DE391762C

DE391762C - Glow valve tubes with automatic discharge and inert gas filling

Info

Publication number: DE391762C
Application number: DEP43414D
Authority: DE
Original assignee: Julius Pintsch AG
Current assignee: Julius Pintsch AG
Publication date: 1924-03-10

Description

Den Gegenstand der Erfindung bildet eine Ventilröhre mit selbständiger Entladung, die vermöge einer vorwiegend aus Edelgasen oder Edelgasgemischen bestehenden Gasfüllung geeignet ist, in Stromnetzen für Licht- und Kraftzwecke von gebräuchlicher Spannung benutzt zu werden. Edelgasröhren von solcher Art werden beispielsweise als sogenannte Glimmlichtgleichrichter verwendet, Lim ausThe subject of the invention is a valve tube with automatic discharge, the by virtue of a gas filling consisting predominantly of noble gases or noble gas mixtures is to be used in electricity networks for light and power purposes of normal voltage. Noble gas tubes of such Art are used, for example, as so-called glow light rectifiers, Lim from

ίο Wechselstromnetzen nutzbare Gleichströme ?u entnehmen; ferner als sogenannte Reduktorröhren, welche dazu dienen, die Spannung eines Starkstromnetzes soweit abzudrossein, daß mit der Röhre in Reihe geschaltete Schwachstromverbraucher in betriebssicherer und gefahrloser Weise aus dem Starkstromnetz gespeist werden können. Derartige edelgasgefüllte Ventil röhren enthalten, je nach der gegebenen Spannung des Netzes, verschiedene Gasfüllungen und Kathodenmateriaiien. Bei 220 Volt wird beispielsweise meistens eine Kathode aus blankem, gegebenenfalls vernickeltem Eisen normaler handelsüblicher Beschaffenheit benutzt, während als Füllgas ein Gemisch von Neon-Helium oder Argon mit Zusätzen unedler Gase, z. B. Wasserstoff, dient. Bei 110 Volt verwendet man dagegen häufig reines Argon oder Neon-Helium zur Füllung, während die Kathode aus einem unedleren Metall besteht, z. B. Kalium, Magnesium, Messing, Aluminium, Zink, Molybdän, Wolfram usw. Gasfüllung und Kathodenmaterial ändern sich also je nach dem Gebrauchszweck und nach der Höhe der gegebenen Netzspannung. ? u refer ίο AC networks usable DC currents; also as so-called reducer tubes, which are used to reduce the voltage of a high-voltage network to such an extent that low-voltage consumers connected in series with the tube can be fed from the high-voltage network in a safe and safe manner. Such noble gas-filled valve tubes contain, depending on the given voltage of the network, various gas fillings and cathode materials. At 220 volts, for example, usually a cathode made of bare, optionally nickel-plated iron of normal commercial quality is used, while the filling gas is a mixture of neon-helium or argon with additives of base gases, e.g. B. hydrogen is used. At 110 volts, on the other hand, pure argon or neon-helium is often used for filling, while the cathode is made of a less noble metal, e.g. B. potassium, magnesium, brass, aluminum, zinc, molybdenum, tungsten, etc. The gas filling and cathode material therefore change depending on the intended use and the level of the given mains voltage.

Diese Verhältnisse brachten bisher den Nachteil mit sich, daß man nicht in der Lage war, eine Art Universalröhre zu schaffen, welche im Aufbau der gesamten Elektrodenanordnung und Halterung einheitlich ist. Die fabrikatorischen Vorteile, die eine so geimite Röhre gewährt, liegen auf der Hand. Der hauptsächliche Umstand, der die Schaffung einer solchen Röhre bisher verhinderte, war der, daß an Gleichrichter- und Reduktorröhren ganz verschiedene Anforderungen in bezug auf die Form, Größe und Lage der Anode, teilweise auch bezüglich der Gasfüllung, gestellt ! werden müssen. Während bei einer Gleichrichterröhre die Anode nur eine kleine freie Oberfläche im Verhältnis zur Kathode aufweisen darf, um eine gute Gleichrichterwirkung zu erhalten, eine Forderung, die durch Umhüllung der Anode mit Isolatoren erfüllt wird, muß bei einer Reduktorröhre zum Zwecke möglichst leichter Zündung bei der gegebenen Netzspannung die Anode eine genügende Oberfläche aufweisen und in bezug auf die Kathode eine genügende Kapazität besitzen. Eine solche Röhre würde aber wiederum, als Gleichrichter benutzt, einen schlechten Wirkungsgrad ergeben.These conditions have so far brought with it the disadvantage that one is not able to was to create a kind of universal tube, which in the structure of the entire electrode arrangement and bracket is uniform. The manufacturing advantages that are so limited Tube granted are obvious. The main circumstance that created the So far prevented such a tube was that of rectifier and reducer tubes very different requirements with regard to the shape, size and position of the anode, in part also regarding the gas filling! Need to become. While with a rectifier tube the anode may only have a small free surface in relation to the cathode in order to have a good rectifying effect to obtain, a requirement that is met by encasing the anode with insulators in the case of a reductor tube, the anode must have a sufficient anode for the purpose of the easiest possible ignition at the given mains voltage Have surface and have a sufficient capacity with respect to the cathode. Such a tube would turn out to be a bad one if used as a rectifier Result in efficiency.

Die Erfindung vermeidet die erwähnten Nachteile der verschiedenen Herstellungsweise und ermöglicht die Schaffung einer Einheitsröhrenform dadurch, daß drei Elektroden vorgesehen sind, und zwar:The invention avoids the disadvantages mentioned of the various manufacturing methods and enables a unit tubular shape to be created by providing three electrodes are, namely:

1. die großflächige Kathode,1. the large-area cathode,

2. eine für Gleichrichterzwecke dienende Anode,2. an anode used for rectifying purposes,

3. eine für Reduktorzwecke dienende Anode. Diese letztere kann aber bei der Anwendung3. an anode used for reducing purposes. The latter can, however, be used in the application

der Röhre als Gleichrichter dazu benutzt werden, um mit Hilfe eines; über sie fließenden Hilfsstromes das Zündpotential in jeder Phase herabzusetzen und dadurch die Gleichrichterwirkung noch zu verbessern. Weitere Grundzüge der Erfindung werden sich bei Betrachtung der Abb. 1 bis 5 ergeben, welche ein Au'sführungsbeispiel einer derartigen Einheitsröhre darstellen.the tube can be used as a rectifier with the help of a; flowing over them Auxiliary current to reduce the ignition potential in each phase and thereby improve the rectifier effect. Further Principles of the invention will become apparent when considering Figs. 1 to 5, which a Represent an exemplary embodiment of such a unit tube.

Abb. ι ist ein .Schnitt längs der Achse derFig. Ι is a .Schnitt along the axis of the

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Röhre; Abb. 2 zeigt die innere Elektrodenanordnung und Verbindung, Abb. 3 die Draufsicht, Abb. 4 die Draufsicht auf den Isolierkörper, der zur Halterung und Isolierung der S Elektroden dient; Abb. 5 ist eine Ansicht des zur Erleichterung der Zündung meist verwendeten Kranzes von kathodischen Zündspitzen. In Abb. ι bedeutet 1 die zweckmäßig zylindrisch geformte Röhre, 2 den an der Wand anliegenden Kathodenblechzylinder, in den zur Vergrößerung der Oberfläche ein Blechkreuz 3 (vgl. Abb. 3) eingesetzt sein kann. 4 ist ein den Kathodenzylinder nach unten abschließender Blechboden, auf welchem sich ein geschmolzen eingeführtes Metall, eine Metalllegierung oder -verbindung 5 ansammeln kann. Der Boden 4 ist in der Mitte zu einem Hals ausgezogen, in welchem ein Isolierkörper 6 fest eingesetzt ist. Dieser besteht aus einem geeigneten Material, z. B. Magnesia, Steatit, Porzellan, Quarz. Er trägt einen aufgekitteten Oberteil 7, welcher zum Stützen der Reduktor- und Zündanode 11 dient. Durch eine Anzahl konzentrischer Nuten 8 und 9 in dem Unterteil 6 und in dem Oberteil 7 ist die Kriechfläche des Isolators vergrößert, so daß die einzelnen Elektroden und Elektrodenzuführiingen elektrisch gut gegeneinander isoliert sind. Die Gleichrichteranode besteht aus einer kreisrunden Scheibe ro aus einem genügend widerstandsfähigen Metall, z. B. Eisen, Wolfram, Tantal. Ihre freie Oberfläche ist ι durch den Ober- und Unterteil des Isolierkör- , pers so beschränkt, daß eigentlich nur ihre Peripherie für die Stromleitung in Frage : kommt. Dabei haben Ober- und Unterteil des Isolierkörpers den genügenden Abstand von der Scheibe 10, so daß keine unmittelbare Be- i rührung zwischen der Isoliermasse und der Scheibe stattfindet. Die Zuleitungen zu den Elektroden erfolgen durch eine Anzahl Bohrungen 12, welche das Isoliermaterial durchsetzen, und zwar, ist die Gleichrichteranode 10 mit der Zuleitung 17, die Reduktor- und Zündanode 11 mit 18, die Kathode 2 mit 19 unmittelbar leitend verbunden. Die Reduktor- · und Zündanode 11 hat zweckmäßig die aus Abb. 2 ersichtliche Form einer Glocke, welche ' zur Verkürzung der Entladungswege und zur .Tube; Fig. 2 shows the internal electrode arrangement and connection, Fig. 3 shows the top view, Fig. 4 is a top view of the insulating body, which is used to hold and isolate the S is used for electrodes; Fig. 5 is a view of the most commonly used for ease of ignition Wreath of cathodic ignition tips. In Fig. Ι 1 means the expediently cylindrical shaped tube, 2 the cathode sheet metal cylinder resting against the wall, into the a metal cross 3 (see Fig. 3) can be used to enlarge the surface. 4 is a sheet metal base which closes the cathode cylinder at the bottom and on which there is a molten introduced metal, metal alloy or compound 5 can accumulate. The bottom 4 is drawn out in the middle to form a neck in which an insulating body 6 is firmly inserted. This consists of a suitable material, e.g. B. magnesia, steatite, Porcelain, quartz. He wears a cemented upper part 7, which is used to support the reductor and ignition anode 11 is used. By a number of concentric grooves 8 and 9 in the Lower part 6 and in the upper part 7, the creeping surface of the insulator is enlarged, so that the individual electrodes and electrode feeders are electrically well insulated from one another are. The rectifier anode consists of a circular disk ro from a sufficient resistant metal, e.g. B. iron, tungsten, tantalum. Your free surface is ι by the upper and lower part of the insulating body, so limited that actually only theirs Peripherals for the power line in question: comes. The top and bottom of the Insulating body the sufficient distance from the disk 10, so that no immediate impact i contact takes place between the insulating compound and the pane. The leads to the Electrodes are made through a number of holes 12, which penetrate the insulating material, namely, the rectifier anode 10 with the lead 17, the reductor and Ignition anode 11 with 18, cathode 2 with 19 directly connected. The reducing and ignition anode 11 is expediently made from Fig. 2 visible shape of a bell, which 'to shorten the discharge paths and to.

besseren Verteilung der Ionisierung mit Lö- ^! ehern 15 (Abb. 2) versehen sein kann. Dadurch, daß sie gewissermaßen als Schutzglocke j über der Gleichrichteranode 16 liegt, verhindert sie bei der Einführung von geschmolze- :better distribution of the ionization with Lö- ^! brazen 15 (Fig. 2) can be provided. Because it is, as it were, a protective bell j over the rectifier anode 16, it prevents the introduction of molten-:

nem Kathodenmaterial das Festsitzen des- , selben an dem Rande von 10 und die Her- : stellung leitender Brücken zwischen 10 und j dem Isolierkörper durch haftende Tropfen des Kathodenmetalles. Um den Hals des Bodens 4 ist ein Kranz von an sich bekann- ; ten Zündspitzen 13, den Abb. 5 darstellt, ' so herumgebaut, daß er sich in leitender Berührung mit der Kathode befindet und gegebenenfalls seine Spitzen sich leicht mit dem geschmolzen eingeführten Kathodenmetall 5 überziehen können. Die gesamte Elektrodenanordnung wird durch ein Einschnielzfüßchen 14, wie es bei Glühlampen oder Glimmlampen und Glimmstromröhren üblich ist, getragen.nem cathode material the sticking of the-, same on the edge of 10 and the her-: Position of conductive bridges between 10 and j the insulating body by adhering drops of the cathode metal. Around the neck of the bottom 4 a wreath is known per se; th ignition tips 13, which Fig. 5 shows, 'rebuilt so that it is in conductive Contact with the cathode is located and, if necessary, its tips easily with can coat the molten introduced cathode metal 5. The entire electrode assembly is supported by a conical foot 14, as is customary with incandescent lamps or glow lamps and glow current tubes.

Für den Anschluß an Spannungen von der Größenordnung etwa 180 bis 250 Volt dient als Kathodenmetall Eisenblech oder Stahlblech in der handelsüblichen Form, doch kommen auch vernickelte Bleche, Nickel, Kupfer, SiI-ber und andere genügend widerstandsfähige Materialien mit genügend hohem Kathodenfall in Frage. Für geringere Netzspannungen werden unedlere Metalle oder solche gewählt, die bei großer Reinheit der Oberfläche einenFor connection to voltages of the order of about 180 to 250 volts as cathode metal sheet iron or sheet steel in the usual form, but come also nickel-plated sheets, nickel, copper, silicon and other sufficiently resistant Materials with a sufficiently high cathode drop are in question. For lower line voltages less noble metals or those that have a very clean surface are chosen

. genügend kleinen Kathodenfall besitzen, wie z. B. kohlenstoffreies Eisen, Molybdän, Aluminium, Magnesium und andere. Kommt es jedoch auf besonders geringen Spannungsverbrauch der Röhre an oder soll¹ eine möglichst große Stromdichte erreicht werden, so verwendet man Alkalimetalle oder deren Legierungen und Verbindungen mit anderen Metallen, z.B. Amalgame von Alkalimetallen mit Quecksilber. Diese Metalle breiten sich infolge ihrer Flüchtigkeit im Betriebe der Röhre von selbst über die ganze zur Verfügung. have enough small cathode case, such. B. carbon free iron, molybdenum, aluminum, magnesium and others. However, if a particularly low voltage consumption of the tube at or to ^1, a large current density as possible can be achieved, one of alkali metals or their alloys and compounds with other metals, for example amalgams used by alkali metals with mercury. As a result of their volatility in the operation of the tube, these metals spread by themselves over the whole area

' stehende Kathodenfläche aus. ' standing cathode surface.

Die beschriebene Röhrenform kann nun inThe tubular shape described can now be used in

. beliebiger Weise entweder als Gleichrichter- oder als Reduktorröhre und für beliebige Anschlußspannungen verwendet werden. Wird sie, als Gleichrichterröhre verwendet, so wird die Elektrode 10 als Anode benutzt. Die Elektrode 11 kann in diesem Falle unbenutzt bleiben oder aber über einen genügend hohen Widerstand 16, der außerhalb der Röhre, z. B. im Sockel oder irgendwo zwischen den Zuleitungen 17 und 18 !untergebracht sein kann, als Zündanode hinzugeschaltet werden, welche durch einen dauernd unterhaltenen Ionisierungsstrom die Gleichrichterwirkung verbessert. Als Reduktorröhre schaltet man die gleiche Ausführungsform entweder unter Abschaltung der Elektrode 10 oder unter Mit- nc benutzung derselben so, diaß 11 die Hauptanode wird. Man könnte jedoch grundsätzlich auch die Elektrode 10 als Hauptanode benutzen und 11 wiederum durch einen hohen Widerstand 16 mit dieser verbinden. Dies wäre dann vorteilhaft, wenn auf dem Wege zwischen Kathode und Anode, ein zusätzlicher Spannungsbetrag verbraucht werden soll, um eine bestimmte Höhe der Drosselwirkung zu erhalten. In diesem Fall würde die Elektrode 11 den Spannungsverbrauch dadurch erhöhen, daß sie die Peripherie von 10 gewissermaßen. in any way either as rectifier or reductor tube and for any connection voltage be used. If it is used as a rectifier tube, then the electrode 10 is used as an anode. The electrode 11 cannot be used in this case remain or a sufficiently high resistance 16, which is outside the tube, for. B. can be housed in the base or anywhere between the supply lines 17 and 18!, are switched on as ignition anode, which by a continuously maintained ionization current the rectifier effect is improved. As a reductor tube, the same embodiment is either switched off of the electrode 10 or using the same so that 11 is the main anode will. In principle, however, one could also use the electrode 10 as the main anode and 11 again through a high resistance 16 with this. this would be advantageous if an additional one on the way between cathode and anode Amount of voltage should be consumed in order to achieve a certain level of throttling effect obtain. In this case the electrode 11 would increase the voltage consumption by that they are the periphery of 10 in a sense

abschirmt und den Durchtritt der Entladung nach ίο erschwert. (Wirkung eines Gitters oder ähnlichen Hindernisses). Besteht die Kathode 2 aus Eisenblech oder einem äquivalenten Stoff, so wird man für 220 Volt Netzspannung nicht nötig haben, ein Metall von geringerem Kathodenfall hinzuzufügen. Alan wird in diesem Fall lediglich die Gasfüllung, beispielsweise Argon unter 5 mm Druck, so wählen oder mit solchen Zusätzen versehen, daß die Röhre ihren Zweck bei 220 Volt mit Eisen als 'Kathodenmetall, sowohl als Gleichrichter- wie als Reduktorröhre erfüllen kann. Dies wird erreicht, indem man 2 bis 7 Prozent Wasserstoff zu dem reinen Argon hinzufügt. Dann zeigt sich die Wirkung der Anoden als Zündanode bei der Anwendung als Gleichrichter besonders deutlich dadurch, daß in jeder Halbperiode des Wechselstromes der Durchbruch der Entladung schon bei weit kleineren Spannungswerten einsetzt, als wenn 11 nicht mit eingeschaltet ist. Eine unmittelbare Zündung von 10 nach der Kathode würde bei der gegebenen Gaszusammensetzung, besonders bei noch höheren Fülldrucken, wegen des größeren Weges und wegen der Schirmwirkung des Isolierkörpers nicht mehr möglich sein.shields and makes it difficult for the discharge to pass to ίο. (Effect of a grid or similar obstacle). If the cathode 2 is made of sheet iron or an equivalent Substance, for 220 volts mains voltage, you will not have to add a metal with a lower cathode drop. In this case, Alan only needs the gas filling, for example argon under 5 mm Pressure, so choose or with such additions that the tube serves its purpose at 220 Fulfill volts with iron as the cathode metal, both as a rectifier and as a reductor tube can. This is achieved by adding 2 to 7 percent hydrogen to the pure argon adds. Then the effect of the anodes as an ignition anode becomes apparent during use as a rectifier particularly clear in that in each half cycle of the alternating current the breakthrough of the discharge starts at much lower voltage values than when 11 is not switched on. An immediate ignition of 10 after the cathode would at the given gas composition, especially at even higher filling pressures, because of the longer distance and because of the shielding effect of the insulating body no longer possible be.

Soll die Röhre gleicher Herstellungsart für 100 bis 120 Volt Netzspannung benutzt werden, so wird zweckmäßig Kalium oder eine Kaliumlegierung in geschmolzenem Zustand durch die am oberen Ende der Röhre befindliche Füllöffnung hineingebracht. Dadurch, daß der Boden 4 mit dem Kathodenzylinder 2 fest verbunden ist, wird das Einbringen des geschmolzenen Metalles ohne weitere Schwierigkeit möglich. Bei derartigen, leicht flüchtigen Kathodenmaterialien besteht aber das Bedenken, daß durch Beschläge mit der Zeit ein Kontakt zwischen der Anode und der Kathode auftritt. Dies wird bei der vorliegenden Ausführungsform dadurch vermieden, daß infolge der gewählten Anordnung die an der Kathode erzeugte Wärme unmittelbar auf den Isolierkörper 6, 7 übertragen wird. Dieser wird also, wenn man die an der Anode 10 erzeugte und durch Leitung und Strahlung ebenfalls auf den Isolierkörper übertragene Wärme hinzurechnet, mindestens auf der gleichen Temperatur, wie die Kathode selbst, erhalten. Dadurch wird die Bildung von überbrückenden und die Isolation störenden Niederschlagen ^! völlig vermieden.If the tube of the same type of manufacture is to be used for 100 to 120 volts mains voltage, potassium or a potassium alloy in a molten state is expediently introduced through the filling opening located at the upper end of the tube. Because the bottom 4 is firmly connected to the cathode cylinder 2, the introduction of the molten metal is possible without any further difficulty. In the case of such highly volatile cathode materials, however, there is the concern that contact between the anode and the cathode occurs over time due to deposits. This is avoided in the present embodiment in that the heat generated at the cathode is transferred directly to the insulating body 6, 7 as a result of the selected arrangement. If the heat generated at the anode 10 and also transferred to the insulating body by conduction and radiation is added, this is obtained at least at the same temperature as the cathode itself. This leads to the formation of bridging and the isolation disruptive precipitation ^! completely avoided.

Die beschriebene Anordnung zeigt auch eine große Stabilität in bezug auf die Transport- !The arrangement described also shows great stability in terms of transport!

Verhältnisse insofern, als die Kathode unmittelbar mit großer Fläche auf der Wand der Röhre anliegt und selbst die übrigen Elektroden und den Isolierkörper in zentrierter und gesicherter Lage hält. Die Abbildungen veranschaulichen diese Art der Befestigung und Anordnung mit ausreichender Deutlichkeit; sie zeigen gleichfalls die fabrikatorischen \~orteile, die eine solche Einheitsröhre bietet.Ratios insofar as the cathode is directly with a large area on the wall of the Tube rests and even the remaining electrodes and the insulator in centered and a secure location. The illustrations show this type of attachment and arrangement with sufficient clarity; they also show the manufacturing processes Advantages offered by such a standard tube.

Claims

Patent Claims:

1. Glow light valve tube with independent discharge and inert gas filling, thereby characterized in that they are formed over a large area in a known manner Cathode has two anodes of different types, one of which is a rectifier anode Lind the other is designed as a reductor anode, which when in use can serve as a rectifier as an ignition anode.

2. glow light valve tube according to claim i, characterized in that the Cathode is designed as a carrier of an insulating body, which the two anodes in holds a certain position with respect to the cathode.

3. glow light valve tube according to claim i, characterized by a central one Arrangement of the insulating body carrying the anodes in such a way that the heat generated by the at the cathode and energy converted at the anode is generated, so much on the same by go Conduction or radiation passes over that the permanent formation of disruptive precipitates is prevented on its surface.

4. glow light valve tube according to claim i, the cathode of which has the shape of a Has a solid bottom container on which there is molten metal or metal alloys to lower the cathode drop, characterized in that this bottom designed according to claim 2 for fastening and for carrying the insulating body is.

5. glow light valve tube according to claim i, characterized in that the Connections or circuits through which the tube can be used as a rectifier or is set up as a reductor tube, outside the discharge vessel either in the base space or on another Place of the supply lines.

1 sheet of drawings.