Anlage mit einer aus einer Wechselstromquelle gespeisten Gasentladungsröhre. Gasentladungsröhren werden bekanntlich häufig durch Anwendung von Kunstgriffen gezündet.
So wird zum Beispiel parallel zu der zu zündenden Gasentladungsröhre eine kleine Entladungsröhre mit negativer Glimm entladung geschaltet und diese Glimmentla- dungsröhre wird derart bemessen, dass ihre Zündspannung unterhalb der Speisespannung liegt, während ihre Betriebsspannung höher als die Betriebsspannung der Hauptentla- dungsröhre ist.
Beim Anlegen der Speise spannung zündet die Glimmentladungsröhre, wobei der Glimmentladungsstrom in einer in Reihe mit den beiden Röhren geschalteten Selbstinduktion einen Spannungsstoss hervor ruft, der die Zündung der Hauptentladungs- röhre bewirkt.
Obwohl damit in vielen Fäl len gute Ergebnisse erzielt werden, ergibt sich doch, dass der von der Glimmentladungs- röhre erzeugte Spannungsstoss in vielen an dern Fällen 'für die Zündung der Hauptent- ladungsröhre nicht ausreicht.
Es wurde bereits vorgeschlagen, die zu zündende Entladungsröhre mit Hilfe eines Schalters kurzzuschliessen. Beim Öffnen die ses gurzschlussschalters tritt in der in Reihe mit der Entladungsröhre geschalteten Selbst induktion ein starker Spannungsstoss auf. Zur Vermeidung des mit der Handbedienung dieses Schalters einhergehenden Nachteils wurde bereits vorgeschlagen, diesen Schalter, z. B. durch Verwendung eines Bimetalles als selbsttätig arbeitenden Schalter einzurichten.
Ein Nachteil dieser Anlagen bleibt jedoch das Vorhandensein von beweglichen Teilen, die dem Verschleiss unterworfen sind und eine Quelle von Störungen bilden können. Diese Schalter verbrauchen ausserdem auch während des normalen Betriebes der Ent ladungsröhre eine gewisse Energiemenge.
Die Erfindung hat den Zweck, eine An lage zu schaffen, bei der solche obengenann ten Schalter mit beweglichen Teilen vermieden sind und trotzdem .sehr starke Spannungsstösse zur Zündung der Gasentladungsröhre erzeugt werden können, während ausserdem der Zündmechanismus keine Energie mehr ver braucht, nachdem er seine Aufgabe erfüllt hat.
Die zu zündende Entladungsröhre (die als Hauptentladungsröhre bezeichnet wird) ist auf bekannte Weise mit mindestens einer Glühelektrode versehen und in Reihe mit einer Selbstinduktion geschaltet.
Die erfindungsgemässe Anlage kennzeich net sich dadurch, dass parallel zu der Haupt entladungsröhre nebst einem Teil der Selbst induktion, der mit dem andern Teil der Selbstinduktion magnetisch gekoppelt ist, eine Hilfsgasentladungsröhre geschaltet ist, in der nach ihrer Zündung eine selbständige Bogenentladung auftritt. Diese Hilfsentla- dungsröhre ist derart gebaut, dass ihre Zünd spannung der vor der Zündung der Haupt entladungsröhre den Elektroden der Hilfs- entladungsröhre zugefiibrten Spannung höch stens gleich ist.
Bei der Einschaltung der Anlage zündet die Hilfsentladungsröhre also ohne weiteres. Diese Hilfsentladungsröhre ist weiter derart eingerichtet, dass die Span nung, die bei normalem Betrieb der Haupt- entIadungsröhre zwischen den Enden des jenigen Teils des Stromkreises der Maaptent- ladungsröhre, der parallel zu der Hilfsent- ladungsröhre geschaltet ist, auftritt, nicht. ausreicht, um die Entladung in der Hilfs- entla.dungsröhre beständig zu halten.
Es kann zu diesem Zweck im allgemeinen die Wärmekapazität der Elektroden der Hilfs- entladungsröhre gross gemacht werden. Diese Elektroden werden zweckmässig aus einem Material mit grossem @Värmeleitl:mgsvermö- ' gen hergestellt.
Um die. Zündspannung auf einem niedrigen Wert zu behalten und das Entstehen einer Bogenentladung zu e rleich- tern, kann die Oberfläche dieser Elektroden, wenigstens teilweise, mit einem Stoff von niedrigem Elektronena.ustrittsvermögen über zogen werden.
Unter Gasentladungsröhren sind hier nicht nur mit einem oder mehreren (,rasen, sondern auch mit Dampf oder mit einem Gemisch von Gas und Dampf gefüllte Ent ladungsröhren zu verstehen.
Die Zündung der Hauptentla.dungsröhre kann durch eine: derartige Einrichtung der Anlage erleichteri, werden, dass die Elektro den dieser Röhre vor der Zündung der letz teren erhitzt werden. Es ist zu diesem Zweck: vorteilhaft, die Heizkörper dieser Elektroden an einige Windungen der in Reihe mit der Hauptentladungsröhre geschalteten Selbst induktion anzuschliessen. Findet bei der In betriebsetzung der Anlage in der Hilfsent- ladungsröhre eine Entladung statt, so werden auch in diesen Windungen Spannungen in duziert, die durch die.
Heizkörper der Glüh- elektroden Ströme. fliessen lassen. Die in Reihe mit der.Hauptentladungsröhre geschal tete Selbstinduktion kann gegebenenfalls einen Teil eines Transformators, aus dem die Entladungsröhre ge.:p eist wird, eines soge- nannten Streutransformators bilden.
Die Zeichnung veranschaulicht drei Aus führungsbeispiele einer Anlage gemäss der Erfindung.
In Fig. 1 bezeichnet 1. eine zum Aus senden von Strahlen dienende, langgestreckte Entladungsröhre, die zwei Glühelektroden <B>22</B> und 3 aufweist, die mit Material von hohem Emissionsvermögen, z. B. Bariumoxyd, ver sehen sind. Diese Elektroden werden aus schliesslich durch die Entladung auf eine hohe Temperatur erhitzt. Die Entladungs röhre enthält Edelgas, z. B. Argon, unter einem Druck von 5 mm Quecksilbersäule und ausserdem eine geringe Menge Quecksil ber. Beim normalen Betrieb findet. in der Edelgasquecksilberdampffiillung eine posi tive Säulenentladung statt.
In einem be stimmten Fall betrug der innere Durchmes ser der Röhre 311 mm und der Abstand zwi schen den Elektroden 100 cm.
.Die Entladungsröhre 1 wird über einen Schalter 4 aus der Wechselstromquelle 5 ge speist, die im vorliegenden Fall aus einem Wechselstromnetz von 220 V und 50 Perio den besteht. In Reihe mit der Entladungs röhre 1 ist eine Drosselspule geschaltet, die aus zwei Teilen 6 und i besteht, die auf einem gemeinsamen magnetischen Kern 8 an gebracht sind und mithin stark miteinander gekoppelt sind. Zur Vermeidung von Radio- Störungen sind die Drosselspulenteile 6 und 7 auf beiden Seiten der Röhre 1 geschaltet.
Parallel zu der Hauptentladungsröhre 1 und dem Drosselspulenteil 7 ist die Hilfsentla- dungsröhre 9 geschaltet, die auf die für Ent ladungsröhren zur Ableitung von Überspan nungen bekannte Weise eingerichtet ist. Diese Hilfsentladungsröhre 9 weist nämlich zwei in kurzem Abstand voneinander ange ordnete Elektroden 10 und 11 auf, die aus kleinen Zylindern bestehen, die aus Alumi nium mit einem Zusatz von 5 % Magnesium hergestellt sind und ein verhältnismässig grosses Volumen besitzen.
Die Länge und der Durchmesser dieser Elektroden können zum Beispiel 6 bezw. 5 mm betragen und ihr ge genseitiger Abstand kann 2 mm sein. Die Röhre 9 enthält eine Argonfüllung mit einem Druck von zum Beispiel 50 mm Quecksilber säule.
Bei einer andern geeigneten Bauart der Hilfsentladungsröhre sind auf einer Quetsch stelle normaler Ausgestaltung zwei Kupfer zylinder von einer Länge von zum Beispiel 25 mm und einem Durchmesser von 3 mm parallel zueinander und in kurzem Abstand, z. B. von 2 mm, voneinander angeordnet. Es ist vorteilhaft, die von der Quetschstelle ab gekehrten Enden der Zylinder mit Schrau bengewinde zu versehen und diese Enden mit Barium zu überziehen, das aus Bariumazyd entwickelt werden kann.
Wird die Röhre 9 in Reihe mit dem Drosselspulenteil 6 an die Speisequelle 5 an geschlossen, so. entsteht in der Entladungs röhre 9 eine selbständige Bogenentladung, das heisst es bildet sich zunächst zwischen den Elektroden 10 und 11 eine Glimmentla- dung, welche die Elektroden teilweise auf hohe Temperatur erhitzt und bald in eine Bogenentladung übergeht.
Es ergibt sich, dass, wenn in der dargestellten Anlage durch das Schliessen des Schalters 4 die Speisespan nung angelegt wird, die Hilfsentladungsröhre 9 in Tätigkeit tritt und an den Elektroden der Hauptentladungsröhre 1 ein. hoher Span nungsstoss entsteht, der die Zündung dieser Röhre bewirkt. Nach der Zündung dieser Röhre erlischt die Entladungsröhre 9, so dass beim normalen Betrieb die Röhre 9 nicht von Strom durchflossen wird. Diese Zündung der Hauptentladungsröhre 1 wird also mit einem Zündungsmechanismus erzielt, der keine be weglichen Kontakte aufweist, keiner beson deren Bedienung bedarf und nach der Erfül lung seiner Aufgabe keine Energie ver braucht.
Die Wirkung dieser Anlage dürfte sich auf folgende Weise erklären lassen. Nach dem Schliessen des Schalters 4 entsteht in der Hilfsentladungsröhre 9 eine Glimmentladung, die kurz nachher in eine Bogenentladung übergeht, womit eine starke Vergrösserung des Stromes einhergeht. Diese Zunahme des auch den Drosselspulenteil 6 durchfliessenden Stro mes induziert im Drosselspulenteil 7 einen kräftigen Spannungsstoss, der die Entladungs röhre 1 zündet.
Nachdem die Glühelektroden 2 und 3 der Hauptentladungsröhre 1 eine hohe Temperatur angenommen haben und die Entladung in der Röhre 1 ihren normalen Betriebszustand erreicht hat, ist die Span nung zwischen den Punkten 12 und 13 nicht ausreichend, um die Entladung in der Hilfs- entladungsröhre 9 beständig zu halten, da der Strom jetzt die Röhre 1 leichter durchfliesst als die Hilfsröhre 9.
Wird das Verhältnis zwischen dem Dros- selspulenteil 6 und dem Teil 7 kleiner ge macht, so wird der im-Teil 7 induzierte Span nungsstoss grösser. Dieses Verhältnis lässt sich jedoch nicht auf einen beliebig kleinen Wert herabsetzen, da sonst der die Hilfsent- ladungsröhre 9 durchfliessende Strom zu gross werden würde, was zu Übelständen Anlass geben kann und zum Beispiel auch dahin führen könnte,
dass die Entladung in der Hilfsentladungsröhre 9 nach der Zündung der Hauptentladungsröhre 1 nicht mehr auf hören würde. Der die Röhre 9 durchflie ssende Strom kann gegebenenfalls dadurch beschränkt werden, dass zwischen dem Punkt 1;2 oder 13 und der Röhre 9 ein Widerstand eingeschaltet wird. In konkreten Fällen lässt sich das günstige Verhältnis der Drosselspu- lenteile 6 und 7 leicht durch eitrige Versuche bestimmen.
Das in Fig. 2 dargestellte Beispiel der Anlage unterscheidet sich von dein in Fig. 1 dargestellten dadurch, dass die Enden der Glühelektroden 2 bezw. 3 der Ilauptent:la- dungsröhre 1 an einige Windungen 14 bezw. 15 der Drosselspulenteile 6 und 7 angeschlos sen sind.
Werden die Hilfsentladungsröhre 9, sowie der Drosselspulenteil 6 von Strom durchflossen, so werden in den Windungen 14 und 15 Spannungen induziert, die Heiz- ströme durch die Elektroden 2 und 3 fliessen lassen, wodurch diese bereits vor der Zün dung erhitzt werden, was die Zündung der Entladungsröhre 1 erleichtert und die Zün dung einer grösseren Röhrenlänge mit der zur Verfügung stehenden Spannung ermöglicht.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten Beispiel der Anlage ist die Entladungsröhre 1 an einen Spartransformator angeschlossen, der derart eingerichtet ist, dass er eine grosse magnetische Streuung besitzt, das heisst einen Sparstreutransformator bildet. Die über den Schalter 4 an das Netz 5 angeschlossene Transformatorwicklung ist mit 16 bezeich net. Der Transformator eist zwei Windun gen 17 und 18 auf, die auf bekannte Weise auf einen andern Schenkel des Transforma- torkernes aufgewickelt sind als die Wicklung 1.6, und zwischen den beiden Schenkeln ist ein magnetischer Nebenschluss vorgesehen.
Die Wicklung 16 ist weiter mit den Wick lungen 19 und 20 gekoppelt, die den Reiz strom für die Glühelektroden 2 und 3 lie fern. Die Hilfsentladungsröhre 9 ist zwi schen den Punkten 21. und 22 angeschlossen.
System with a gas discharge tube fed by an alternating current source. As is well known, gas discharge tubes are often ignited by using contrivances.
For example, a small discharge tube with a negative glow discharge is connected in parallel to the gas discharge tube to be ignited and this glow discharge tube is dimensioned so that its ignition voltage is below the supply voltage, while its operating voltage is higher than the operating voltage of the main discharge tube.
When the supply voltage is applied, the glow discharge tube ignites, the glow discharge current causing a voltage surge in a self-induction connected in series with the two tubes, which causes the main discharge tube to ignite.
Although good results are achieved with this in many cases, the result is that the voltage surge generated by the glow discharge tube is in many other cases insufficient to ignite the main discharge tube.
It has already been proposed to short-circuit the discharge tube to be ignited with the aid of a switch. When this short-circuit switch is opened, a strong voltage surge occurs in the self-induction connected in series with the discharge tube. To avoid the disadvantage associated with the manual operation of this switch, it has already been proposed to use this switch, e.g. B. set up by using a bimetal as an automatically operating switch.
A disadvantage of these systems, however, remains the presence of moving parts that are subject to wear and tear and can be a source of malfunctions. These switches also consume a certain amount of energy during normal operation of the discharge tube.
The purpose of the invention is to create a system in which such above-mentioned switches with moving parts are avoided and nevertheless .severy strong voltage surges can be generated to ignite the gas discharge tube, while the ignition mechanism no longer consumes any energy after it has its Has completed the task.
The discharge tube to be ignited (which is referred to as the main discharge tube) is provided in a known manner with at least one glow electrode and connected in series with a self-induction.
The system according to the invention is characterized in that an auxiliary gas discharge tube is connected in parallel to the main discharge tube in addition to a part of the self-induction that is magnetically coupled to the other part of the self-induction, in which an independent arc discharge occurs after its ignition. This auxiliary discharge tube is constructed in such a way that its ignition voltage is at most equal to the voltage applied to the electrodes of the auxiliary discharge tube before the ignition of the main discharge tube.
When the system is switched on, the auxiliary discharge tube ignites easily. This auxiliary discharge tube is further set up in such a way that the voltage which occurs during normal operation of the main discharge tube between the ends of that part of the circuit of the main discharge tube that is connected in parallel with the auxiliary discharge tube does not occur. sufficient to keep the discharge in the auxiliary discharge tube constant.
For this purpose, the heat capacity of the electrodes of the auxiliary discharge tube can generally be made large. These electrodes are expediently made of a material with a high degree of thermal conductivity.
To the. To keep the ignition voltage at a low value and to facilitate the occurrence of an arc discharge, the surface of these electrodes can be coated, at least in part, with a substance with a low electron-emitting capacity.
Gas discharge tubes are to be understood here not only as having one or more (, turf, but also discharge tubes filled with steam or a mixture of gas and steam.
The ignition of the main discharge tube can be facilitated by such a device in the system that the electrodes of this tube are heated before the ignition of the latter. For this purpose, it is: advantageous to connect the heating elements of these electrodes to a few turns of the self-induction, which is connected in series with the main discharge tube. If a discharge takes place in the auxiliary discharge tube when the system is started up, voltages are also induced in these windings, which are caused by the.
Heating element of the glow electrode currents. let it flow. The self-induction connected in series with the main discharge tube can optionally form part of a transformer, from which the discharge tube is powered, a so-called scatter transformer.
The drawing illustrates three exemplary embodiments from a system according to the invention.
In Fig. 1, 1. denotes an elongated discharge tube which is used to send rays and has two glow electrodes 22 and 3, which are coated with material of high emissivity, e.g. B. barium oxide, are seen ver. These electrodes are only heated to a high temperature by the discharge. The discharge tube contains noble gas, for. B. argon, under a pressure of 5 mm of mercury and also a small amount of mercury ber. During normal operation takes place. A positive column discharge takes place in the noble gas mercury vapor filling.
In a certain case, the inner diameter of the tube was 311 mm and the distance between the electrodes was 100 cm.
The discharge tube 1 is fed via a switch 4 from the alternating current source 5, which in the present case consists of an alternating current network of 220 V and 50 perio. In series with the discharge tube 1, a choke coil is connected, which consists of two parts 6 and i, which are placed on a common magnetic core 8 and are therefore strongly coupled to one another. To avoid radio interference, the choke coil parts 6 and 7 are switched on both sides of the tube 1.
The auxiliary discharge tube 9 is connected in parallel with the main discharge tube 1 and the choke coil part 7 and is set up in the manner known for discharge tubes for dissipating overvoltages. This auxiliary discharge tube 9 namely has two at a short distance from each other arranged electrodes 10 and 11, which consist of small cylinders made of Alumi nium with an addition of 5% magnesium and have a relatively large volume.
The length and diameter of these electrodes can be, for example, 6. 5 mm and their mutual distance can be 2 mm. The tube 9 contains an argon filling with a pressure of, for example, 50 mm mercury column.
In another suitable design of the auxiliary discharge tube, two copper cylinders of a length of, for example, 25 mm and a diameter of 3 mm parallel to each other and at a short distance, z. B. of 2 mm, arranged from each other. It is advantageous to provide the ends of the cylinders facing away from the pinch point with screw threads and to coat these ends with barium, which can be developed from barium azide.
If the tube 9 is closed in series with the choke coil part 6 to the supply source 5, so. an independent arc discharge arises in the discharge tube 9, that is, a glow discharge is formed between the electrodes 10 and 11, which partially heats the electrodes to a high temperature and soon turns into an arc discharge.
The result is that when the supply voltage is applied in the system shown by closing the switch 4, the auxiliary discharge tube 9 comes into operation and enters the electrodes of the main discharge tube 1. high voltage surge occurs, which causes the ignition of this tube. After this tube has been ignited, the discharge tube 9 goes out, so that no current flows through the tube 9 during normal operation. This ignition of the main discharge tube 1 is achieved with an ignition mechanism that has no moving contacts, no special needs their operation and after fulfilling its task, no energy needs ver.
The effect of this system can be explained in the following way. After the switch 4 is closed, a glow discharge occurs in the auxiliary discharge tube 9, which shortly afterwards changes into an arc discharge, which is accompanied by a strong increase in the current. This increase in the current flowing through the choke coil part 6 induces a strong voltage surge in the choke coil part 7, which ignites the discharge tube 1.
After the glow electrodes 2 and 3 of the main discharge tube 1 have reached a high temperature and the discharge in the tube 1 has reached its normal operating state, the voltage between the points 12 and 13 is not sufficient to keep the discharge in the auxiliary discharge tube 9 stable to hold, since the current now flows through the tube 1 more easily than the auxiliary tube 9.
If the ratio between the choke coil part 6 and the part 7 is made smaller, the voltage surge induced in the part 7 becomes larger. However, this ratio cannot be reduced to any small value, since otherwise the current flowing through the auxiliary discharge tube 9 would become too great, which can give rise to inconveniences and, for example, could also lead to
that the discharge in the auxiliary discharge tube 9 would no longer stop after the main discharge tube 1 was ignited. The current flowing through the tube 9 can, if necessary, be limited by connecting a resistor between the point 1, 2 or 13 and the tube 9. In specific cases, the favorable ratio of the choke coil parts 6 and 7 can easily be determined by purulent experiments.
The example of the system shown in Fig. 2 differs from the one shown in Fig. 1 in that the ends of the glow electrodes 2 respectively. 3 of the Ilauptent: charge tube 1 to a few turns 14 respectively. 15 of the inductor parts 6 and 7 are ruled out.
If current flows through the auxiliary discharge tube 9 and the choke coil part 6, voltages are induced in the windings 14 and 15, which allow heating currents to flow through the electrodes 2 and 3, which means that they are heated before the ignition, which causes the ignition the discharge tube 1 facilitated and the ignition of a larger tube length with the available voltage allows.
In the example of the system shown in FIG. 3, the discharge tube 1 is connected to an autotransformer, which is set up in such a way that it has a large magnetic spread, that is to say it forms an economy leakage transformer. The transformer winding connected to the network 5 via the switch 4 is denoted by 16. The transformer has two turns 17 and 18, which are wound in a known manner onto another leg of the transformer core than the winding 1.6, and a magnetic shunt is provided between the two legs.
The winding 16 is further coupled to the windings 19 and 20, which provide the stimulus current for the glow electrodes 2 and 3. The auxiliary discharge tube 9 is connected between points 21 and 22.