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Quecksilberschaltröhre Die Erfindung bezieht sich auf eine Quecksilberschaltröhre,
vorzugsweise eine solche, deren Kontaktstücke mit Quecksilber benetzt sind.
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Derartige Quecksilberschaltröhren beinhalten an ihrem Boden einen
Quecksilbervorrat, von dem aus Quecksilber in einer quecksilberbenetzten Kapillare,
beispielsweise in Form eines Paares paralleler Drähte zu den ebenfalls mit Quecksilber
benetzten Kontaktstücken aufsteigt und nach Kontaktgabe in Form eines Tropfens wieder
dem Quecksilbervorrat am Boden der Schaltröhre zugeführt wird. Die Schaltröhre selbst
ist mit unter hohem Druck von beispielsweise 17 kg pro qcm stehendem Gas gefüllt.
Die Betätigung der Kontaktvorrichtung der Quecksilber-Schaltröhre erfolgt entweder
über einen Permamentmagneten oder durch ein Solenoid, in das die Schaltröhre achsial
eingesetzt ist, indem der ein Kontaktstück tragende magnetisierbare Anker bei Erregung
des Solenoides auf das andere Kontaktstück zu- bzw. von diesem wegbewegt wird .
Das Herstellungsverfahren solcher Quecksilberschaltröhren ist äußerst aufwendig.
Sämtliche zur Herstellung verwendeten Apparaturen sowie die vorwiegend aus Glas
bestehenden Röhrenkörper sowie die Einbauteile, Spülgase und die Gasfüllung müssen
frei von jeder Verunreinigung sein.
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Das Herstellungsverfahren üblicher Quecksilberschaltröhren weist geringfügige
Unterschiede auf, indem deren Elektroden nicht mit Quecksilber benetzt sondern von
diesem lediglich umspült sind und kein unter derartig
hohem Druck
stehendes Füllgas Verwendung findet. Für bestimmte Anwendungsgebiete in der Steuerungs-und
Regeltechnik sind Schaltröhren notwendig, die einen besonders hohen Isolationswiderstand
aufweisen. Schaltröhren, die diesen Anforderungen nicht genügen, sind für die Verwendung
in elektronischen Schaltungen zusammen mit Hochvakuumröhren, Transistoren usw. ungeeignet.
Der Isolationswiderstand einer solchen Schaltröhre muß bei Verwendung in derartigen
elektronischen Schaltungen, den Wert von einigen hundert MOhm überschreiten.
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Es hat sich gezeigt, daß selbst bei sehr sorgfältig durchgeführten
Fertigungsverfahren, nach Reinigung der verwendeten Apparaturen, des Quecksilbers
und der übrigen Teile der Schaltröhre auf chemischen und physikalischem Wege der
Isolationswiderstand der fertigen Schaltröhre die vorgeschriebenen hohen Werte nicht
oder nur selten erreicht. Der Isolationswiderstand kann dabei sogar bis in den Bereich
von einem MOhm absinken.
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Versuche haben ergeben, daß selbst mit einem unverhältnismäßig großen
Aufwand bei der Herstellung solcher Schaltröhren der Prozentsatz der Schaltröhren
mit einem ausreichendem Isolationswiderstand nicht wesentlich gesteigert werden
kann,
bei der Aktivierung der Schaltröhren und während des Betriebes derselben durch den
Schaltfunken geringe, aber für das niedrige Niveau des Isolationswiderstandes wesentx
nach deren hermetischen Verschluß
liche Mengen Wasserdampf in der
Schaltröhre entstehen, der in Resten sowohl im Glaskörper in der Schaltröhre, im
Quecksilber als auch in den aus Metall bestehenden Einbauteilen noch vorhanden ist
und während des Herstellungsverfahrens nicht restlos eleminiert werden kann, da
er zum Teil auch aus Metalloxyden stammt und erst beim Aktivierungsvorgang entsteht.
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Nun ist es bekannt, bei der Herstellung von Hittorfischen Röhren und
Glühlampen zur Verbesserung des Vakuums eine Kathode bzw. den Glühdraht mit Phosphor,
Arsen, Schwefel, Jod, Phosphorsäure-Anhydrid oder auch Borphosphat in Suspension
zu versehen und diese Stoffe durch Wärmeeinwirkung zu verdampfen, wodurch Gasreste
gebunden werden und das Vakuum wieder seinen gewünschten Wert annimmt. Dabei schlägt
sich der verdampfte Phosphor etc. an kühleren Teiler des Gefässes als grauer Belag
nieder.
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Ein solches Verfahren ist jedoch für QuecksilberschaltrÖhren der vorgenannten
Art nicht anwendbar, da dadurch die Kontaktstücke sowie das Quecksilber selbst wieder
verunreinigt werden würden. Was die mechanischen und elektrischen Eigenschaften
dieser Schaltröhren wesentlich verschlechtern würde.
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Um die beschriebenen Mängel zu beheben wird mit der Erfindung ein
anderer Weg vorgeschlagen, um den durch
Feuchtigkeitsreste verminderten
Isolationswiderstand der Schaltröhre auf das gewünschte Niveau anzuheben.
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Erfindungsgemäß wird in die Schaltröhre ein Feuchtigkeit aufnehmender
Stoff, beispielsweise ein Molekularsieb angebracht, der bei der Aktivierung der
Schaltröhren sowie später im Betriebszustand derselben etwa auftretende Feuchtigkeitsresie
und Wasserdampf bindet. Die Aufnahme der Feuchtigkeit durch den in die Schaltröhre
eingebrachten Stoff kann sowohl durch Absorption, Adsorp tion, Chemosorption usw.
erfolgen.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird vorgeschlagen, den
Feuchtigkeit aufnehmenden Stoff entweder an einem Teil der Schaltröhre fest anzuordnen
oder in einer geeigneten Korngröße auf dem Quecksilber schwimmend vorzusehen.
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Eine Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, daß der die Feuchtigkeit
bindete Stoff, dem Quecksilbervorrat der Schaltröhre beigegeben wird.
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Zum besseren Verständnis ist die Erfindung nachstehend anhand zweier
in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert: Es zeigt: Fig.
1 eine Quecksilberschaltröhre mit einem im Einfüllrohr derselben angeordneten Molekularsieb
oder dergl.
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Fig. 2 eine Quecksilberschaltröhre mit einem auf dem Quecksilbervorrat
schwimmenden Molekularsieb oder dergl.
In dem Glaskörper 1 der Schaltröhre
befindet sich am Boden ein Quecksilbervorrat 2: Der darüber verbleibende Raum in
der Schaltröhre ist mit einem unter Druck stehenden Gas ausgefüllt. Der Boden
der Schaltröhre wird von einem Einfüllrohr 3 durchdrungen/ an dem ein Anker
4 befestigt ist, mit einer Kapillare versehen ist und an seinem oberen Ende ein
Kontaktstück 5 trägt. Dieses Kontaktstück 5 arbeitet mit einem oder mehreren GegenkontaktstÜck
6 zusammen': in dem Einfüllrohr 3 ist ein Feuchtigkeit aufnehmender Stoff 7 auf
geeignete Weise befestigt. Der die des Innenraumes der Schaltröhre Feuchtigkeit
aufnehmende Stoff 7 ist vorzugsweise zylindrisch ausgebildet und mechanisch am Verrutschen
gehindert. Die in Fig. 2 dargestellte Schaltröhre gleicht der in Fig. 1 beschriebenen
und ist mit einem auf dem Quecksilbervorrat 2 schwimmenden Feuchtigkeit aufnehmenden
Stoff 8 versehen. Selbstverständlich kann der die Feuchtigkeit bindende Stoff auch
an geeigneten anderen Stellen der Schaltröhre angebracht werden.
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Als Feuchtigkeit aufnehmende Stoffe haben sich unter anderem Silikagel
und Natrium-Aluminiumsilikat als feste Körper bewährt. Auch wurden gute Resultate
mit in den Quecksilbervorrat eingebrachten Aluminaten erzielt.
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Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die
vorstehend
beschriebene Quecksilberschaltröhren mit Quecksilber benetzten Kontaktstücken beschränkt,
vielmehr kann diese auch bei anderen Quecksilberschaltröhren oder derg. mit Vorteil
angewandt werden.