DE1024643B - Gasentladungsroehre zur Anzeige der Druckaenderung im Innern der Roehre - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasentladungsröhre zur Anzeige der Druckänderung im Innern der Röhre mit zwei einander gegenüberliegenden Elektroden in einem verdünnten Gase.

Es sind elektronische Vorrichtungen zur Umwandlung einer mechanischen Größe (z. B. Kraft, Beschleunigung, Verschiebung) in eine elektrische Größe (Strom, Spannung) bekannt, bei denen eine Elektronenröhre mit Mitteln versehen ist, durch welche die mechanische Größe als Verschiebung auf eine in der Elektronenröhre beweglich angeordnete Elektrode einwirkt, die zur Steuerung des von der Kathode ausgehenden Elektronenstromes dient. Die bewegliche Elektrode ist mit einer elastischen Membran verbunden, die einen Teil der Wandung der Röhre bildet. Werden derartige Anordnungen zur Anzeige von Druckänderungen im Innern der Röhre verwendet, so können Druckänderungen durch mechanische Beeinflussung der Membran von außen vorgetäuscht werden. Um diesen Nachteil zu beseitigen, werden bei einer Gasentladungsröhre zur Anzeige der Druckänderung im Innern der Röhre erfindungsgemäß innerhalb des Gefäßes vakuumdicht abgeschlossene druckelastische Hohlkörper, gefüllt mit verdichtetem Gas, vorzugsweise atmosphärischen Druckes, vorgesehen, die beim Eindringen von atmosphärischer Luft in das Gefäß zusammengedrückt werden, so daß elektrische Kontakte betätigt werden. Hohlkörper dieser Art dehnen sich, wenn sie mit Gas oder Luft von Atmosphärendruck oder auch höherem Druck gefüllt sind, in Gasräumen niederen Druckes aus. Die in der Technik üblichen Gefäße sind in der Regel mit Edelgasen von JO bis 30 mm Hg Säule gefüllt, so daß in diesen eine kräftige Dehnung der Hohlkörper erfolgen muß. Die Ausdehnung der Hohlkörper bleibt bei konstantem Gasdruck im Räume der Niederdruck-Entladungsgefäße konstant. Ändert sich jedoch dort der Gasdruck, beispielsweise durch Eindringen von atmosphärischer Luft, dann muß sich der Hohlkörper zusammenziehen. Hierdurch werden erfindungsgemäß Bewegungsvorgänge von Schaltteilen im Gefäß ausgelöst, wobei Hebelwirkungen mit herangezogen werden können.

Die im Entladungsgefäß eingebauten Hohlkörper sollen bezüglich ihrer Dehnung bzw. Zusammenziehung eine Vorzugsrichtung aufweisen. Erfindungsgemäß eignen sich hierzu kurze Stücke von metallischen balgförmigen Tombakröhrchen, welche auf beiden Seiten durch metallische Membranen vakuumdicht verschlossen sind. In besonderen Fällen, wo die Dehnung bzw. Zusammenziehung nur klein zu sein braucht, genügt als druckelastischer Körper eine Vereinigung von zwei dünnen metallischen Membranen, welche am Rande miteinander vakuumdicht verschweißt sind, so daß eine Art metallisches Luftkissen Gasentladungsröhre zur Anzeige
der Druckänderung im Innern der Röhre

Anmelder:

Dr.-Ing. Werner Kluge,
Stuttgart-W, Am Kräherwald 245 B

Dr.-Ing. Werner Kluge, Stuttgart,
ist als Erfinder genannt worden

entsteht. Das Dehnungs- bzw. Zusammenziehungsvermögen solcher Luftkissen kann erhöht werden, wenn man den Membranen vor dem Zusammenschweißen eine wellige Struktur gibt. Bei Entladungsgefäßen, bei denen die auftretenden Betriebstemperaturen nicht zu hoch sind, können die beschriebenen Hohlkörper auch aus vakuumdichten Isolierstoffen, beispielsweise aus Gummi oder elastischen Kunststoffen, bestehen. Für diese Werkstoffe der Hohlkörper schädliche Temperaturen bei der Herstellung der Entladungsgefäße nach der Erfindung lassen sich vermeiden, wenn die Elektroden bzw. ihre Stiele an metallischen Kappen sitzen, die mit der Wandung des Gefäßes verkittet werden, weil für Verkittungen nur solche Temperaturen nötig sind, welche die Hohlkörper nicht beeinträchtigen oder zerstören.

Weitere wesentliche Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung, in der drei Ausführungsformen eines Entladungsgefäßes mit druckelastischen Hohlkörpern nach der Erfindung beispielsweise veranschaulicht sind, und zwar jeweils im Längsschnitt durch das Entladungsgefäß. Das in Fig. 1 dargestellte Gefäß weist ein Rohr 1 auf, das durch zwei angekittete Metallkappen 2 und 3 hochvakuumdicht geschlossen ist. Solche Gefäße sind in der Regel mit Edelgasen gefüllt, und zwar mit einem Druck von 10 bis 30 mm Hg-Säule. Die Metallkappen tragen die Elektrodenstiele 4 und 5 mit den Elektrodenköpfen 6 und 7. Parallel zu der zwischen den Elektrodenköpfen verlaufenden Entladungsstrecke 8 ist ein elektrisch gut leitendes metallisches Band 9 als Kurzschlußstück angeordnet. Das eine Ende 10 dieses Bandes 9 kann am Elektrodenstiel 4 befestigt sein. Zwischen Band 9 und Stiel 4 ist ein Hohlkörper 12, der mit Luft von atmosphärischem Druck gefüllt ist, angeordnet. Seine Enden sind mit Band 9 und Stiel 4 mechanisch fest verbunden. Im gebrauchsfähigen

709 880/350

Zustand des Gefäßes hängt das Ende 11 des Kurzschlußstückes 9 frei im Gasraum. Dringt jedoch atmosphärische Luft in das Gefäß ein, dann zieht sich der Körper 12 zusammen und veranlaßt infolge Mitführung des Kurzschlußstückes 9 an dessen Ende 11 den Schluß des dort befindlichen Kontaktes 13. Das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 zeigt ein Entladungsgefäß mit vorzugsweise planen Elektroden 14 und 15, wobei der Elektrodenabstand relativ gering ist. Erfindungsgemäß wird in diesem Falle eine elektrisch gut leitende Bandfeder 16 auf der Rückseite der Elektrode

15 angebracht, wobei das eine Ende dieser Bandfeder an der Stelle 17 mechanisch fest mit der Elektrode 15 verbunden ist. Zwischen Elektrode 15 und Bandfeder

16 wird ein Hohlkörper 16 α in Form eines Gas- oder Luftkissens angeordnet. Der Druck in diesem Kissen entspricht etwa dem Atmosphärendruck. Liegt nun im Gefäß ein Niederdruck als Solldruck vor, dann befindet sich das Luftkissen in gedehntem Zustand und hebt die Bandfeder 16 mit dem daran befestigten Schaltbolzen 18 von der Elektrode 14 weg. Dringt jedoch atmosphärische Luft in das Gefäß ein, dann zieht sich das Luftkissen zusammen, und der Schaltbolzen führt den Schluß mit der gegenüberliegenden Elektrode 14 herbei. Zu diesem Zwecke erhält die Elektrode 15 eine ausreichend große Bohrung, damit sich der Schaltbolzen ohne Reibung durch die Elektrode 15 hindurch bewegen kann. Das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 zeigt ein Entladungsgefäß, welches mit dem der Fig. 1 verwandt ist. Die Elektrodenköpfe 19 und 20 sitzen jedoch mittels kurzer Stiele an metallischen Bügeln 21 und 22, damit im Zentrum des Gefäßes genügend Raum für die Anordnung von wenigstens einem größeren Hohlkörper 23 verbleibt. Dieser als Balg ausgebildete Hohlkörper 23 ist mit atmosphärischer Luft gefüllt. Er ist an der Stelle 24 mit dem Bügel 25 starr verbunden. Beim Zusammenziehen des Balges 23 infolge Eindringens von atmosphärischer Luft in das Gefäß wird demzufolge der Bügel 22, welcher an der Stelle 26 mit dem Balg starr verbunden ist und den Elektrodenkopf 19 trägt, in Richtung auf den anderen Elektrodenkopf 20 bewegt, so daß der Kurzschluß zustande kommt. Der Bügel 22 ist zweckmäßigerweise senkrecht zum Bügel 25 angeordnet. (Er liegt also nicht in der Zeichenebene!) Die relativen Abmessungen des gesamten Elektrodensystems können nun bei der Herstellung des Gefäßes so gewählt werden, daß sich der Sollabstand der Elektrodenköpfe beim Füllen des Gefäßes mit bestimmt verdünntem Edelgas von selbst in dem gewünschten Maße einstellt.

Werden aber die druckelastischen Hohlkörper während der Lebensdauer der Gefäße aus irgendeinem Grunde undicht, so erfolgt Druckausgleich zwischen der Gasfüllung der Hohlkörper und der Edelgasfüllung des Gefäßes. Der Kurzschluß des Gefäßes kommt damit ebenfalls zustande.

Die vorliegende Erfindung läßt sich bei allen Niederdruck-Entladungsgefäßen anwenden. Von besonderem Nutzen ist sie bei Überspannungsableiter^ sei es in der Form der Gasentladungsabieiter oder sei es in der Form der Ventilableiter. Das Eindringen von atmosphärischer Luft führt in beiden Fällen zu einer unerträglichen Erhöhung der Ansprechspannung, so daß von einem »Schutzwert« der Ableiter nicht mehr gesprochen werden kann. Man bezeichnet solche Ableiter als »taub«. Die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf Überspannungsableiter führt also zu einer automatischen Taubheitsanzeige, so daß schadhaft gewordene Exemplare rasch ausgewechselt werden können.

Claims (8)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Gasentladungsröhre zur Anzeige der Druckänderung im Innern der Röhre mit zwei einander gegenüberliegenden Elektroden in einem verdünnten Gase, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Gefäßes vakuumdicht abgeschlossene druckelastische Hohlkörper, gefüllt mit verdichtetem Gas, vorzugsweise atmosphärischen Druckes, vorgesehen sind, welche beim Eindringen von atmosphärischer Luft in das Gasentladungsgefäß zusammengedrückt werden, so daß elektrische Kontakte betätigt werden (Fig. 1).

2. Gasentladungsröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die druckelastischen Hohlkörper als zylindrische metallische Bälge ausgebildet sind.

3. Gasentladungsröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die druckelastischen Hohlkörper kissen- oder linsenförmig ausgebildet sind und aus dünnem vakuumdichtem metallischem Bandmaterial bestehen.

4. Gasentladungsröhre nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die druckelastischen Hohlkörper aus dünnem vakuumdichtem Gummi oder aus dünnem vakuumdichtem elastischem Kunststoff bestehen.

5. Gasentladungsröhre nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der druckelastische Hohlkörper zwischen einem Elektrodenstiel und einer metallischen Bandfeder angeordnet ist, so daß das bewegliche Ende der Bandfeder einen elektrischen Kontakt betätigt.

6. Gasentladungsröhre nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der druckelastische Hohlkörper auf der der Entladung abwandten Seite einer Elektrode zwischen dieser und einer Bandfeder angeordnet ist und letztere mittels eines an der Bandfeder befestigten Kontaktbolzens einen Schluß mit der zweiten Elektrode herbeiführen kann, wobei der Kontaktbolzen durch ein Loch in der ersten Elektrode hindurchgeführt werden kann (Fig. 2).

7. Gasentladungsröhre nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der als zylindrischer Balg ausgebildete Hohlkörper koaxial im zylindrischen Gasentladungsgefäß angeordnet ist und derart fixiert ist, daß im Falle der Zusammendrückung des Balges die Elektrodenköpfe direkt zur Berührung kommen.

8. Gasentladungsröhre nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß diese in Gasentladungsüberspannungsableitern und in Ventilüberspannungsableitern verwandt werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Schweizerische Patentschrift Nr. 257 232.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 709 880'350 2.58