Ignitron. Bekannte Ignitrons weisen in der Regel einen Teich aus Quecksilber auf, in den der durch einen Hilfskreis erregte Ignitor (Zünd- elektrode) eintaucht.
Zufolge dieser Teichkathode können be kannte Ignitrone nicht allgemein verwendet werden, sondern müssen in einer festen Stel lung verharren, um die Lage der Teichober fläche in bezug auf andere Elektroden in der Vorrichtung konstant, zu halten. Es war des halb bis jetzt nicht möglich, ein Ignitron in Wasser-, Land- oder Luftfahrzeugen zu ver wenden, bei denen der Quecksilberteich in folge der Bewegungen des Fahrzeuges Störun gen in seiner Lage erfährt.
Demgegenüber behält beim erfindungsge mässen Ignitron der Ignitor in allen Bewe gungszuständen und in jeder Stellung des lgnitrons eine gleichbleibende räumliche Be ziehung zur Kathode.
Das erfindungsgemässe Ignitron ist da durch gekennzeichnet, dass im Gehäuse ein Schwammkörper befestigt und ein Ignitor an geordnet ist, der mit einem Oberflächenteil des genannten Schwammkörpers in Berüh rung steht, und dass in dem Schwammkörper wiederholt verdampf- und kondensierbares, flüssiges Kathodenmaterial vorhanden ist und aus dem Kondensationsvorgang fortwährend absorbiert wird.
Ausführungsbeispiele sind in der Zeich nung veranschaulicht. Es zeigen Fig.1 einen Längsschnitt durch ein erstes Beispiel des Ignitrons, Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein zwei tes Beispiel, Fig.3 einen Querschnitt nach der Linie II-II der Fig. 2, Fig. 4:
im Schnitt die Schwammkathode der Fig. 2, Fig. 5 und 6 je eine abgeänderte Schwamm kathode im Schnitt und Fig.7 einen Schnitt durch eine abgeän derte Scheibenkonstruktion für die Kathoden- brennfläche.
Das feste zylindrische Gehäuse 10, das zum Beispiel aus Stahl besteht, besitzt einen Boden 12 und einen luftdicht in den obern Rand des Gehäuses eingesetzten Deckel 13, so dass im Gehäuseinnern ein Vakuum aufrecht, erhalten werden kann.
Auf dem Deckel 13 sind luftdicht ver schliessende Einführungstüllen 14, 15 für Elektrodenzuleitungen 16 bzw. 17 für eine Anode 18 bzw. einen Ignitor 19 montiert, wo bei letztere durch die Zuleitungen vom Dek- kel 13 getragen werden. Jede Tülle 14, 15 weist einen Isolierring 20, z. B. aus Glas, auf, durch den die Zuleitungen voneinander und vom Gehäuse 10 isoliert sind. Die Anode 18 ist im. obern Gehäuseteil angeordnet. und der Ignitor 19 unterhalb der Anode.
Der Ignitor 19 ist gegen den Gehäuseboden 12 gerichtet, ist relativ schlank und läuft nach unten ko nisch zu, wobei die Kegelspitze ziemlich aus- geprägt und halbkugelig oder abgerundet ist. Dieser Ignitor besteht zum Beispiel aus denn gleichen Material wie bekannte Ignitore.
Am Boden 12 des Gehäuses 10 ist ein aus einem porösen Material bestehender Körper 2.1 vorgesehen. Dieses Material besitzt die Eigen schaften eines Schwammes und kann Queck silber oder anderes wiederholt verdampf- und kondensierbares flüssiges Kathodenmaterial, z. B. Caesium oder Gallium, absorbieren. Ein geeignetes Sehwammaterial ist zum Beispiel gesintertes Eisen oder Molybdän. Der Körper 21 ist. flach und relativ dünn und wird am Boden 12 durch Reibung mit dem zylindri schen Gehäuse oder auf andere Art und Weise an Ort und Stelle gehalten .
Quecksilber oder ein anderes flüssiges Ka thodenmaterial wird auf den Sehwammkörper \_,#1 gebracht, bis dieser das Material ohne auf der Oberfläche zurückbleibenden Überschuss absorbiert hat. Eine Art, den Schwammkörper mit Quecksilber zu sättigen, besteht darin, Schwammaterial zu reinigen, bis es genügend rein ist, um vorn Quecksilber benetzt tverden zu können, und dann Quecksilber im Über schuss in das Gehäuse einzubringen, worauf dann der Schwamm sich sofort mit Queeksil- ber füllt.
Das freie, vom Schwamm nicht ab sorbierte Quecksilber kann dann abgegossen werden. Der Schwammkörper 21 mit, dem ab sorbierten Quecksilber bildet, die Kathode des Ignitrons.
Das erwähnte abgerundete Fussende des Imnitors .10 ruht auf der Oberfläche des Sehwammkörpers 21 in Berührung mit die sem. Ein Miktel, um diese Berührung ohne Schaden für die Zuleitungsabdiehtung 1.5 aufrechtzuerhalten, besteht darin, die Igni- torzuleitung 17 zwischen dieser Abdichtung und dein Ignitor in eine Schleife 22 zu legen. Letztere besitzt genügend Federung, unter stützt durch das Gewicht des Ignitors, diesen Zweck zu erfüllen.
Der Ignitor ragt von sei ner wenigstens annähernd Einpunktberüh- rung mit dem Schwammkörper rechtwinklig von letzterem und längs des Gehäuses weg.
LTnerwarteterweise ergab sich, dass ein Igni- tron mit einer quecksilberhaltigen Schwamm- kathode ans gesintertem Metall und mit einem auf dieser Kathode in wenigstens annähernd Einpunktberührung ruhenden Ignitor be trächtlich weniger Leistung zum Zünden be nötigt als ein Ignitron mit einem Quecksilber teich,
in den der Ignitor einta-LLieht. Infolge dieses Vorteils allein ist das vorliegende Igni- tron den herkömmlichen Ignitronen mit Quecksilberteieh überlegen. Ein weiterer Vor teil ist, da.ss das Ignitron dort gebraucht wer den kann, wo die Lage des Teiches durch Er sehütterungen oder die Veränderung der Fahrzeuglage geändert wird, wie z. B. auf Schiffen, Eisenbahnzügen und andern Fahr zeugen.
Weitere Vorteile werden erhalten, wenn die Schwammkathode an verschiedenen Stel len aus verschiedenen Sehwammaterialien besteht, wie in Fig. 2 bis 7 gezeigt ist. Diese Vorteile ergeben sieh aus der Verwertung der Erscheinung, dass zum Beispiel ein Schwamm aus gesintertem Eisen das Quecksilber leichter absorbiert Lind von diesem unter ungünstigen Bedingungen länger benetzt bleibt als Molyb- dän. Anderseits ist.
Eisen unter der Wirkung des Liehtbogens und des notwendigerweise hohen Durehschnittstromes einer schnelleren Erosion unterworfen. Molybdän wiederum trocknet an seiner freien Oberfläche schneller aus als Eisen und absorbiert Quecksilber nicht leicht, das heisst es können gelegentlich Queck- silbertröpfehen auf der Oberfläche einer Mo lybdänsehwammelektrode zurückbleiben.
Die Erfahrung zeigt, dass die Oberfläche eines Molybdänsehwammes während Bereitschafts perioden anftroeknen kann, und ebenso unter Bedingungen eines vorübergehenden Gas druelzanstieges, der im Gefolge einer Über lastung eintreten kann. Überschüssiges Queck silber auf der Sehwammaussenseite ist uner wünscht und schädlich, da es ein Rück- oder Sponta.nzünden des Liehtbogens verursachen kann.
Ferner erschöpft sieh, wenn kein Queck silber in den Schwamm zuriickkehrt, der Vor rat des Quecksilbers im Schwamm, wo es doch zum Zünden des Liehtbogerns nötig ist. Molyb- dän ist. dagegen von längerem Bestand gegen Erosion als ein Eisensehwamm, Die brauchbaren Eigenschaften der ver- sehiedenen Materialien kann man sich nun gut zunutze machen.
So zeigen zum Beispiel Fig. 2 bis 6 ein Ignitron mit einer Schwammkathode, die teilweise aus einem Körper 23 von gesin tertem Eisen oder einem andern Material mit Absorptionsaffinität für das Kathodenmate rial, z. B. Quecksilber, und teilweise aus einem. den. Liehtbogen ziehenden Körper 24 aus ge sintertem Molybdän oder äquivalentem Mate rial besteht.
In Fig. 2 bis 5 ist der den Lichtbogen zie- liende Teil 24 kleiner als der Teil 23 und ist in letzterem eingeschlossen, so dass die Ober flächen beider Teile in einer gemeinsamen Ebene liegen. Die Scheibe 24 liegt vorzugs weise konzentrisch im Teil 23, ist von kleine rer Dicke als letzterer und besteht aus gesin tertem, komprimiertem Molybdän oder dessen Äquivalent, hat die Eigenschaft eines Schwam mes und bietet der Erosion hohen Widerstand. Durch Verwendung kleiner Körner von wenig stens annähernd derselben Grösse und durch Anwendung von gleichmässig verteiltem Druck kann der Teil 24 durchwegs homogen gemacht werden.
Die Kapillarität des Teils 24 ist durch den Dichtheitsgrad bestimmt; aber auch wenn das Material unter einem Pressdruck von meh reren Atmosphären komprimiert worden ist, so besitzt es genügend Schwammcharakter.
Der Teil 23 der Schwammkathode kann wenigstens teilweise aus komprimierten, gesin terten Eisenkörnchen hergestellt werden. Eine Eigenschaft dieses Materials ist eine aktivere Absorption von Quecksilber als ein ähnlich komprimierter, gesinterter Körper aus Molyb- dänkörnehen. Im Betrieb des Ignitrons wird auf der Behälterwand Quecksilberdampf kon densiert und fliesst daran in Tröpfchen nieder auf die Sehwammkathodenoberfläche. Der ge sinterte Eisenschwamm nimmt in der Nähe der Behälterwand diese Quecksilbertröpfchen auf und absorbiert sie, wodurch die Gegen wart von Quecksilber auf der zentralen, den Liehtbogen tragenden Oberfläche vermieden wird.
Da sich der Teil 23 unter die Molybdän- scheibe erstreckt, gibt er während des Betrie bes des Ignitrons das absorbierte Quecksilber an die Scheibenunterseite ab. Infolge der Ka pillarität des Molybdäns wird Quecksilber vom Eisenteil 23 an die den Lichtbogen tragende Fläche der Molybdänscheibe abgegeben.
Falls erwünscht und als vorbeugende Mass nahme kann die Oberseite des Teils 23 um die zentrale ylolybdänscheibe herum aus einer gradierten Dicke von Molybdänschwamm 25 bestehen. Dies hat den Vorteil, dass, wenn der Lichtbogen über die Scheibenfläche heraus springt, sich immer noch eine der Erosion wi derstehende Oberfläche in Berührung mit dem Lichtbogen befindet. Gemäss Fig. 5 nimmt die Dicke des Molybdäns 25 vorzugsweise von innen nach aussen ab. Die Abstufung des Mo lybdäns bietet somit einen maximalen.
Kor rosionswiderstand in demjenigen Teil, der sehr wahrscheinlich vom Lichtbogen getroffen wird, und bietet gleichzeitig maximale Absorp tion gegen den Umfang, wo das kondensierte Quecksilber zur Kathode zurückfliesst.
Falls erwünscht, kann das abgestufte Mo lybdän durch den ganzen Zentralteil des Teils 23 in geeigneter Dicke und Teilchenfeinheit verwendet werden, wie in Fig. 6 gezeigt, um so die separat gebildete Scheibe aus Molybdän ganz zu ersetzen.
Beim Beispiel nach Fig.7 ist die Scheibe 24 gemäss der Dicke der feinen und gröberen Teilchen abgestuft. Die obere Schicht 26 be sitzt feine, der untere Teil grobe Teilchen, und der Zwischenteil ist abgestuft von den feinen Teilchen oben zu den groben Teilchen unten. Diese Konstruktion hat den Vorteil, dass die dem Lichtbogen widerstehende Fläche oben ist und reichlicher mit Quecksilber versorgt wird, und zwar infolge der Kapillarität der gegen den Scheibenboden grösseren Zwischen räume, die ihrerseits vom Quecksilberreservoir in den Zwischenräumen des Teils 23 gespiesen werden.
Obschon Fig. 2 im allgemeinen der Fig.1 ähnlich ist, so erkennt man doch, dass die Schleife 22 der Ignitorzuleitung 17 durch eine horizontal laufende Strecke 22a ersetzt ist, die - zusammen mit dem Rest der Leitung 17 genügend Federung besitzt, um zusammen mit dem Gewicht des Ignitars 19 einen ausreichen- den Kontakt zwischen Ignitor und Kathode herzustellen. Ein weiterer Unterschied ist, dass das Fussende des Ignitors nicht abgerundet ist. Ferner besteht ein Teil der Schwamm kathode wenigstens zum grösseren Teil ans einem Metall der Platingruppe. Der Katho denteil 23 besteht vorzugsweise aus gesinter tem Eisen.
Der den Lichtbogen tragende Teil 24 besteht wenigstens zum Teil aus einem ge sinterten Metall der Platingruppe. Sowohl Platin wie Ruthenium, insbesondere das letz tere, haben sich als ausgezeichnet erwiesen. Es hat sich gezeigt, dass diese Metalle sieh sehr gut als lichtbogentragende Materialien eig nen, da sie vom Quecksilber leicht benetzt werden und beim Gebrauch zusammen mit üblichen in Ignitronen verwendeten Ignito- ren keine ungünstigen mechanischen oder che mischen Wirkungen zeigen. Sie sichern einen bemerkenswert gleichmässigen Betrieb und wenig oder überhaupt kein Spritzen.
Ein wei terer und hochwichtiger Vorteil dieser Platin metalle ist, dass sie auch nach langen Ruhe pausen des Ignitrons den Lichtbogen nicht. verfehlen, sondern diesen, wie erforderlich, augenblicklich und unveränderlich zünden las sen. Infolge des hohen. Preises der Metalle der Platingruppe kann das gewählte Metall in Pulverform mit einem pulverförmigen, weni ger teuren Metall öder Nichtmetall, das als Füller dient, gemischt werden. Es können zum Beispiel Metalle, wie Molybdän oder Wolfram, und Nichtmetalle, z. B. keramische Stoffe, ver wendet werden, um das gewünschte Volumen bzw. die gewünschten Abmessungen des den Lichtbogen tragenden Teils 24 zu erhalten. Letzterer besteht aber immer noch zur Haupt sache aus Metall der Platingrüppe.
Das ver wendete Pulver, ob nun einzig ein Metall der Platingruppe oder eine mechanische Mischung desselben mit andern Stoffen, wird kompri miert und gesintert und unmittelbar an den Teil 23 gelegt, der übrigens auch aus einer mechanischen Mischung bestehen kann, deren Hauptteil Eisen ist.
Der den Lichtbogen bildende Teil, der zur Hauptsache aus einem Metall der Platin- gruppe besteht, ist felnhörniger, besitzt weni- ger Zwischenräume als der Eisenschwamm des Teils 23 und besitzt die gewünschten Ei genschaften des schnellen Überganges durch Kapillarwirhung des vom Schwammteil an ihn reichlich abgegebenen Quecksilbers.
Ignitron. Known ignitrons usually have a pool of mercury into which the ignitor (ignition electrode), excited by an auxiliary circuit, is immersed.
As a result of this pond cathode, known ignitrones cannot be used in general, but must remain in a fixed position in order to keep the position of the pond surface constant with respect to other electrodes in the device. It has therefore not been possible until now to use an ignitron in watercraft, land vehicles or aircraft in which the position of the mercury pond is disturbed as a result of the movements of the vehicle.
In contrast, in the Ignitron according to the invention, the Ignitor maintains a constant spatial relationship to the cathode in all states of motion and in every position of the Ignitron.
The Ignitron according to the invention is characterized in that a sponge body is attached in the housing and an ignitor is arranged, which is in touch with a surface part of said sponge body, and that in the sponge body there is repeatedly evaporable and condensable, liquid cathode material and off is continuously absorbed by the condensation process.
Exemplary embodiments are illustrated in the drawing. 1 shows a longitudinal section through a first example of ignitrone, FIG. 2 shows a longitudinal section through a second example, FIG. 3 shows a cross section along the line II-II of FIG. 2, FIG. 4:
in section the sponge cathode of FIGS. 2, 5 and 6 each have a modified sponge cathode in section and FIG. 7 is a section through a modified disc construction for the cathode focal surface.
The solid cylindrical housing 10, which is made of steel, for example, has a bottom 12 and a cover 13 inserted in an airtight manner into the upper edge of the housing, so that a vacuum can be maintained inside the housing.
On the cover 13, hermetically sealed insertion grommets 14, 15 for electrode leads 16 and 17 for an anode 18 and an ignitor 19 are mounted, where the latter are carried by the cover 13 through the leads. Each grommet 14, 15 has an insulating ring 20, e.g. B. made of glass, through which the leads are isolated from each other and from the housing 10. The anode 18 is in. arranged upper housing part. and the ignitor 19 below the anode.
The ignitor 19 is directed towards the housing base 12, is relatively slim and tapers conically downwards, the tip of the cone being fairly pronounced and hemispherical or rounded. This ignitor consists, for example, of the same material as known ignitors.
A body 2.1 made of a porous material is provided on the bottom 12 of the housing 10. This material has the properties of a sponge and can be mercury or other repeatedly evaporable and condensable liquid cathode material such. B. cesium or gallium absorb. A suitable sponge material is, for example, sintered iron or molybdenum. The body 21 is. flat and relatively thin and is held in place on the bottom 12 by friction with the cylindri's housing or in some other way.
Mercury or some other liquid cathode material is placed on the sponge body \ _, # 1 until it has absorbed the material without leaving any excess on the surface. One way of saturating the sponge body with mercury is to clean the sponge material until it is clean enough to be wetted from the mercury, and then to bring excess mercury into the housing, whereupon the sponge is immediately covered with queeksil - over fills.
The free mercury that is not absorbed by the sponge can then be poured off. The sponge body 21 forms with the mercury from being sorbed, the cathode of the ignitrone.
The aforementioned rounded foot of the Imnitor .10 rests on the surface of the sponge body 21 in contact with the sem. A mistake in maintaining this contact without damage to the lead seal 1.5 is to place the ignitor lead 17 in a loop 22 between this seal and your ignitor. The latter has enough suspension, supported by the weight of the ignitor, to fulfill this purpose.
The ignitor protrudes from its at least approximately one-point contact with the sponge body at right angles from the latter and along the housing.
As expected, it turned out that an Ignitron with a mercury-containing sponge cathode on the sintered metal and with an Ignitor resting on this cathode in at least approximately one-point contact requires considerably less power to ignite than an Ignitron with a mercury pond,
that the ignitor looks into. As a result of this advantage alone, the present ignitron is superior to conventional ignitrons containing mercury. Another advantage is that the Ignitron is needed where the location of the pond is changed by vibrations or changes in the vehicle position, such as B. on ships, trains and other vehicles.
Further advantages are obtained if the sponge cathode is made of different sponge materials at different points, as shown in FIGS. 2 to 7. These advantages result from the utilization of the phenomenon that, for example, a sponge made of sintered iron absorbs mercury more easily and remains wetted by it longer than molybdenum under unfavorable conditions. On the other hand is.
Iron is subject to more rapid erosion under the action of the arc and the necessarily high average current. Molybdenum, on the other hand, dries out faster on its free surface than iron and does not absorb mercury easily, which means that mercury droplets can occasionally remain on the surface of a molybdenum sponge electrode.
Experience shows that the surface of a molybdenum sponge can dry out during periods of standby, and also under conditions of a temporary rise in gas pressure that can occur as a result of overload. Excess mercury on the outside of the sponge is undesirable and harmful, since it can cause the arc to re-ignite or spontaneously ignite.
Furthermore, if no mercury returns to the sponge, the supply of mercury in the sponge is exhausted, since it is necessary to ignite the Liehtbogern. Is molybdenum. on the other hand, it has a longer resistance to erosion than an iron sponge. The useful properties of the various materials can now be put to good use.
For example, Fig. 2 to 6 show an ignitron with a sponge cathode, which is partially made of a body 23 of sintered iron or other material with absorption affinity for the cathode mate rial, for. B. mercury, and partly from one. the. Liehtbogen pulling body 24 consists of sintered molybdenum or equivalent mate rial.
In FIGS. 2 to 5, the part 24 which targets the arc is smaller than the part 23 and is enclosed in the latter, so that the upper surfaces of both parts lie in a common plane. The disc 24 is preferably as concentric in part 23, is of smaller rer thickness than the latter and consists of sintered, compressed molybdenum or its equivalent, has the property of a sponge and offers high resistance to erosion. By using small grains of at least approximately the same size and by applying evenly distributed pressure, the part 24 can be made homogeneous throughout.
The capillarity of the part 24 is determined by the degree of tightness; but even if the material has been compressed under a pressure of several atmospheres, it has enough sponge character.
The part 23 of the sponge cathode can be made at least partially from compressed, sintered iron granules. One property of this material is that it absorbs mercury more actively than a similarly compressed, sintered body made of molybdenum grains. During operation of the ignitrone, mercury vapor is condensed on the container wall and then flows down in droplets onto the sponge cathode surface. The ge sintered sponge iron picks up these mercury droplets in the vicinity of the container wall and absorbs them, thus avoiding the presence of mercury on the central surface carrying the Liehtbogen.
Since the part 23 extends under the molybdenum disk, it releases the absorbed mercury to the underside of the disk during the operation of the ignitrone. As a result of the Ka pillarity of the molybdenum, mercury is released from the iron part 23 to the surface of the molybdenum disk that carries the arc.
If desired and as a preventive measure, the upper side of the part 23 around the central ylolybdenum disk can consist of a graduated thickness of molybdenum sponge 25. This has the advantage that when the arc jumps out over the pane surface, a surface resisting erosion is still in contact with the arc. According to FIG. 5, the thickness of the molybdenum 25 preferably decreases from the inside to the outside. The gradation of molybdenum thus offers a maximum.
Corrosion resistance in the part that is very likely to be hit by the arc, and at the same time offers maximum absorption against the circumference where the condensed mercury flows back to the cathode.
If desired, the graded molybdenum can be used throughout the central portion of the part 23 in suitable thickness and particle fineness, as shown in Fig. 6, so as to entirely replace the separately formed molybdenum disk.
In the example according to FIG. 7, the disk 24 is graded according to the thickness of the fine and coarser particles. The upper layer 26 be seated fine, the lower part coarse particles, and the intermediate part is graded from the fine particles above to the coarse particles below. This construction has the advantage that the surface resisting the arc is at the top and is supplied with more mercury due to the capillarity of the larger spaces towards the bottom of the disk, which in turn are fed by the mercury reservoir in the spaces of part 23.
Although FIG. 2 is generally similar to FIG. 1, it can be seen that the loop 22 of the ignitor supply line 17 has been replaced by a horizontally running section 22a which - together with the rest of the line 17 has sufficient suspension to be able to work with to make sufficient contact between the ignitor and the cathode for the weight of the ignitor 19. Another difference is that the foot end of the ignitor is not rounded. Furthermore, a part of the sponge cathode consists, at least for the greater part, of a metal of the platinum group. The cathode part 23 is preferably made of sintered iron.
The part 24 carrying the arc consists at least in part of a sintered metal of the platinum group. Both platinum and ruthenium, especially the latter, have proven to be excellent. It has been shown that these metals look very good as arc-bearing materials because they are easily wetted by the mercury and when used together with conventional ignitors used in igniters, they do not show any adverse mechanical or chemical effects. They ensure remarkably smooth operation and little or no spraying.
Another and very important advantage of these platinum metals is that they do not cause the arc to occur even after the ignitron has been idle for a long time. but let it ignite instantly and invariably as required. As a result of the high. At the price of the metals of the platinum group, the selected metal in powder form can be mixed with a powdery, less expensive metal or non-metal which serves as a filler. For example, metals such as molybdenum or tungsten and non-metals, e.g. B. ceramic materials, ver used to obtain the desired volume or the desired dimensions of the part 24 carrying the arc. The latter, however, is still mainly made of metal from the platinum group.
The powder used, whether just a metal of the platinum group or a mechanical mixture of the same with other substances, is compressed and sintered and placed directly on part 23, which, incidentally, can also consist of a mechanical mixture, the main part of which is iron.
The part forming the arc, which consists mainly of a metal from the platinum group, is more horny, has fewer spaces than the sponge iron of part 23 and has the desired properties of rapid transition through capillary action of the abundant released from the sponge part Mercury.