DE1163982B

DE1163982B - High voltage gas discharge tubes

Info

Publication number: DE1163982B
Application number: DEG29394A
Authority: DE
Inventors: Arthur William Coolidge Jun; James Dillon Cobine
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1958-06-23
Filing date: 1960-04-06
Publication date: 1964-02-27

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Internat. Kl.: H Ol jBoarding school Kl .: H Ol j

Deutsche Kl.: 21g-12/01 German class: 21g -12/01

Nummer: 1163 982Number: 1163 982

Aktenzeichen: G 29394 VIII c / 21 gFile number: G 29394 VIII c / 21 g

Anmeldetag: 6. April 1960Filing date: April 6, 1960

Auslegetag: 27. Februar 1964Opening day: February 27, 1964

Die Erfindung betrifft eine langgestreckte Hochspannungsgasentladungsröhre, deren Entladungsraum durch mit ihren Rändern mit der Röhrenwand dicht verbundene Zwischenelektrodensysteme in mehrere hintereinanderliegende Teilentladungsräume unterteilt ist.The invention relates to an elongated high-voltage gas discharge tube, their discharge space into several by their edges tightly connected to the tube wall one behind the other partial discharge spaces is divided.

In gittergesteuerten Gleichrichtern und Thyratronen werden Gitteranordnungen hintereinanderliegend verwendet, um die maximale Anodenspannung zu erhöhen. Es können z. B. ein oder auch mehrere Gitter zusätzlich zum Steuergitter zwischen Anode und Kathode angeordnet werden, deren Funktion unterschiedlichen Potentialen zwischen den anderen Elektroden angepaßt ist. Damit erscheint es verhältnismäßig einfach, die Anodenspannung durch Erhöhung der Gitteranzahl zu steigern. Auf Grund der größeren Gitteranzahl wächst jedoch notwendigerweise auch die Röhrenlänge in erheblichem Maße. Diese Längenzunahme wird dadurch bedingt, daß der auf der Außenseite der Röhre vorhandene Abstand der Gitteranschlüsse ausreichend groß sein muß, um ein Zusammenbrechen der Spannung über einzelne Abschnitte des Entladungsgefäßes zu verhindern. In grid-controlled rectifiers and thyratrons, grid arrangements are arranged one behind the other used to increase the maximum anode voltage. It can e.g. B. one or more Grid can be arranged in addition to the control grid between the anode and cathode, their function is adapted to different potentials between the other electrodes. So it seems proportionate easy to increase the anode voltage by increasing the number of grids. Due to the however, a larger number of grids necessarily increases the length of the tube to a considerable extent. This increase in length is due to the fact that the space on the outside of the tube the grid connections must be large enough to prevent the voltage from collapsing to prevent individual sections of the discharge vessel.

Es ist eine Anodenanordnung für gas- und dampfgefüllte Hochspannungsgleichrichter bekannt, bei der im Entladungsv/eg vor den Anoden hintereinander Elektroden mit so engen Öffnungen vorgesehen sind, daß während der Sperrperiode praktisch keine Ladungsträger zur Anode gelangen können und bei der zur Zündung der Entladung zwischen jeder Elektrode und jeweils einer zusätzlichen Hilfselektrode eine Hilfsentladung erzeugt wird. Da bei dem bekannten Gerät die Vorionisierung innerhalb eines aus der Zwischenelektrode und der ihr zugeordneten Hilfselektrode gebildeten Elektrodensystems stattfindet und die Vorionisierungsstrecke innerhalb des Elektrodensystems nur sehr kurz ist, muß die zur Zündung der Hauptentladung erforderliche Ionisierungsspannung hoch sein, was zu einer verhältnismäßig großen Anodenstromableitung führt. Da ferner bei dieser Anordnung die Abstände zwischen den Elektrodensystemen jeweils durch Hochspannung belastet sind, die Abstände innerhalb jedes Elektrodensystems durch die Ionisierung überbrückt werden, während die unter Hochspannung stehenden Hohlräume zwischen den Elektrodensystemen verbleiben, um durch das Zündsignal ionisiert zu werden, ist eine einwandfreie Entladung nicht mehr gewährleistet.An anode arrangement for gas and vapor-filled high-voltage rectifiers is known at which in the discharge path in front of the anodes one behind the other provided electrodes with such narrow openings are that practically no charge carriers can reach the anode during the blocking period and when igniting the discharge between each electrode and an additional one Auxiliary electrode an auxiliary discharge is generated. Since in the known device, the pre-ionization within an electrode system formed from the intermediate electrode and the auxiliary electrode assigned to it takes place and the pre-ionization section within the electrode system is only very short, the ionization voltage required to ignite the main discharge must be high, resulting in a relatively large anode current dissipation leads. Furthermore, with this arrangement, the distances between the electrode systems are each loaded by high voltage, the distances within each electrode system can be bridged by the ionization while the under high voltage standing cavities between the electrode systems remain to be ionized by the ignition signal proper discharge is no longer guaranteed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Entladungsröhre mit zweckmäßig gestal-Hochspannungsgasentladungsröhre The invention is based on the object of an improved discharge tube with an expedient gestal high-voltage gas discharge tube

Anmelder:Applicant:

General Electric Company, Schenectady, N.Y.General Electric Company, Schenectady, N.Y.

(V. St. A.)(V. St. A.)

Vertreter:Representative:

Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,Dr.-Ing. W. Reichel, patent attorney,

Frankfurt/M. 1, Parkstr. 13Frankfurt / M. 1, Parkstrasse 13th

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Arthur William Coolidge jun., Scotia, N.Y.,Arthur William Coolidge Jr., Scotia, N.Y.,

James Dillon Cobine, Rexford, N.Y. (V. St. A.)James Dillon Cobine, Rexford, N.Y. (V. St. A.)

teten Gitterelementen zu schaffen, mit denen sich besonders hohe Anodenspannungen erreichen lassen. Dabei soll besonders eine die Zwischenelektrodensysteme bildende Vielfachgitteranordnung zur Anwendung kommen, wobei die einzelnen Gitter nur eine geringe Tiefe haben sollen und auch die Tiefe unabhängig von der verwendeten Anzahl von Gittern immer gleichbleiben kann. Es ist ferner beabsichtigt, Hilfsmittel zur beschleunigten Ionisierung der ionisierbaren Füllung sowie eine Zündhilfe für die Entladung innerhalb des Gefäßes vorzusehen. Bei dem erfindungsgemäßen Aufbau soll auch die Möglichkeit unbeabsichtigter Entladungen zwischen benachbarten, unter Hochspannung stehenden Teilen verringert werden.To create grid elements with which particularly high anode voltages can be achieved. In particular, a multiple grid arrangement forming the intermediate electrode systems is to be used come, whereby the individual grids should only have a small depth and also the depth can always remain the same regardless of the number of grids used. It is also intended Provide aids for accelerated ionization of the ionizable filling as well as an ignition aid for the discharge inside the vessel. In which structure according to the invention should also eliminate the possibility of unintentional discharges between adjacent, parts under high voltage are reduced.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einer langgestreckten Hochspannungsgasentladungsröhre der eingangs genannten ArtAccording to the invention, this object is achieved in that, in the case of an elongated high-voltage gas discharge tube of the type mentioned at the beginning

1. Elektrodensysteme verwendet sind, die je aus zwei napfförmigen, mit ihren Bodenflächen einander zugekehrten und durch einen Spalt voneinander getrennten Elektroden bestehen, und daß die Anode und das dieser zugeordnete Steuergitter eines dieser Elektrodensysteme bilden,1. Electrode systems are used, each consisting of two cup-shaped, each other with their bottom surfaces facing electrodes separated from one another by a gap, and that the anode and the associated control grid of one of these electrode systems form,

2. die Elektrodensysteme in so großem Abstand hintereinander angeordnet sind, daß die Länge der zwischen ihnen gelegenen Teilentladungsräume groß ist gegenüber der Dicke der im Entladungsweg liegenden Teile der einzelnen Elektrodensysteme und daß2. The electrode systems are arranged one behind the other at such a large distance that the length the partial discharge spaces between them is large compared to the thickness of the im Discharge path lying parts of the individual electrode systems and that

3. durch die Bauart der napfförmigen Elektroden der Durchtritt von Ionen von den Teilentla-3. Due to the design of the cup-shaped electrodes, the passage of ions from the partial discharge

409 510/398409 510/398

dungsräumen in den Spalt zwischen den beiden Elektroden eines Systems so stark behindert ist, daß vor dem Einsetzen der Hauptentladung bei niedriger Spannung zwischen den jeweils einen Teilraum begrenzenden Elektroden zweier aufeinanderfolgender Elektrodensysteme eine Vorionisierung eintritt, die vorionisierten Teilräume jedoch durch die Spalte in den Elektrodensystemen voneinander ionisiert sind und erst dann leitend werden, wenn durch ein io Zündsignal eine hohe Ionendichte erzeugt wird.space in the gap between the two electrodes of a system is so severely hindered that that before the onset of the main discharge at low voltage between each one Partial space delimiting electrodes of two consecutive electrode systems a pre-ionization enters, but the pre-ionized subspaces through the gaps in the electrode systems are ionized from each other and only become conductive when an io Ignition signal a high ion density is generated.

Vorzugsweise bestehen die Bauteile zur Aufrechtnachgelassen hat. Mit Hilfe der flexiblen Kabel 17 und deren Kabelschuhen 17« wird die Kathode an ihre Stromquelle 18 angeschlossen. In gleicher Weise ist der Wasserstoffbehälter mit einer regelbaren 5 Stromquelle 19 verbunden.Preferably, the components are kept upright. With the help of the flexible cables 17 and its cable lugs 17 ″, the cathode is connected to its current source 18. In the same way the hydrogen tank is connected to a controllable 5 power source 19.

Der Sockel 13 trägt ferner einen Verschlußring 21, der mit einem vorher metallisierten unteren Rand des Isolierstückes 7 mittels eines Cu-Ag-Lotes verlötet ist.The base 13 also carries a locking ring 21, which has a previously metallized lower edge of the insulating piece 7 is soldered by means of a Cu-Ag solder.

An die Außenfläche des Ringes 21 ist ein Metallflansch 22 angelötet, der die Montage der Röhre erleichtert. Innerhalb des Röhrenmantels ist, was nicht aus der Zeichnung hervorgeht, der Verschlußring 21 auf dem Weg über die Metallteile des Sockels und erhaltung der Potentialunterschiede zwischen den 15 der Kathodenträger elektrisch mit der Kathode 15 Elektroden eines Elektrodensystems jeweils aus verbunden. Ring 21 und an ihn angelöteter Flansch einem perforierten Teilstück in der Bodenfläche der 22 dienen somit als elektrische Zuleitung für die Elektrode, ferner aus einem undurchlässigen Prall- Kathode 15. Über diese Zuleitung liegt die Kathode blech, das innerhalb der konkaven Seite der Elek- 15 an der negativen Seite eines Verbraucherkreises troden in engem Abstand parallel zu dem perfo- 20 24. Dieser kann z.B. aus einerHochspannung-Hochrierten Teilstück verläuft, sowie aus einem Abstands- stromversorgung der Größenordnung von 50 kV und halter zwischen Teilstück und Prallblech. einer angemessenen Belastung bestehen.A metal flange 22 is soldered to the outer surface of the ring 21, which facilitates the assembly of the tube. Inside the tube jacket, which is not evident from the drawing, is the locking ring 21 on the way over the metal parts of the base and maintaining the potential differences between the 15 of the cathode carriers electrically with the cathode 15 Electrodes of an electrode system each connected from. Ring 21 and flange soldered to it a perforated section in the bottom surface of FIG. 22 thus serve as an electrical lead for the Electrode, also from an impermeable impact cathode 15. The cathode is located over this lead sheet that is within the concave side of the elec- 15 on the negative side of a consumer circuit Troden in a close distance parallel to the perforated 20 24. This can e.g. from a high voltage high-voltage Part runs, as well as from a stand-off power supply of the order of 50 kV and holder between section and baffle plate. a reasonable burden exist.

Zum besseren Verständnis der Erfindung dient die Gasdicht verschlossen zwischen den sich gegen-For a better understanding of the invention, the gas-tight seal between the opposing

Zeichnung, die schematisch in einem Schnitt durch überliegenden Rändern der keramischen Isolatoren 7 den Aufriß die in dieser Erfindung beschriebene An- 25 und 8 sitzt ein als Verschlußring dienender Elekordnung darstellt. trodenkontakt 25, der durch den oben beschriebenenDrawing schematically in a section through overlying edges of the ceramic insulators 7 In the elevation the arrangement 25 and 8 described in this invention is seated in an electrical arrangement serving as a locking ring represents. trodenkontakt 25, by the above-described

In der Zeichnung ist eine elektrische Hochspan- Hartlötungsvorgang befestigt ist. Dieser Verschlußnungsentladungsröhre dargestellt, die aus einzelnen ring 25 besteht aus einem Flansch eines umgekehrten übereinandergesetzten Baueinheiten besteht und z. B. napfförmigen Gitters 26, das vorzugsweise aus als Hochleistungsthyratron Verwendung finden kann, 30 Kupfer oder sonst einem elektrisch und thermisch wobei der Kolben 1 mit Wasserstoff gefüllt ist. Der genügend leitfähigen Material geformt ist. Das napf-Gesamtaufbau umfaßt einen Kathodenbehälter 2, förmige Gitter 26 besitzt eine geringe Tiefe und ereine Steuergitteranordnung 3, zwei Hohlgitteranord- streckt sich bis zur keramischen Röhrenwand 8, in nungen 4 und 5 und die Anode 6. Der Ausdruck die es eingesetzt ist. Die Abmessungen sind so ge-Hohlgitteranordnung bezieht sich auf eine Hohlelek- 35 wählt, daß die Seitenwand des Napfes einen geringen trodenanordnung mit in Abstand voneinander liegen- Abstand zur Innenwand 8 hat. Die Seitenwand des den napfförmigen Gittern, die verschiedene Poten- Gitternapfes 26 trägt in Abständen am Umfang eine tiale führen, um die Ionisierung der Füllung in der Anzahl nach außen gerichteter Ausbuchtungen 27. Hohlelektrodenanordnung zu bewirken. Solche Ausbuchtungen befinden sich ebenso an allenIn the drawing an electrical high-voltage brazing process is attached. This shutter discharge tube shown, the single ring 25 consists of a flange of an inverted There are stacked units and z. B. cup-shaped grid 26, which is preferably made of as high-performance thyratrone can be used, 30 copper or any other electrical and thermal the flask 1 being filled with hydrogen. Which is molded of enough conductive material. The overall design of the bowl comprises a cathode container 2, shaped grid 26 has a small depth and ereine Control grid arrangement 3, two hollow grid arrangements, extends to the ceramic tube wall 8, in openings 4 and 5 and the anode 6. The expression it is inserted into. The dimensions are so ge-hollow lattice arrangement refers to a Hohlelek- 35 selects that the side wall of the cup has a small electrode arrangement with a distance from each other - distance to the inner wall 8 has. The side wall of the the cup-shaped grids, the various Poten grid bowl 26 carries at intervals on the circumference tiale lead to the ionization of the filling in the number of outwardly directed bulges 27. To effect hollow electrode arrangement. Such bulges are also found on all of them

Die Kolbenwand 1 setzt sich aus sechs im allge- 40 anderen napfförmigen Elektroden der Röhre und meinen zylindrischen oder ringförmigen isolierenden drücken an die Innenwand der Isolatorkeramik, so Wandabschnitten 7 bis 12 zusammen. Die Ab- daß sie beim Zusammenbau der Röhre ein echtes schnitte 7 bis 12 sind vorzugsweise aus hochschmel- Zentrieren des jeweiligen Gitters und die Einhaltung zendem keramischem Isoliermaterial großer Festig- des erforderlichen Kleinstabstands zwischen den keit gefertigt, welches metallisiert werden kann, um 45 Seitenwänden der napfförmigen Teile und Isolatoren die Keramik-Metall-Bindung oder -Lötung zwischen gewährleisten.The bulb wall 1 is made up of six generally cup-shaped electrodes of the tube and mean cylindrical or ring-shaped insulating press on the inner wall of the insulator ceramic, so Wall sections 7 to 12 together. The fact that they are a real one when assembling the tube Sections 7 to 12 are preferably made from high melting point centering of the respective grid and compliance Zenden ceramic insulating material of great strength the required small distance between the that can be metallized to 45 side walls of the cup-shaped parts and insulators ensure the ceramic-to-metal bond or soldering between.

den Enden der Wandabschnitte und den Elektroden- Zum Gitter 26 gehört außerdem eine flachethe ends of the wall sections and the electrode. The grid 26 also includes a flat one

anschlüssen zu erleichtern. Beispielsweise können die Grundplatte 28, die sich bis zum Isolator 8 erAbschnitte 7 bis 12 aus Aluminiumoxyd bestehen. streckt und zum Durchlaß elektrisch geladener Teil-Zum Kathodenbehälter 2 gehört ein Abschluß- 50 chen perforiert ist. Ferner ist an dem Gitter mittels sockel 13, der das untere Ende der Kolbenwand 1 mehrerer an seinem Umfang verteilter Laschen 29 ein abschließt. Der Sockel 13 enthält gegeneinander iso- nicht perforiertes Prallblech 30 gehaltert. Zentrisch liert mehrere gasdichte Leitungsdurchführungen 14, zwischen der Gittergrundplatte und dem Prallblech welche durchgeführt sind und im Innern des Roh- liegt ein Abstandshalter 31. Der Durchmesser des renmantels elektrische Anschlüsse für die heizbare 55 Prallbleches 30 erstreckt sich seitlich über die perfo-to facilitate connections. For example, the base plate 28, which extends up to the insulator 8, can have sections 7 to 12 consist of aluminum oxide. stretches and allows the passage of electrically charged part-To Cathode container 2 has a terminal 50 which is perforated. Furthermore, is on the grid means Base 13, which is the lower end of the piston wall 1 of several tabs 29 distributed around its circumference concludes. The base 13 contains baffle plate 30 that is insulated against each other and non-perforated. Centric liert several gas-tight line bushings 14, between the grid base plate and the baffle plate which are carried out and a spacer 31 is located inside the raw material. The diameter of the Renmantels electrical connections for the heated 55 baffle plate 30 extends laterally over the perfo-

Kathode 15 und einen Wasserstoffbehälter 16 bilden. An den nach außen führenden Enden der Leitungsdurchführungen 14 sind flexible Kabel 17 befestigt, die jeweils einen Kabelschuh 17 α tragen. Zwei der Leitungsdurchführungen 14 sind mit den Anschlüssen der Kathode 15 und eine dieser zwei Durchführungen sowie eine dritte sind mit dem Wasserstoffbehälter 16 verbunden. Wird die Kathode 15 geheizt, bildet sie eine Elektrodenquelle. Wenn derCathode 15 and a hydrogen container 16 form. At the ends of the line bushings 14 leading to the outside, flexible cables 17 are attached, each of which has a cable lug 17 α . Two of the line bushings 14 are connected to the connections of the cathode 15 and one of these two bushings and a third are connected to the hydrogen container 16. When the cathode 15 is heated, it forms an electrode source. If the

rierte Zone des Gitters. Das Prallblech hindert so die Ionenbewegung durch das Gitter. Der Zweck dieser Anordnung wird nachfolgend im einzelnen beschrieben. rated zone of the grid. The baffle prevents the ions from moving through the grid. The purpose of this Arrangement is described in detail below.

Das Gitter 26 stellt das Steuer- oder Einschaltgitter der Röhre dar; der Ring 25 bildet eine äußere elektrische Zuleitung. Über den Ring 25 hat das Gitter 26 elektrische Verbindung mit einem Steueroder Einschaltkreis 32. Diese Schaltung 32 liefertThe grid 26 represents the control or switch-on grid of the tube; the ring 25 forms an outer one Electrical supply. The grid 26 is electrically connected to a control or via the ring 25 Turn-on circuit 32. This circuit 32 provides

Wasserstoffbehälter 16 unter Spannung steht, liefert 65 vorzugsweise ein rechteckförmiges Zündsignal,Hydrogen tank 16 is energized, 65 preferably delivers a square-wave ignition signal,

er den Wasserstoff zur Wiederauffüllung der Gas- welches durch den Kurvenzug 33 dargestellt ist. Zurhe uses the hydrogen to replenish the gas - which is shown by the curve 33. To the

menge im Kolben, falls der Gasdruck beim Gettern Erzeugung solch eines Zündimpulses in einem zeit-quantity in the piston, if the gas pressure during gettering generates such an ignition pulse in a time-

oder infolge Wasserstoffabsorption der Röhrenteile lieh festgelegten Abstand eignet sich jede der dazuor as a result of hydrogen absorption of the tube parts borrowed fixed distance, any of the suitable

üblichen Schaltungen. Die Wirkung eines Impulses 33 auf das Gitter 26 wird noch weiter unten im Zusammenhang mit der Gesamtfunktion der Röhre erläutert. usual circuits. The effect of a pulse 33 on the grid 26 will be discussed further below explained with the overall function of the tube.

Das oben beschriebene Gitter 26 ist im Aufbau identisch mit den Gittern, welche die zwei Teilentladungsräume 4 und 5 (im folgenden »Hohlgitteranordnungen« genannt) bilden bzw. begrenzen. Deshalb sollen in der folgenden Beschreibung der zu den Teilentladungsräumen 4 und 5 gehörigen Elektroden die dabei verwendeten Bauelemente nur noch mit »Gitter« bezeichnet werden, zumal jedes dieser Gitter insofern mit Gitter 26 identisch ist, als es ebenfalls napfförmig ausgebildet ist, eine perforierte Grundplatte und ein nicht perforiertes Prallblech besitzt. The grid 26 described above is identical in structure to the grid which has the two partial discharge spaces 4 and 5 (hereinafter referred to as "hollow grid arrangements") form or limit. That's why are intended in the following description of the electrodes belonging to the partial discharge spaces 4 and 5 the components used are now only referred to as "grids", especially since each of these Grid is identical to grid 26 in that it is also cup-shaped, a perforated one Has a base plate and a non-perforated baffle plate.

Die Hohlgitteranordnung 4 besteht aus einem unteren Gitter 35 des einen Elektrodensystems, einem oberen Gitter 36 des darauffolgenden, aus den Gittern 36 und 37 gebildeten Elektrodensystems und dem Isolator 9, der zwischen den sich gegenüberliegenden Enden des oberen und unteren Gitters hart angelötet ist. Damit werden zwischen den Elektrodensystemen Teilentladungsräume geschaffen, bei denen die oberen und unteren Gitter auf verschiedenen Potentialen gehalten werden können. Der Teilentladungsraum 4 entsteht dadurch, daß der Rand des unteren Gitters 35 mit dem oberen Rand des Isolators 8 und der Rand des oberen Gitters 36 mit dem unteren Rand des Isolators 10 verlötet wird. Das untere Gitter 35 erstreckt sich bis in den Isolator 8 und das obere Gitter 36 bis in den Isolator 10, wobei zwischen den Seitenwänden der Gitter und den Innenflächen der zugehörenden Isolatoren, durch die sich die Gitteranschlüsse erstrecken, ein enger Abstand besteht.The hollow grid arrangement 4 consists of a lower grid 35 of one electrode system, an upper grid 36 of the subsequent electrode system formed from the grids 36 and 37 and the insulator 9 between the opposite ends of the upper and lower grids is hard soldered. Partial discharge spaces are thus created between the electrode systems which the upper and lower grids can be kept at different potentials. The partial discharge space 4 is created by the fact that the edge of the lower grid 35 with the upper edge of the insulator 8 and the edge of the upper grid 36 with the lower edge of the insulator 10 is soldered. The lower grid 35 extends into the insulator 8 and the upper grid 36 up into the insulator 10, with between the side walls of the grid and the Inner surfaces of the mating insulators through which the grid connections extend, a close spacing consists.

Die Hohlgitteranordnung 5 besteht aus einem unteren Gitter 37, einem oberen Gitter 38 und dem Isolator 11, der zwischen den Rändern der Gitter festgelötet ist. In diesem Teilentladungsraum können die einzelnen Gitter ebenfalls auf verschiedenen Potentialen gehalten werden. Die Anordnung der Anschlüsse der verschiedenen Gitter in den Isolatoren ermöglicht den räumlich engen Zusammenbau der Gitter im Innern des Kolbens, während die nach außen führenden Anschlußteile mittels der Zwischenschaltung der Isolatoren die notwendigen Abstände erhalten. Auf diese Weise wird ein elektrischer Überschlag über die äußeren Teile der Gitter verhindert.The hollow grid arrangement 5 consists of a lower grid 37, an upper grid 38 and the Insulator 11 which is soldered between the edges of the grids. In this partial discharge space you can the individual grids are also kept at different potentials. The arrangement of the Connections of the various grids in the insulators enable the spatially close assembly the grid inside the piston, while the connecting parts leading to the outside by means of the Interposing the isolators to maintain the necessary spacing. This way it becomes an electric Prevents rollover over the outer parts of the grille.

Der Anodenteil 6 umfaßt ein schalenförmiges Anodenglied 40, vorzugsweise aus Kupfer bestehend, das mit einem abgebogenen Rand 41 und einem ebenen Boden 42 versehen ist. Der Rand 41 ist mit der zuvor metallisierten oberen Stirnfläche des Isolators 12 verlötet und gestattet durch seine Auflage auf dem Isolator, daß der Boden 42 von dem oberen Gitter 38 des zweiten Teilentladungsraums 5 einen geringen Abstand hält. Das Gitter 38 bildet zusammen mit der Anode ein Elektrodensystem, welches den aus den Gittern 26 und 35 bzw. aus den Gittern 36 und 37 gebildeten Zwischenelektrodensystemen entspricht. Auf die Außenfläche der Anode 40 ist eine Verstärkungsplatte 43 aufgelötet, die ein Verbiegen der flachen Anodengrundplatte verhindert. Zentrisch in der Platte 43 und mit ausreichender elektrischer Leitfähigkeit mit der Anode ist ein Anschlußstück 44 aufgelötet. Dies Anschlußstück 44 dient als elektrische Verbindung zwischen Anode 40 und der positiven Seite des Verbraucherkreises 24.The anode part 6 comprises a cup-shaped anode member 40, preferably made of copper, with a bent edge 41 and a flat floor 42 is provided. The edge 41 is with the previously metallized upper end face of the insulator 12 soldered and allows by its resting on the insulator that the bottom 42 of the upper Grid 38 of the second partial discharge space 5 keeps a small distance. The grid 38 forms together with the anode an electrode system, which consists of the grids 26 and 35 or from the Lattices 36 and 37 formed intermediate electrode systems corresponds. On the outer surface of the anode 40 a reinforcement plate 43 is soldered, which prevents bending of the flat anode base plate. Centered in the plate 43 and with sufficient electrical conductivity with the anode a connector 44 is soldered on. This connector 44 serves as an electrical connection between the anode 40 and the positive side of the consumer circuit 24.

Zusätzlich steht der Anodenteil mit dem oberen Gitter 38 des zweiten Teilentladungsraums 5 über einen äußeren hochohmigen Widerstand 45, beispielsweise der Größenordnung 15 Megohm, in elektrischer Verbindung. In ähnlicher Art ist das untere Gitter 37 des zweiten Raums 5 und das obere Gitter ίο 36 des ersten Raums 4 durch einen äußeren hochohmigen Widerstand 45 verbunden. Das untere Gitter des ersten Raums 4 hat über einen Hochohmwiderstand 45 mit dem Kathodenpotential, welches im gegenwärtigen Fall das Erdpotential ist, elekirische Verbindung. Es besteht auch die Möglichkeit, die Widerstände 45 durch andere Hilfsmittel in die Röhrenanordnung einzubauen, wie z. B. durch leitende hochohmige Mangelabschnitte oder durch leitende hochohmige Uberzugsstreifen, welche auf die entsprechenden Isolatoren aufgebracht werden.In addition, the anode part with the upper grid 38 protrudes from the second partial discharge space 5 an external high-value resistor 45, for example of the order of 15 megohms, in electrical Link. Similarly, the lower grid 37 of the second room is 5 and the upper grid ίο 36 of the first room 4 by an external high-resistance Resistor 45 connected. The lower grid of the first space 4 has a high resistance 45 with the cathode potential, which in the present case is the earth potential, electrical Link. It is also possible to insert the resistors 45 into the To install tube assembly, such. B. by conductive high-resistance mangle sections or by conductive high-resistance coating strips which are applied to the corresponding insulators.

Das vorstehend beschriebene Thyratron stellt einThe thyratron described above sets

Mehrkammergefäß dar, mit dem sich eine extrem hohe Anodenbetriebsspannung erzielen läßt. Dabei kann die Anodenspannung in Kilovolt als das Produkt e (n+1) angenommen werden, wobei e die maximale Spannung in Kilovolt bedeutet, die zwischen zwei aneinandergrenzende Gitter angelegt werden kann, und η die Anzahl der eingebauten Kammern angibt.Multi-chamber vessel, with which an extremely high anode operating voltage can be achieved. The anode voltage in kilovolts can be assumed as the product e (n + 1), where e denotes the maximum voltage in kilovolts that can be applied between two adjacent grids, and η denotes the number of built-in chambers.

Beim Betrieb der Röhre besteht von der Anode zur Kathode ein Hochimpedanzkreis, äußerlich über die Widerstände 45 und im Innern über die durch die Gitterhohlräume 4 und 5 gebildeten Teilentladungsräume. Infolge des großen Abstandes zwischen den Gittern der Hohlräume 4 und 5 wird eine kalte Entladung oder Ionisation zwischen den beiden Gittern eines jeden Hohlraums erzeugt, wenn ein Gitterelement in bezug auf das andere positiv ist. Diese Wirkung entsteht dadurch, daß die Widerstände 45 dazu neigen, das Potential des oberen Gitters eines jeden Hohlraums in Richtung auf das Anodenpotential anzuheben und das Potential des unteren Gitters jedes Hohlraums in Richtung auf das Kathodenpotential zu erniedrigen. Wenn die Anode mit Hilfe des Verbraucherkreises 24 positiv wird, füllen sich die Hohlräume 4 und 5 mit ionisiertem Gas, wodurch ein geringer Strom durch den beschriebenen Kreis fließt. Der Spannungsabfall über die Gitterelemente der Hohlräume 4 und 5 beträgtWhen the tube is in operation, there is a high-impedance circuit from the anode to the cathode, externally via the resistors 45 and inside via the partial discharge spaces formed by the grid cavities 4 and 5. Due to the large distance between the grids of the cavities 4 and 5, a cold one Discharge or ionization is generated between the two grids of each cavity if one Grid element is positive with respect to the other. This effect arises from the fact that the resistors 45 tend to move the potential of the top grid of each cavity towards the Raise the anode potential and the potential of the lower grid of each cavity towards the To lower the cathode potential. If the anode becomes positive with the help of the consumer circuit 24, fill the cavities 4 and 5 with ionized gas, creating a small current through the described Circle flows. The voltage drop across the grid elements of the cavities 4 and 5 is

z. B. 100 V gegenüber der Anodenspannung, so daß beide Gitter eines jeden Hohlraums etwa an der Stelle eines Spannungsteilers sitzen, der zwischen Anode und Kathode geschaltet ist, an der die Spannung gedrittelt wird.z. B. 100 V with respect to the anode voltage, so that both grids of each cavity approximately at the Sit in place of a voltage divider, which is connected between the anode and cathode, at which the voltage is divided into thirds.

Etwa ein Drittel der Anodenspannung herrscht an dem engen Spalt zwischen Anode 40 und dem oberen Gitter 38 des Entladungsraums 5, ein weiteres Drittel zwischen dem unteren Gitter 37 des Entladungsraums 5 und dem oberen Gitter 36 des Entladungsraums 4 sowie ein Drittel zwischen dem unteren Gitter 35 des Entladungsraums 4 und dem Steuergitter 26. In beiden Teilentladungsräumen 4 und 5 besteht eine geringe Ionisierung. Eine Beeinträchtigung der Isoliereigenschaften der engen Spalte durch diese Ionisierung wird durch die an den Gitternäpfen gehalterten Prallbleche 30 vermieden. Die Prallbleche reduzieren die Ionenstreuung in den Gitterzwischenräumen auf ein Kleinstmaß. Auf dieseAbout a third of the anode voltage prevails at the narrow gap between anode 40 and the upper one Grid 38 of the discharge space 5, another third between the lower grid 37 of the discharge space 5 and the upper grid 36 of the discharge space 4 and a third between the lower grid 35 of the discharge space 4 and the Control grid 26. In both partial discharge spaces 4 and 5 there is a slight ionization. An impairment the insulating properties of the narrow gap due to this ionization is determined by the Lattice cups held baffle plates 30 avoided. The baffles reduce the scattering of ions in the Gaps between the grids to a minimum. To this

Weise werden die Teilentladungsräume in vorionisiertem Zustand, d. h. in Bereitschaft auf einen positiven Zündimpuls 33 am Steuergitter 26, gehalten. Die Ausdrücke »Vorionisation« und »vorionisieren« dienen zur Kennzeichnung eines geringen Ionisierungsmaßes, das in den Entladungsräumen 4 und 5 zu einer Zeit vorliegt, wenn keine Hauptentladung zwischen Kathode und Anode stattfindet, z. B. vor der eigentlichen Entladungsionisierung. Ohne solch eine Vorionisierung und ohne die aufgeteilten Gitter müßte die Ionisierung zur Zeit der Hauptentladung der Röhre von einem Gitter zum anderen mit Hilfe der Diffusion aufrechterhalten werden. Diese Diffusion würde ein Zufallsvorgang sein, so daß die zur vollständigen Ionisierung des Entladungsraums erforderliche Zeit beträchtlich ansteigt und sich nur ungenau bestimmen ließe; in der vorliegenden Röhre geht bei der Hauptentladung die Ionisierung sehr schnell vor sich und füllt die Hohlräume mit einer vergleichsweisen großen Geschwindigkeit gegenüber der Zufallsionisierung, die durch Diffusion beim Fehlen von Potentialunterschieden auf beiden Entladungsraumseiten wirksam wäre.In this way, the partial discharge spaces are in a pre-ionized state, i. H. in readiness for a positive Ignition pulse 33 on control grid 26 is held. The terms "pre-ionization" and "pre-ionization" serve to identify a low degree of ionization that occurs in the discharge spaces 4 and 5 at a time when there is no main discharge between the cathode and anode, e.g. B. before the actual discharge ionization. Without such pre-ionization and without the divided grids would have to use the ionization at the time of the main discharge of the tube from one grid to the other diffusion can be maintained. This diffusion would be a random process, so that the time required for complete ionization of the discharge space increases considerably and only increases could be determined imprecisely; In the present tube the ionization goes very much during the main discharge quickly in front of you and fills the cavities with a comparatively great speed random ionization, which occurs through diffusion in the absence of potential differences on both sides of the discharge space would be effective.

Wenn der Gasinhalt der Hohlräume 4 und 5 in der oben beschriebenen Art vorionisiert ist und das Signal 33 an das Steuergitter gelegt wird, entsteht eine hohe Ionendichte, die ausreicht, daß einige Ionen um das Prallblech 30 herum in den Spalt zwischen dem unteren Gitter 35 gelangen und der Spalt seine Isoliereigenschaften verliert, leitend wird und zu Überschlägen führt. Dies bewirkt, daß das Gitter 35 sehr schnell auf das Kathodenpotential abfällt. Als Folge des großen Abstandes zwischen den Gittern 35 und 36, welche den Entladungsraum 4 bilden, sowie auch als Folge der oben besprochenen Vorionisierung der darin enthaltenen Gasfüllung nimmt das obere Gitterelement 36 das Potential des unteren Elementes 35 an.If the gas content of the cavities 4 and 5 is pre-ionized in the manner described above and that Signal 33 is applied to the control grid, a high ion density is created, which is sufficient that some Ions get around the baffle 30 around in the gap between the lower grid 35 and the Gap loses its insulating properties, becomes conductive and leads to flashovers. This causes the Grid 35 drops very quickly to the cathode potential. As a result of the large distance between the Grids 35 and 36 which form the discharge space 4, as well as a consequence of those discussed above Preionization of the gas filling contained therein, the upper grid element 36 takes the potential of the lower element 35.

Für ein Überschlagen oder eine Leitung durch den Spalt zwischen dem oberen Gitter 36 des Hohl- to raums 4 und dem unteren Gitter 37 des Entladungsraums 5 sind günstige Voraussetzungen gegeben. Der Entladungsraum 4 enthält eine hohe Ionisierungsdichte wegen des Einfallens des Ladestroms in das obere Gitter 36 des Entladungsraums 4, welcher notwendig ist, um das Potential des Gitters 36 schnell auf das Kathodenpotential herabzusetzen. Der Betrag des einfallenden Stroms ist eine Funktion des Widerstands des Gitters 36, welches sehr schnell sein Potential wechselt. Dieser Vorgang ist wiederum eine Funktion der kapazitiven Kopplung zwischen dem oberen Gitter 36 des Entladungsraums 4 und dem unteren Gitter 37 des Entladungsraums 5 sowie auch der Kapazitäten, welche möglicherweise außerhalb des Gitters 36 zugeschaltet sind. Die hohe Ionisierungsdichte begünstigt das Überschlagen des Spalts zwischen den Entladungsräumen, weil solche Ionisierung eine Ionenbewegung um die Prallbleche 30 herum in die Spalte zwischen den Hohlräumen hervorruft. Wenn das Potential des Gitters 36 auf das Kathodenpotential herabgesetzt wird, nimmt die über den Spalt zwischen den Gittern 36 und 37 bestehende Spannung stark zu.For a flashover or a line through the gap between the upper grid 36 of the cavity 4 and the lower grid 37 of the discharge space 5, favorable conditions are given. The discharge space 4 contains a high ionization density because of the incidence of the charging current in the upper grid 36 of the discharge space 4, which is necessary to reduce the potential of the grid 36 quickly to the cathode potential. The amount of the incident current is a function of the resistance of the grid 36, which changes its potential very quickly. This process is in turn a function of the capacitive coupling between the upper grid 36 of the discharge space 4 and the lower grid 37 of the discharge space 5 and also of the capacitances which may be connected outside the grid 36. The high ionization density favors the flashover of the gap between the discharge spaces, because such ionization causes ion movement around the baffle plates 30 into the gaps between the cavities. When the potential of the grid 36 is lowered to the cathode potential, the voltage existing across the gap between the grids 36 and 37 increases sharply.

Die oben beschriebene Leitung führt zu einem Überschlagen über den Spalt zwischen den Entladungsräumen 4 und 5 mit dem Ergebnis, daß das Potential des Gitters 37 sehr schnell auf Kathodenpotential fällt. Sodann wiederholt sich der oben beschriebene Vorgang in Verbindung mit dem Überschlagen des Spalts zwischen dem oberen Gitter 38 des zweiten Entladungsraums 5 und der Anode 6, was eine vollständige Entladung durch die Röhre bewirkt und den Verbraucherkreis 24 schließt.The line described above leads to a flashover over the gap between the discharge spaces 4 and 5 with the result that the potential of the grid 37 very quickly to cathode potential falls. The process described above is then repeated in connection with the rollover the gap between the upper grid 38 of the second discharge space 5 and the anode 6, which causes a complete discharge through the tube and the consumer circuit 24 closes.

Es leuchtet ein, daß durch Verwendung von aus Hohlgittern geformten Teilentladungsräumen, von denen jeder durch zwei napfförmige Gitterelemente begrenzt wird, welche mittels eines ringförmigen Isolators voneinander getrennt sind und bei einem relativ kleinen Potentialunterschied betrieben werden, z. B. bei 100 V, beim Zündvorgang in den Hohlräumen ein Spannungsgradient entsteht, welcher den Ionisierungsvorgang vom unteren zum oberen Gitternapf jedes Teilentladungsraums beschleunigt. Damit wird die Zündung der Röhrenentladung beschleunigt. Störungen oder Unregelmäßigkeiten beim Zünden werden durch den gleichmäßigen Gang der Ionisierung, d. h. durch das Spannungsgefälle vermindert. Weiterhin bewirkt die in die Isolatorwand eingestülpte Anordnung der Gitternäpfe und der enge Abstand der Seitenwände der Näpfe von den inneren Oberflächen der Isolatorwände eine Herabsetzung der Möglichkeit von Streuentladungen zwischen diesen Teilen auf ein Kleinstmaß, wenn sie hohen Spannungen ausgesetzt sind.It is clear that by using partial discharge spaces formed from hollow grids, of each of which is delimited by two cup-shaped lattice elements, which by means of an annular insulator are separated from each other and operated with a relatively small potential difference, z. B. at 100 V, a voltage gradient arises during the ignition process in the cavities, which the Ionization process accelerated from the lower to the upper grid cup of each partial discharge space. In order to the ignition of the tube discharge is accelerated. Malfunctions or irregularities in the Ignition is achieved by the uniform progression of the ionization, i. H. reduced by the voltage gradient. Furthermore, the arrangement of the lattice cups and the narrow spacing of the side walls of the cups from the inner surfaces of the isolator walls a reduction the possibility of stray discharges between these parts to a minimum if they are exposed to high voltages.

Claims

Patent claims:

1. Elongated high-voltage gas discharge tube, the discharge space through with its Edges with the tube wall tightly connected intermediate electrode systems in several consecutive Partial discharge spaces is divided, characterized in that, firstly, electrode systems are used, each from two cup-shaped, with their bottom surfaces facing each other and only through a gap separate electrodes exist, and that the anode and that associated therewith Control grid form one of these electrode systems that, secondly, the electrode systems in such a way large spacing are arranged one behind the other that the length of the between them Partial discharge spaces is large compared to the thickness of the parts of the discharge path individual electrode systems and thirdly through the design of the cup-shaped electrodes the passage of ions from the partial discharge spaces into the gap between the two electrodes of a system is so severely hindered that before the onset of the main discharge at lower Voltage between the electrodes of two consecutive ones, each delimiting a subspace Electrode systems a pre-ionization occurs, but the 'pre-ionized sub-spaces are isolated from each other by the gaps in the electrode systems and only then are conductive when a high ion density is generated by an ignition signal.

2. High-voltage gas discharge tube according to claim 1, characterized in that the Components to maintain the potential differences between the electrodes of a Electrode system each consisting of a perforated section in the bottom surface of the electrode, also made of an impermeable baffle plate (30),

that within the concave side of the electrodes closely spaced parallel to the perforated one Part runs, as well as from a spacer (31) between part and baffle plate exist.

1010

Considered publications:

German Patent No. 680 509; German Auslegeschrift No. 1021086; U.S. Patent No. 2,840,746.

1 sheet of drawings