Elektrisch isolierendes Rohrstück in Hochvakuuinleitungen. Oft ist
es von technisch hohem Wert, Rohrleitungen in Hochvakuumanlagen elektrisch voneinander
zu isolieren, besonders dann, wenn ein Teil der Hochvakuumanlage unter hoher Spannung
steht, während der andere Teil der ständigen Bedienung und Wartung zugänglich sein
soll. Dies ist z. B. in Großgleichrichteranlagen der Fall, in denen der Großgleichrichter
mit einer Hochvakuumpumpe durch Rohrleitungen in Verbindung steht, welche das hohe
Gleichstrompotential des Gleichrichters auf die Hochvakuumpumpe übertragen, so daß
diese für die volle Gleichstromspannung gegen Erde isoliert aufgestellt werden muß.Electrically insulating pipe section in high vacuum lines. Often is
It is of high technical value to electrically separate pipelines in high vacuum systems
to isolate, especially when part of the high vacuum system is under high voltage
is available, while the other part of the permanent operation and maintenance are accessible
target. This is e.g. B. the case in large rectifier systems in which the large rectifier
communicates with a high vacuum pump by pipelines which connect the high
Transferred direct current potential of the rectifier to the high vacuum pump, so that
this must be set up isolated from earth for the full DC voltage.
Ein an sich einfaches Mittel ist nun gemäß Abb. i die elektrische
Isolierung der verschiedenen Teile a und b der Anlage gegeneinander
durch Einbau eines aus Isoliermaterial bestehenden Rohrstückes c. Dieses Mittel
ist wirksam, solange ein Hochvakuum in der Rohrleitung wirklich besteht. Sobald
sich aber das Vakuum verschlechtert, nimmt die sogenannte Funkenspannung, das ist
die zum Überschlag ausreichende Spannung, zunächst ab und kann
dabei
einen Wert erreichen, der unterhalb 'der Gleichstromspannung des Gleichrichters
liegt. Tritt dieser Fall ein, dann erfolgt ein Überschlag, und zwar im Innern des
Isolierstückes in Gestalt eines hindurchgehenden Lichtbogens, welcher die Pumpenanlage
auf das Potential des Gleichrichters hebt und sie somit gefährdet. Bei weiterer
Druckzunahme nimmt die Funkenspannung wieder zu, aber der Lichtbogen bleibt, wenn
er einmal vorhanden ist, auch bei weiterer Druckzunahme bestehen. Die Kurve der
Funkenspannung hat den durch Abb. 2 dargestellten Verlauf. In dieser Abbildung bedeutet
V die Funkenspannung. Diese ist in Abhängigkeit von dem Produkt p - x aufgetragen,
wo P den Gasdruck, x den Elektrodenabstand (also im vorliegenden Falle die Länge
des Isolierstückes) bedeutet. Wie aus der Abb.2 ersichtlich, gibt es einen kritischen
Wert p x, bei welchem die Funkenspannung ein Minimum wird. Bei normalem Betrieb
arbeitet die Anlage unterhalb des Wertes p.x (krit.), so daß bei Verschlechterung
des Vakuums die Funkenspannung zunächst ihrem Minimalwert zustrebt.A simple means in itself is now shown in Fig. I the electrical insulation of the various parts a and b of the system against one another by incorporation of a tubular piece consisting of insulating material c. This means is effective as long as there is really a high vacuum in the pipeline. However, as soon as the vacuum deteriorates, the so-called spark voltage, that is the voltage sufficient for flashover, initially decreases and can reach a value that is below the DC voltage of the rectifier. If this occurs, a flashover takes place inside the insulating piece in the form of a passing arc which raises the pump system to the potential of the rectifier and thus endangers it. If the pressure increases further, the spark voltage increases again, but the arc, once it is present, continues to exist even if the pressure increases further. The curve of the spark voltage has the course shown in Fig. 2. In this figure, V means the spark voltage. This is plotted as a function of the product p - x, where P is the gas pressure and x is the distance between the electrodes (i.e. the length of the insulating piece in the present case). As can be seen from Fig. 2, there is a critical value px at which the spark voltage becomes a minimum. During normal operation, the system works below the value px (crit.), So that when the vacuum deteriorates, the spark voltage initially approaches its minimum value.
Es ist nun Aufgabe der Erfindung, das elektrisch isolierte Rohrstück
derart auszubilden, daß die Sicherheit gegen Überschlag vergrößert wird, so daß
bei praktisch gegebenen Verhältnissen auch bei Verschlechterung des Vakuums die
Funkenspannung nicht kleiner als die Gleichstromspannung des Gleichrichters ist.
Um dies zu erreichen, kann von einer bekannten Erscheinung Gebrauch gemacht werden,
welche bei Verwendung von in die Vakuumleitung eingebauten Blenden auftritt. In
Abb. 3 ist ein Stück der Vakuumleitung dargestellt, in dessen Innern sich die Blende
d mit der Blendenöffnung o befindet. Ist die Blende beispielsweise aus dünnem Blech
hergestellt, so setzt sie einem im Rohr strömenden Gas praktisch keinen Widerstand
entgegen, wenn die mittlere freie Weglänge der Gasmoleküle groß oder doch annähernd
gleich dem Durchmesser der Rohrleitung ist. Dies trifft für die Vakua, die im Gleichrichter
bei normalem Betrieb herrschen, zu. Durch den Einbau einer oder mehrerer Blenden
wird also der Widerstand für den Gasstrom nicht erhöht, wohl aber läßt sich dadurch
erreichen, daß die Elektronen nichtungehindert das Rohrstuck passieren können. Dies
bedeutet aber, daß durch- den Einsatz der Blenden die Funkenspannung wesentlich
heraufgesetzt wird.It is now the object of the invention, the electrically insulated pipe section
to train such that the security against rollover is increased, so that
under practically given conditions, even if the vacuum deteriorates
Spark voltage is not less than the DC voltage of the rectifier.
In order to achieve this, use can be made of a known phenomenon,
which occurs when using orifices built into the vacuum line. In
Fig. 3 shows a piece of the vacuum line with the aperture inside
d with the aperture o. For example, if the cover is made of thin sheet metal
produced, it presents practically no resistance to a gas flowing in the pipe
contrary, if the mean free path of the gas molecules is large or at least approximately
is equal to the diameter of the pipeline. This is true for the vacuums in the rectifier
prevail during normal operation, too. By installing one or more panels
so the resistance to the gas flow is not increased, but can be
achieve that the electrons cannot pass through the pipe piece unhindered. this
however, this means that the spark voltage is essential through the use of the diaphragms
is increased.
Es ist nun Gegenstand der Erfindung ein elektrisch isolierendes Rohrstück
in, Hochvakuumleitungen, in dessen Innern dünnwandige Blenden eingesetzt sind, deren
Öffnungen gegeneinander versetzt sind. Bewegt sich -bei dieser Anordnung ein Elektron
in Richtung parallel zur Achse des Rohres durch eine Blendenöffnung hindurch, so
gelangt es nicht unmittelbar zur Öffnung der folgenden Blende, sondern es prallt
mit großer Geschwindigkeit auf die Wand der nächsten Blende auf, und es geht. ihm
hierbei ein großer Teil seiner kinetisehen Energie verloren.The invention now relates to an electrically insulating pipe section
in, high vacuum lines, inside which thin-walled orifices are used, their
Openings are offset from one another. With this arrangement an electron moves
in the direction parallel to the axis of the tube through an aperture, so
it does not get directly to the opening of the following aperture, but it bounces
hit the wall of the next aperture at great speed, and it works. him
a large part of its kinetic energy is lost in the process.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist durch Abb.
q. dargestellt. In Abb. q. ist die Bedeutung der Buchstaben die gleiche wie in Abb.
z. Ferner sind ringförmige Einlagen e aus isolierendere Material vorgesehen, welche
zur Distanzierung der Blenden dl, d2, d3... dienen. Die Öffnungen dieser Blenden
0l, 02, 03, 04
liegen exzentrisch, und es sind die ungeradzahligen Öffnungen
o1, o3, o,, und die geradzahligen Öffnungen 02, 04, o,; je in einer zur Rohrachse
parallelen Geraden, gegeneinander aber um 18o ° versetzt, angeordnet. Jedes Elektron,
welches von a nach b gelangen will, muß den Zickzackweg durch die Öffnungen 0l,
09, 03 machen. Dies bedeutet einerseits eine Verlängerung des von den Elektronen
zu durchwandernden Weges, anderseits wird die kinetische Energie des Elektrons bei
dem wiederholten Aufprallen auf die Blenden verbraucht, so daß die Stoßionisierung
der die Elektrode treffenden Elektronen sehr vermindert wird. Das Rohr c kann aus
Porzellan, Glas oder einem anderen geeigneten Isoliermaterial bestehen und wird
zwischen den beiden Flanschen a und b hochvakuumdicht eingespannt.
Die Länge x dieses Isolierrohres wird dabei derart bemessen, daß die bei atmosphärischem
Druck zur Verhütung einer schädlichen Glimmentladung erforderliche Kriechfläche
vorhanden ist. Die Blendend
werden ebenfalls am besten aus Isoliermaterial
hergestellt und auf kleinen Abstand voneinander distanziert. Sie können ebenfalls
voneinander isoliert angeordnet sein und sollen möglichst gasdicht an die Innenwand
des Isolierrohres anschließen. -An embodiment of the subject matter of the invention is shown in Fig. Q. shown. In Fig.q. the meaning of the letters is the same as in fig. Furthermore, ring-shaped inserts e made of insulating material are provided, which serve to distance the diaphragms d1, d2, d3. The openings of these diaphragms 01, 02, 03, 04 are eccentric, and there are the odd-numbered openings o1, o3, o ,, and the even-numbered openings 02, 04, o ,; each in a straight line parallel to the pipe axis, but offset from one another by 180 °. Every electron that wants to get from a to b must make the zigzag path through the openings 01, 09, 03. This means, on the one hand, a lengthening of the path to be traveled by the electrons, on the other hand, the kinetic energy of the electron is consumed in the repeated impact on the diaphragms, so that the impact ionization of the electrons hitting the electrode is greatly reduced. The tube c can consist of porcelain, glass or some other suitable insulating material and is clamped between the two flanges a and b in a high vacuum tight manner. The length x of this insulating tube is dimensioned in such a way that the creeping surface required at atmospheric pressure to prevent a harmful glow discharge is present. The diaphragms d are also best made of insulating material and spaced apart from one another at a small distance. They can also be arranged insulated from one another and should connect to the inner wall of the insulating tube as gas-tight as possible. -