DE1018164B - Gasentladungsroehre - Google Patents

Description

In vielen Anwendungsfällen von. Gasentladungsröhren mit einer Kathode und einer oder mehreren Anoden, so* z. B. bei ihrer Anwendung als Relais, ist es erwünscht, daß die Zündung· dar Entladungsstreeke¹ oder Entladungsstrecken stets nur bei fest definierten Zündspannungen erfolgt.

Nun haben aber alle Gasentladungsröhren die¹ ihnen eigentümliche Eigenschaft, daß ihre Zündspannung nicht nur bei gleichartigen, Ausführungseixemplareii der Röhre von Exemplar zu, Exemplar schwankt, sondern auch bei ein und: dam selben Ausführungsexemplar vom Fall zu Fall unterschiedliche Werte abnimmt, so· daß bei der Anordnung einer solchen Röhre stets ein gewisser Streubareiich der Zündspannungswerte mit in. Kauf genommen werden muß.

Der sich aus den technischen Anwendungen ergebenden Forderung auf eine möglichst geringe Zündspannungsstreuung, insbesondere bei Relaisröhren, wird in der Erfindung durch die Beseitigung einer der die Streuung der Zündspannungswerte hervorrufenden Ursache Rechnung getragen.

Eine bisher nicht erkannte oder zumindest noch nicht beseitigte Ursache wurde darin gefunden, daß die Ansatzstellen der Entladung von Fall zu Fall an verschiedenen Stellen auf der Kathode liegen. Denn dadurch, daß im allgemeinen diese Stellen in bezug auf die Anode oder gegebenenfalls Anoden eine voneinander verschiedene Feldverteilung auf diese hin haben, ist für die Zündung· der Entladung an. diesen Stellen auch eine von Fall zu Fall unterschiedliche Spannung erforderlich.

Diese Verhältnisse seien an Hand des in der Fig. 1 dargestellten Elektrodansystems einer Relaisröhrei, bei der durch primäre Zündung einer Hilfsentladungsstrecke die Hauptentladungsstrecke gezündet wird, näher erläutert. In dar Figur bedeutet 1 eine plaittenf örmige Kathode und 2 bzw. 3 eine stabsf örmige Hilfsbzw. Haupta,no'de. Aus den von Fall zu Fall bezüglich der Feldverteilung verschiedenen Ansatzstellen, der Entladung auf der Kathode sind zwei herausgegriffen und schematisch durch die Schrafrurani 4 und 5 dargestellt.

Bei diesem durch die beiden: Anoden 2 und 3 ausgezeichneten Elektrodensystem bewirkt die geschilderte Erscheinung nicht nur eina Streuung der Zündspan,-n.ungswerte zwischen der Kathode 1 und der Hilfsanode 2, sondern auch für die Haupteintladümgsstrecke zwischen; der Kathode 1 und der Anode 3, weil die Feldverteilunig zwischen! den Stellen 4 und 5 einerseits und den Anoden 2 und 3 andererseits versehiedein ist. Die an der Stelle 4 entstehendem Ladungsträger (Ionen und Elektronen;) können weniger zum Aufbau der Hauptenitladungsstrecke beitragen, als solche Ladungsträger, die am Ort 5 entstehen. Man kann dies so· aus-Gasentladungsröhre

Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Witteisbacherplatz 2

Dr. phil. Herbert Gawehn, München,
ist als Erfinder genannt worden

drücken, daß man sagt: die Hauptanode 3 hätte a.n dar Stelle 5 einen, größeren Durchgriff zur Kathode als an der Stelle 4.

Für das in der Fig. 1 schematisch skizzierte Beispiel einer Relaisröhre sind die Folgen des geschilderten Übelstandes am besten erkennbar, wenn, die, zur Zündung der Hauptentladungsstrecke erforderlichen Spannungen U₈ der Hilfsentladungsstrecke in Abhängigkeit von der Hauptanodenspannung U₁₁ aufgezeichnet warden, wie es in der Fig. 2 dargestellt ist. Hieraus ist entnehmbar, daß bei hohen Anodenspan,-nungen die Zündspannungen der Hilfsentladungsstrecke auf einer gleichbleibenden Kurve liegen, während die als kleine Kreise dargestellten Meßwerte bei niedrigen Anodenspannungen um so stärker streuen, je kleiner die Anodenspannung U_a ist. Fernerhin zeigt sich, daß diese Streuung um so größer ist und bereits bei um so höheren U_a-Werten einsetzt, je kleiner der zur Verfügung' gestellte Strom zur Hilfsanode ist.

Dieser Übelstand ist ebenfalls bei einer bereits· bekanntgewordenen Relaiisröhra vorhanden, bei der nämlich ein im der Kathodenflächei befestigter Draht, an seinem einen. Ende aus dieser Fläche herausragt bis unmittelbar vor eine stabförmige Starterelektrode bzw. die seitlich; dahinter angeordnete Hauptanode. Je nach Lage des Brennneeks der Hilfsentladung auf der Kathode hat die Hauptanode einen unterschiedlichen Durchgriff.

Auf Grund der Erkenntnis, daß im wesentlichen! die Zimdspannungsstreuungen durch bezüglich der FeId,-verteilung verschiedene Ansatzpunkte der Entladung hervorgerufen werden, zeichnet sich die Gasentladungsröhre nach Art: einer Relaisröhra für großen Betriebsspannungsbareich mit mehreren, davon, mindestens einer bevorzugten Anode (Zündanode) und, einer großflächigen Kathode, auf deren den Anoden, zugewendeter Kathoden-flache für einen definierten¹ Vorentladüngseinsatz der Zündentladungsstrecke eine

709 '57/257

konvex und unmittelbar anschließend zu beiden Seiten konkav gekrümmte Teilnächen vorhanden, sind, nach der Erfindung durch eine solche Anordnung der konkaven¹ Vertiefungen (Sicken) in unmittelbarer Nähe der Zündanodei aus, daß in. diesem dar Glimmfleck dar zu einer Glimmentladung weiter ausgebildetem Zündentladung fixiert, ein großer konstanter Durchgriff dar Anode gewährleistet wird und daß jeder Punkt dieser konkaven Vertiefung sowohl in bezug auf die: Anode als auch die Zündanode gleiche FeJdverteilung hat.

Diese zusätzliche Ausbildung der Kathodenobarfläche kommt dem Bestreben des dunklen Vorstroins entgegeni, den kürzesten; Weg zwischen den. Elektroden zu bevorzugen, besonders dann, wenn die Konvexkrümmung an, den den Anoden nächstgalegenen, Stellen auftritt, und dient damit zur Fixierung der Ausgangslage der dunkle» Vorentladung, die beim Übergang zur Glimmentladung auf die benachbarten Punkte mit Stellen stärkerer Konkavkrümmung überspringt. Diets trägt wiederum zur Konstanthaltung der Zündspannumgswerte bei und gilt besonders für solche Fälle, in. deinen bereits eine dunkle Vorentladung genügt, um die Hauptentladungsstrecka(n) sekundär zu zünden. Bai empfindlichen Relaisröhren sind dies die Spannungswerte im oberen Teil der Zündcha,rakteristik der Fig. 2. Schließlich empfiehlt es sich noch, daß die an den, Steilem stärkerer Konkavkrümmung bzw. Konvexkrümmung auf tretenden relief artigen Vertiefungen bzw. Erhöhungen der Kathodenoberfläche innerhalb dieser Fläche derart auslaufen·,, daß ein Randgebiet davon freiblaibt. Dias ist deshalb vorteilhaft, wail die Faldverfceilung sich in der Nähe des Randes naturgemäß stark ändert.

In den Fig. 3, 4, 5 und 6 sind, Ausführungsbaispiele für äiG besondere Gestaltung dar Kathodenoberfläche!, durch dia der bevorzugte Entladungseinsatz an Stellen gleichwertiger Feldverteilung erzwungen, bzw. die Ausgangslage das· dunklem Vorstroms, festgelegt wird, wiedergegeben, und zwar insbesondere bei Elektrodensystemen mit symmetrischem Aufbau und zwei Anoden, von, dienen, die eine durch primäre Zündung die Entladüngsstrecke der anderen, zündet.

Allen diesen Ausführungsbeispieleni ist gemeinsam, daß bai ihnen die Vertiefungen· bzw. Erhöhungen, und das vom Vertiafungani bzw. Erhöhungen, freie Randgebiet dar Kathodenoberfläche denselben Symmetriegesetzen' unterworfen sind, wie der Elektrodenaufbau; dann, dadurch ist a priori die Gewähr gegeben,, daß die Vertiefungen, bzw. Erhöhungen auch an, Stellen. gleicher Feldverteilung liegen.

Bei den in den Fig. 3 und 4 dargestellten Elektrodensystemen wird die Symmetrie von der durch, die beiden. Stabanoden 7 und 8 bzw. 13 und 14· bestimmten Ebene feistgelegt. .

Die plattenförmige Kathode 6 in; der Fig. 3 steht senkrecht zu dieser Symmetrieebene und hat in ihrer Schnittlinie mit derselben eine schneideinförmige Erhöhung 11, die zu beiden Seiten, von ebenfalls schneidenförmigen Vertiefungen begrenzt ist. In der Fig. 4 ist dieselbe Kathßdenausführung nochmals wiedergegeben, und zwar von der Anodanseite aus betrachtet, so daß die Schneide 11 auf den. Betrachter zuweist.

Die Fig. 5 stellt eine zylindrisch-symmetrische Elektrodenanordnung dar'/bei der die Stabanode 17 in der Achse des Zylinders liegt, die von eimer ringförmigen Anode 16 konzentrisch umgeben ist. Beide Anoden werdien von ainejr zylindrischen. Kathode 15 eingeschlossen, die gegenüber der Ringanode eine Erhöhung aufweist, an die sich beiderseits je eine Vertiefung anschließt.

Ebenso wie die Elektrodenanordnung der Fig. 5 stellt die Fig. 6 eine Elektrodenanordnung mit Rotationssymmetrie dar, bei dar allerdings die Kathode 18 als, Kreisschaibe ausgebildet ist, die gegenüber der die Rotationsachse festlegendb Stabanoda 19 eine Erhöhung aufweist, die von, einer ringförmigen Vertiefung umschlossen ist. Dia Hauptanodie 20 ist als ein die Stabsanode 19 konzentrisch umgebender Ring ausgebildet.

Die Gestaltung der Kathodenoberfläche ist nicht auf die in dan Ausführungsbeispielen beschriebene schneidenartige Form der Erhöhungen und Vertiefungen beschränkt, sondern kann mannigfaltig abgewandelt werden.. So können z. B. die Erhöhungen und Vertiefungen dar Kathodenoberfläche auch durch warzenartige;, also mehr punktförmiga Gebilde ersetzt werden und sie können mehr oder minder scharfkantig oder gerundet sein. Diese Erhöhungen und Vertiefungan können, leicht durch Prägung der Kathodenoberfiäche hergestellt werden.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Gasentladungsröhre nach Art einer Relaisröhre für großen Beitriebespamraungsberaich mit mehreren, davon mindestens einer bevorzugten Anode (Zündanode) und einer großflächigem Kathodie, auf deren den Anoden, zugewendeter Kathodenfläche, für ainen, definierten Vorenitladungseinsatz dar Zünd/enitladungsstrecke eine konvex und unmittelbar anschließend zui beiden Seiten konkav gekrümmte Teilflächen vorbanden: sind, gekennzeichnet durch eine solche Anordnung der konkaven Vertiefungeini (Sicken) in unmittelbarer Nähe der Zündanode, daß in diesem... der Glimmfleck der zu einer Glimmentladung weiter ausgebildeten. Zündentladung fixiert, ein großer konstanter Durchgriff der Anode gewährleistet und daß jeder Punkt dieser konkaven. Vertiefung sowohl in beizug auf die Anode als auch, die Zündanode: gleiche Feldverteilung hat.

2. Gasentladungsröhre nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an den. Stellen' stärkerer Konkav- bzw. Konvexkrümmung auftretenden reliefartigen Vertiefungen bzw. Erhöhungen, der Kathodenoberfläche innerhalb dieser Fläche derart auslaufen, daß ein Randgebiet davon freibleibt (Fig. 4).

3. Gasentladungsröhre nach: Anspruch 1 und, 2 mit symmetrischem Elektrodenaufbau, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhungen' bzw. Vertiefungan und das von Erhöhungen, bzw. Vertief ungen freie Randgebiet der Kathodenoberflächa denselben Symmetriegesetzen, unterworfen ist wie der E lektr odenau f bau.

4. Gasentladungsröhre nach Anspruch, 3, bei der die Symmetrie des Elektrodenaufbaus von der durch zwei parallele Stabanoden, gelegten Ebene bestimmt wird, dadurch; gekennzeichnet, daß die Erhöhung der Oberfläche der im wesentlichen als Platte ausgebildeten und senkrecht zur Symmatrieebene angeordneten- Kathode in, der Symmeitrieebene liegt und auf beiden; Seiten von je einer parallel zu ihr liegenden; langgestrecktem Vertief ung begrenzt ist (Fig. 3 und 4).

5. Gasentladungsröhre nach Anspruch 3, bei der die Symmetrie wie im Anspruch 4 bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhung· der Oberfläche der eine der beiden, Stabanodm als

Achse besitzendem! Zylitidarkathode in der Symmetrieeibenia gegenüber dar anderen Stabanode liegt.

6. Gasentladungsröhre nach Anspruch 3, bei der das aus dar Kathode und zwei Anoden, von denen die eine als. Stab' und die andere als diesem Stab konzentrisch umgebenden Ring ausgebildet sind, zusammengesetzte Elektrodensystem Rotatiomssymmetrie¹ aufweist, dadurch gekannzeichnet, daß diei Erhöhung der Oberfläche der die Stabanode als Achse; besitzendem und di© Ringanode umgabendien Zylinderkathode in dar von dar Ringanode¹ festgelegten Ebene liegt und auf beiden Saiten von je einer parallel zu ihr liegenden ringförmigen Vertiefung begrenzt ist (Fig. 5).

7. Gasentladungsröhre nach Anspruch 3 mit darselbem Anodenanordnung wie im Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die als Kreisscbaibe ausgebildete und senkrecht zur Achse der Stabanode angeordnete Kathode in ihrem dam einen Ende der Stabanode gegenüberliegenden Mittelpunkt eine Erhöhung aufweist, die von einer ringförmigen Vertiefung unischlossen, ist (Fig. 6).

8. Gasentladungsröhre' mach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhungen! bzw. Vertiefungeni schneiidenförmig sind.

9. Gasentladungsröhre nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhungen, bzw. Vertiefungen, wulstförmig sind.

10. Gasentladungsröhre nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhungen¹ bzw. Vertiefungeni in die Kathode eingeprägt sind.

In. Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriftem Nr. 832457, 848673;
französische Patentschrift Nr. 708 242;
USA.-Patentschriften Nr. 1840055, 2 201721, 208 467, 2 426 255, 2 451 556, 2 285 796, 2 615 139, 515 361, 2 517 599, 2 520 171.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

1 709757/257 10.57