ringförmige Ver engung 4. Die Elektrode besteht aus einem im Polgefäss achsia.l angebrachten Stift 5 aus schwerschmelzendem Metall, z. B. aus Wolf ram oder Dlolybdän, auf den eine grössere Anzahl von kreisförmigen Metallplättchen 6, z.
B. aus Molybdän, aufgeschoben sind, wo bei das Loch in den Plättchen so zii bemessen ist, da.ss diese gerade stramm auf den Stift a aufgeschoben werden können. Bei einer Be lastung von 1 Ampere hat sich ein Durch messer der Scheibchen von ? bis 3 mm und eine Dicke von 0,1 mm bei einer Zahl von etwa 15 bis ?0 Plättchen als geeignet er -wiesen. Die Plättehen 6 weisen eine vorzugs weise zentrale Bohrung auf, ausserdem eine Reihe von Warzen. die durch einen Priige- vorgang aus dem Blech gedrückt sind.
Sie haben den Zweck, ein dichtes Aufeinander- liegen der Plättehen zii verhüten. Erfindungs- gemäss soll nämlich zwischen den einzelnen Plättchen ein kleiner Zwischenraum bestehen bleiben, so dass eine grosse Menge der Akti- vierungsmasse auf der Elektrode unterge bracht werden kann, ohne dass die Gefahr des Abblätterns besteht.
Auf die MFarzen I kann verzichtet werden, wenn zum Beispiel die einzelnen Plättchen in unregelmässiger Weise etwas gebogen oder durch eine nicht sorg fältige Herstellung mit einem kleinen Präge rand versehen sind, so dass von vornherein ein lückenloses Aufeinanderliegen nicht mög lich ist.
Statt dessen kann der erforderliche Zwischenraum auch dadurch erreicht werden, dass man die einzelnen Plättchen zunächst lose in grösserem Abstand auf den Stift auf schiebt, das Ganze in die zu aktivierende blasse, z. B. in eine Aufschlemmung, taucht und dann anschliessend die Plättchen zu sammenschiebt. Auf diese Weise wird er reicht, dass eine hinreichende, aber nicht zii grosse Menge des Aktivierungsstoffes auf der Elektrode untergebracht ist. Durch den Stift 5, der am obern Ende verdickt oder umgebo gen oder mit einer Zange breitgequetscht ist, werden die Plättehen zusammengehalten.
Es ist dabei z -eekmässig, wenn sie stets unter leichtem Druck gegen die Unterlage. etwa gegen den Polgefässboden. gedriiclzt werden. damit sie untereinander-und mit dem Stift b-uten Konta,ht sowohl für den elektrischen Strom, als auch für die Wärme geben, denn zweclzmässig wird man den Stift als Stromzu- führung bezw. als Einsehmelzdraht verwen den, sofern das letztere möglich ist.
Ist. jedoch die Gefäss-,vand nicht aus Glas sondern aus Quarz hergestellt, wird man mit besonderem Vorteil dünne Folien 8 aus llolybdän von weniger als ?0 ,p. Dicke ver wenden, die in eine Kapillare 9 von entspre ehenden Abmessungen lioehvakuumdicht ein geschniolzen sind. Es ist dann erforderlich. für einen geeigneten Mergang zwischen Stift und Folie zu sorgen. Dies kann etwa in der folgenden Weise geschehen, dass die Folie 8 am obern Ende umgefalzt ist.
Vor dem Einsehnielzen der Folie wird der Stift a durch ein Loeli an der Falzstelle in den Falz hineingeführt. Allein durch den beim Ein schmelzen wirkenden Druck der Atmosphäre wird eine sichere Verbindung zwischen Stifts 5 und Folie 8 erzielt. An Stelle dieser Art der Stromeinführun- kann selbstverständlich jede andere Art; Anwendung finden.
Die besondere Wirkungsweise dieser Elek trode ergibt sich anhand der folgenden Be schreibung des Einbrennvorganges: Beine Anlegen der Spannung an die Lampe setzt an den auf den Scheibchen vor handenen Bariumteilchen eine Glimmentla- dung an, die bald in eine Bogenentladunb überschlägt, wenn von zunächst einzelnen Stellen ausgehend, die ganze Elektrode zur Roi;glut sich erhitzt.
Ist dies geschehen, setzt der nunmehr vorhandene Quecksilbernieder druckbogen gleichmässig an der ganzen Ober fläche der Elektrode an, soweit sie aktiviert ist, vorzugsweise jedoch an den Kanten der Plättehen. In dem Masse wie ntin der Dampf druck ansteigt, nimmt der Potentialgradient in der Gasentladung zu. Der Lichtbogen hat daher die Neigung, anstatt seitwärts an den Kanten, an dem Teil der Elektrode anzu- setzen, die dem Leuchtrohr am nächsten zu gewandt ist. Dies ist aber die etwas hervor tretende Spitze des Stiftes 5.
Sobald daher der Dampfdruck einen bestimmten Wert er reicht hat, springt der Lichtbogen nach dem Stift über, da dieser dem Lichtbogen einen etwas kürzeren Weg bietet. Gleichzeitig mit dem Ansetzen an den Stift nimmt die Brenn- spannung plötzlich um etwa 20 Volt ab. Von diesem Zeitpunkt ab setzt der Lichtbogen ausschliesslich an dem Stift selbst an. Die vom Lichtbogen erzeugte Wärme kann daher nach aussen geführt werden, ohne dass an der Elektrode eine Wärmeübergangsstelle zwi schen zwei Metallteilen vorhanden ist, die der Wärmeableitung stets einen gewissen Wider stand entgegensetzt.
Da der Stift nur wenig aus der Fläche der Plättchen herausragt, kann sich sein Vorrat an aktivierenden Stof fen von den Plättchen her stets wieder er gänzen. Anderseits braucht die vom Licht bogen der Elektrode zugeführte Wärme, so bald der Bogen zum Hochdruckbogen gewor den ist, nicht mehr den Weg über die dünnen Plättchen zu nehmen, sondern nur noch über den Stift, ohne dass dann an der Elektrode eine Wärmeübergangsstelle von zwei sich be rührenden Metallteilen, etwa von den Plätt- ehen auf dem Stift, den Wärmeabfluss hin dern kann.
An den Fig. 1 und 4 liegen die Plättchen auf dem Polgefässboden auf. Falls dies zum Beispiel wegen einer zu grossen Wärmeablei tung nicht zulässig ist, so kann ein Abstand zwischen Plättchen und Polgefässboden ge lassen werden. In diesem Falle wird vorteil- hafterweise ein Röhrchen als Abstandhalter zwischen Plättchen und Polgefässboden ein gefügt, oder aber es wird der Stift in Form einer Schleife seitlich ausgebogen oder der Stift zwischen den Plättchen und dem Pol gefässboden breitgequetscht.
Ein einzelnes Plättchen 6 ist in Fig. 7 in vergrössertem Massstab einzeln gezeichnet. Man sieht daraus, dass die Warzen 7 aus dem Blech herausgedrückt sind, jedoch ist auch die Sicherung des Abstandes auf andere Weise möglich. Die Aktivierungsmasse besteht im we sentlichen aus Bariumoxyd, dem zur Ver längerung der Lebensdauer andere Oxyde oder Metalle beigefügt sein können. In das Entladungsgefäss ist eine bestimmte Menge ,Quecksilber eingeführt, die unter Bildung eines hohen überhitzten Dampfdruckes wäh rend des Betriebes vollständig verdampft. Als Zündgas befindet sich in der Röhre Ar gon unter einem Druck von einigen Milli metern.
Die Fig. 2 und 5 unterscheiden sich von den vorhergehenden dadurch, dass statt der kreisförmigen Plättchen 6 solche von qua dratischer Gestalt 10 dargestellt sind. Durch unregelmässige Anordnung der Quadrate wird noch eine die Aufnahme des Oxydes be günstigende grosse Oberfläche erreicht, so dass unter Umständen auf die Anbringung von Warzen oder ähnlichen Abstandhaltern verzichtet werden kann.
In Fig. 3 und 6 sind nicht wie bei den vorhergehenden Figuren, mehrere getrennte Plättchen übereinander geschichtet. Die Plättchen werden vielmehr aus einem Blech streifen 11 aus schwer schmelzbarem Metall, der auf den Stift 5 aufgesteckt ist, durch eine zickzackförmige Falzung erhalten. Auch hier ermöglichen die zwischen den Plättchen befindlichen Zwischenräume die Unterbrin gung einer grossen Menge des Oxydes. Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass die Wärmeableitung vom LichtbogenanSatz- punkt gut und der Übergangswiderstand für den elektrischen Strom vom Metallblech zum Stift besonders niedrig ist.
In der Fig. 3 ist die Folie 8 .gegenüber den Fig. 1 und 2 um 90 gedreht gezeichnet, so dass man deutlich sieht, wie der Stift 5 in dem Falz der Folie liegt. Im übrigen gilt für die an zweiter und dritter Stelle beschriebenen Ausführungsfor men sinngemäss alles das, was für die Fig. 1 und 4 gesagt ist.
Durch diese Gestaltung der Elektrode wird ein zentrischer Ansatz des Lichtbogens sichergestellt. Diese Eigenschaft ist von Vor teil, wenn man Entladungsgefässe aus Glas herstellt, bei denen man bisher zum Schutz des Glases für einen hinreichend grossen A.1)- stand zwischen Wandung und Elektrode oder durch andere Mittel dafür sorgen musste, dass die Wandung nicht durch den Lichtbogen zn heiss wird.
Da diese Elektrode. auch dann noch be friedigend arbeiten kann, wenn ihre Abmes sungen nur wenige Millimeter betragen, kann sie auch bei den sogenannten Superhoeli- drucklampen verwendet werden. Bei derarti gen Röhren ist nämlich der in den Polgefässen verfügbare Raum sehr klein.
Die erfindungsgemässe Entladungsröhre kann besonders so nusbebildet sein, dass sie als L'ltraviolettstrahler für therapeutische oder technische Zwecke oder als Lichtquelle dienen kann.
Bei einer Gleichstromröhre ist die Ka thode als eine Plättchenelektrode nach der Erfindung ausgebildet, während hei. einer Wechselstromröhre mit Stromdurchgang in beiden Richtungen beide Elektroden als Plättchenelektrode ausgebildet sein müssen.
Electric high-pressure metal vapor discharge tube with an Ogyd electrode heated by the discharge. The oxide electrodes in high-pressure mercury tubes are subject to very high loads, especially when they are heated to the temperature required for emission by the discharge itself.
The discharge usually starts at the electrodes at points, so that the Ogyd can easily evaporate at the point where the arc starts and the electrodes can become inoperable due to the depletion of activating substances. It has therefore been proposed to accommodate a supply of the activating substances in cavities and angles of the cathodes in order to achieve a longer service life.
Furthermore, the heat supplied to the cathode has to be carried away from the point where the arc starts, in order to avoid excessive heating and thus evaporation of the activating substances and the cathode becoming ineffective.
These disadvantages are avoided in the high-pressure metal vapor discharge tube according to the invention in that the electrode, which at least temporarily functions as a cathode, consists of several small plates that are attached to a pin, while at the same time the pin is only slightly over the side facing the discharge space Plate protrudes.
The platelets are arranged in such a way that small spaces are created between them to accommodate the electron-emitting oxide.
The subject matter of the invention is illustrated in three examples with reference to the figures. 1 to 3 show sections through three different shapes of the electrode according to the invention in the longitudinal section, Fig. 4 to 6 the associated cross sections, while in Fig. 7 one of the platelets forming the electrode is shown on a larger scale.
In. 1 to 4 is the electrode 1 in the pole vessel 2? a discharge tube which connects to the light tube 3. Between the two there is an annular constriction 4. The electrode consists of a pin 5 made of low-melting metal, e.g. B. from Wolf ram or Dlolybdenum, on which a larger number of circular metal plates 6, z.
B. made of molybdenum, where the hole in the plate is so zii dimensioned that they can just be pushed tightly onto the pin a. With a load of 1 ampere, the diameter of the washer is? up to 3 mm and a thickness of 0.1 mm with a number of about 15 to? 0 platelets proved to be suitable. The plates 6 have a preferential central bore, also a number of warts. which are pressed out of the sheet by a testing process.
Their purpose is to prevent the plates from lying close together. According to the invention, a small space should remain between the individual platelets so that a large amount of the activating compound can be placed on the electrode without the risk of flaking off.
The MFparts I can be dispensed with if, for example, the individual platelets are slightly curved in an irregular manner or are provided with a small embossed edge due to careless production so that they cannot be placed on top of one another without gaps from the start.
Instead, the required gap can also be achieved by initially pushing the individual platelets loosely at a greater distance onto the pin, then inserting the whole thing into the pale to be activated, e.g. B. in a slurry, dips and then then pushes the platelets together. In this way it is sufficient that a sufficient, but not too large, amount of the activating substance is accommodated on the electrode. The plates are held together by the pin 5, which is thickened at the upper end or bent over or squeezed wide with pliers.
It is important if you always press lightly against the surface. for example against the bottom of the pole vessel. be printed. so that they make contact with each other and with the pen, there is both the electrical current and the heat, because the pen is used as a power supply or as a power supply. Use it as a single wire if the latter is possible.
Is. However, if the vessel wall is not made of glass but of quartz, thin foils 8 made of llolybdenum of less than? 0, p are particularly advantageous. Use thickness, which are sniffed into a capillary 9 of corresponding dimensions lioehvakuumdicht a. It is then required. to ensure a suitable merge between the pen and the foil. This can be done in the following way, for example, that the film 8 is folded over at the upper end.
Before the film is inserted, the pin a is inserted into the fold through a Loeli at the fold. A secure connection between pin 5 and foil 8 is achieved solely by the pressure of the atmosphere acting when melting a. Instead of this type of power supply, any other type can of course be used; Find application.
The special mode of action of this electrode results from the following description of the burn-in process: When voltage is applied to the lamp, a glow discharge sets in on the barium particles present on the discs, which soon turns into an arc discharge, if from individual points at first going out, the whole electrode to the roi; embers heats up.
Once this has been done, the mercury low pressure sheet that is now present is applied evenly to the entire upper surface of the electrode, provided it is activated, but preferably to the edges of the plates. As the vapor pressure increases, the potential gradient in the gas discharge increases. The arc therefore has the tendency, instead of sideways at the edges, to apply to the part of the electrode that is closest to the light tube. But this is the slightly protruding tip of the pen 5.
As soon as the vapor pressure has reached a certain value, the arc jumps over to the pin, as this offers the arc a slightly shorter path. At the same time as it is applied to the pen, the burning voltage suddenly decreases by around 20 volts. From this point on, the arc starts exclusively on the pin itself. The heat generated by the arc can therefore be conducted to the outside without there being a heat transfer point between two metal parts on the electrode, which always opposes a certain resistance to the heat dissipation.
Since the pen protrudes only a little from the surface of the platelets, its stock of activating substances can always be replenished from the platelets. On the other hand, the heat supplied by the arc to the electrode, as soon as the arc has become a high pressure arc, no longer needs to go over the thin platelets, but only over the pin, without a heat transfer point of two at the electrode touching metal parts, for example from the plates on the pen, can prevent heat from flowing away.
In FIGS. 1 and 4, the platelets rest on the bottom of the pole vessel. If this is not permissible, for example because of excessive heat dissipation, a gap can be left between the plate and the bottom of the pole vessel. In this case, a small tube is advantageously inserted as a spacer between the plate and the pole vessel bottom, or the pin is bent out laterally in the form of a loop or the pin is squeezed wide between the plate and the pole vessel bottom.
A single plate 6 is shown individually in FIG. 7 on an enlarged scale. It can be seen from this that the lugs 7 are pressed out of the sheet metal, but the distance can also be secured in other ways. The activation mass consists essentially of barium oxide, which other oxides or metals can be added to extend the service life. A certain amount of mercury is introduced into the discharge vessel, which completely evaporates during operation with the formation of a high superheated vapor pressure. The gas in the tube is argon under a pressure of a few millimeters.
2 and 5 differ from the preceding ones in that instead of the circular plates 6, those of a square shape 10 are shown. The irregular arrangement of the squares creates a large surface that is favorable to the absorption of the oxide, so that under certain circumstances the attachment of warts or similar spacers can be omitted.
In Fig. 3 and 6, not as in the previous figures, several separate platelets are layered on top of one another. The platelets are rather from a sheet metal strip 11 made of difficult to melt metal, which is attached to the pin 5, obtained by a zigzag fold. Here, too, the spaces between the platelets allow a large amount of the oxide to be accommodated. The advantage of this arrangement is that the heat dissipation from the arc attachment point is good and the contact resistance for the electrical current from the sheet metal to the pin is particularly low.
In FIG. 3, the film 8 is shown rotated by 90 compared to FIGS. 1 and 2, so that one can clearly see how the pin 5 lies in the fold of the film. In addition, everything that is said for FIGS. 1 and 4 applies mutatis mutandis to the Ausführungsfor men described in the second and third places.
This design of the electrode ensures that the arc is applied centrally. This property is advantageous when manufacturing discharge vessels from glass, in which up to now, to protect the glass, a sufficiently large A.1) stand between the wall and the electrode or by other means had to be ensured that the wall did not penetrate the Arc gets too hot.
Because this electrode. can work satisfactorily even if its dimensions are only a few millimeters, it can also be used with the so-called super oil pressure lamps. In the case of such tubes, the space available in the pole vessels is very small.
The discharge tube according to the invention can in particular be formed so that it can serve as an ultraviolet radiator for therapeutic or technical purposes or as a light source.
In a DC tube, the Ka method is designed as a plate electrode according to the invention, while hot. an AC tube with current passage in both directions, both electrodes must be designed as plate electrodes.