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Edelgas -Vakuumsicherung. Die Erfindung bezieht sich auf edelgas-,gefüllte
Vakuumsicherungen oder Luftleersicherungen, die als Elektrodenmaterial ein verhältnismäßig
leicht schmelzendes Metall oder eine Metallegierung besitzen, die durch die in-
der Röhre stattfindende Lichtbogenentladung leicht zerstäubt wird. Eine vielfach
benutzte Legierung ist z.B. eine solche von etwa 15 Prozent Kalium und
85 Prozent Quecksilber. Bei derartigen Röhren bestand bisher, besonders wenn
die Gefäßabmessungen aus praktischen Rücksichten beschränkt waren, die Schwierigkeit,
dauernd eine für die in Betracht kommenden Anwendungen ausreichende Isolation zwischen
den Elektroden zu erhalten. Dies war die Folge der besonders leicht bei Edelgasfüllung
durch die Z> ZD kathodisc,he Zeistäubung bewirkten Ausbreitung von Metall
auf der Innenwand der Röhre, was schließlich sogar häufig zuKurzschlüssen führte.
Man konnte -diesen -r6ßen technischen Mangel der Edelgas-Vakuumsicherungen 'bisher
nur #lurch sehr verwik-'zelte. schwer auszuführende Konstruktionen vermeiden.
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Man befolgte dabei meist die bei Entladungsröhren anderer Art angewendeten
Grundsätze, die z. B. darin bestehen ', daß über eine 'Elektrode des Gefäßes eine
isolierende Schutzröhre gestülpt ist, die mit der GefÜßwand verschmolzen wird. Der
Nachteil einer solchen Anordnung besteht darin daß dabei, abgesehen von der eigentlichen
Durchführungsstelle des Zuleitungsdrahtes zu der isolierten Elektrode, eine weitere
Verschinelzungsstelle in Kauf genommen werden muß, welche die Geiahr des Springens
der Röhre vergrößert. Ferner ist es bei Elektrodenröhren von größeren Abmessungen
be-
reits bekannt, den Gleitentladungsweg durch mehrfach ineinander verschmolzene
konachsiale Glasrohre zu verlängern. Die für derartige Röhren angegebenen Ausführungsformen
setz-en jedoch erheblich größere Ab-
messungen voraus, als sie bei Edelgas-Vakuumsicherungen
üblicher Verwendungsart und Ausführung gegeben sind; außerdem bedingen sie bei der
Herstellung der Röhre eine zweite Verschmelzung des außerhalb der Röhre durch erstmalige
Verschmelzung gewonnenen Elektrodenhalters. Bei Entladungsröhren von den Abmessungen
einer Edelgas-Vakuumsicherung wäre eine derartige Konstruktion, abgesehen von ihrer
Unausführbarkeit aus raumtechnischen Gründen, auch deswegen nicht statthaft, weil
sich infolge des starken chemischen Angriffs des zerstäubenden Elektrodenmaterials
infolge der übermäßigen Häufung von Verschmelzungsstellen die Gefahr eines Springens
der Röhre erheblich verößern
müßte. Eine solche Lösung der vor
liegenden Aufgabe wäre also in doppelter Hinsicht unvollkommen und daher abzulehnen.
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Die Erfindung vermeidet die erwähnten übelstände auf eine einfache,
in fabrikatorischer Hinsicht leicht und billig zu verwirklichende Weise. Dabei ist
ai#genommen, daß das Entladungs'gefäß die Form einer zy-Endrischen Röhre hat.
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Nach der Erfindun- ist eine der beiden Elektroden mit einem in die
Entladungsröhre bei der Herstellung leicht einzuschiebende#n Elektrodenträger verbunden,
der aus zwei zweckmäßig ungleich langen, sich umschließenden Isolierröhren gebildet
wird ', die an dem dem Lichtbogenbereicli entzogenen Ende ZD ZD des Entladungsge-äLes
verbunden (verschmolzen) sind. Dadurch wird ein beträchtlich langer Gleitentladungsweg
von der einen Elektrode nach der anderen geschaffen und zugleich ein schmaler, ringförmiger
Schutzraum eingeschaltet, in den bei der Elektrodenzerstäubung keine merklichen
Spuren von Metalldampf oder Metallstaub eindringen können.
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Der leicht gleitend einschiebbare Elektrodenträger wird außerhalb
der Röhre bergestellt, und es brauchen nach seinem Einschieben innerhalb der Röhre
bzw. des Entladungsraumes keine weiteren Verschmelzuit-Un mehr zu erfolgen. Dadurch
ist es möglich, eine gute Isolation trotz geringer messungen zu erzielen und gleichzeitig
die Gefahr des Springens zu vermeiden, die unter dem Einfluß der Lichtbogenhitze
und Metallzerstäubung ohne Zweifel sehr stark wäre, falls noch eine weitere Verschmelzungsstelle
im Bereiche der Elektroden läge.
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In besonderen Fäl'en wird der beschriebene Elektrodenträger zugleich
als Hohlraum zur Aufnahme des Elektrodem-netalls ausgebildet, das in der Entladungsröhre
durch einen unter Luftabschluß bzw. im Vakuum erfolgenden Schmelzprozeß auf die
Elektroden verteJt werden soll.
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Die Abb. i und 2 veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel in schematischer
Darstellung im Längsschnitt.
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In Abb. i bedeutet i das röhrenförinig gestaltete Entladungsgefäß,
das mit einem verdünnten Edel,-as oder einem Edelgasgemisch gefüllt wird. 2 und
3 bedeuten die als Einschmelzungen in üblicher Form vorgesehenen Zuführungen
zu der oberen bzw. unteren Elektrode. Diese Einschmelzungen kann man in sehr einfacher
Weise dergestalt ausführen, daß an den rundgeblasenen Enden des röhrenförrniggen
Kölbchens i kleine, kurze Ansätze aus g-enügend dickwandigem Bleiglasrohr vorgesehen
sind, durch welche die Stromzuführungsdrühte. achsialhindurchgehen. Man erhält dann
eine gute, luftdichte Einschmelzung, indem man die kurzen Rohransätze in der Gebläseflamme
erwärmt, zweckmäßig unter stetiger Drehung, und sie nach dem Weichwerden mit einem
passenden Werkzeug zusammendrückt, etwa so, wie die Einschmelzfüße von Glühlampen
auf maschinellem 'Wege durch Zangendruck hergestellt werden. Es ergeben sich so
flachgequetschte Glasfortsätz#e an den beiden Enden der Röhre i, die von den Stromzuführungsdrähten.
durchsetzt werden und das Entladungsgefäß einwandfrei abdichten. Das Flachquetschen
bei 2 und 3 ist aber nicht unbedingt erforderlich; die Verschmelzungen können
auch rund belassen werden.
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Während bei einer solchen Ausführungsform die untere Elektrode, deren
Zuführungsdraht mit 3 bezeichnet ist, zweckmäßig in eine einfache Drähtspitze
oder einen Stift 4 ausläuft, der den übergang zu dem später den Boden der Röhre
i bedeckenden Elektrodenmetall bildet und daneben gegebenenfalls als Zündspitze
wirkt, ist die obere Elektrodenanordnung, die den Gegenstand der Erfin,dung bildet,
in folgender Weise ausgeführt. Durch den Einschmelzdraht 2 wird ein aus Metalldrähten
oder -händern gebildeter Bü-#el, 5 getragen, der sich an die Innenwand e
t' eines Glasrohres anlegt, das an seinem unteren Ende durch ein Verschlußstück
6 geschlossen wird. Dieses kann eine Kalotte, ein Körbchen o..dgl. aus Metallgew#be,
beispielsweise Eisen- oder Messinggaze, sein, das seine Stromzuleitung von,
5 erhält und in einfacher Weise dadurch mit dem Elektrodenträgerund der Stromzuführung
5 fest verbunden wird, daß man die beiden Enden des bügelförrnigen Leiters
5 -durch Löcher oder Schlitze des Körbchens 6 hindurchragen läßt und
sie außen zurückbiegt. Die Zeichnung läßt dies ohne weiteres erkennen. Dadurch wird
zugleich der Einsatz 7 getragen, der den Gegenstand der Erfindung bildet.
Er besteht aus zwei konachsialen Röhrenaus Glas, Quarz, Porzellan, Magnesia -, Steatit
oder irgendeinem anderen geeigneten keramischen Material, dergestalt, daß die äußere
zweckmäßig kürzere Röhre sich gleitend an die Innenwand der Röhre i anlegt und so
dem Ganzen eine feste Führung gibt, während die innere Röhre unten die eigentliche
Elektrode 6 trägt. Die beiden konachsialen Röhren, welche zusammen den Teil
7 bilden, sind demnach nur an dem oberen, dem Bereich der Lichtbogenbildung
und ,der Metallzerstäubung entzogenen Ende durch Verschmelzen, Verkitten, Brennen
o. dgl. in Gestalt einer Ringnaht verbunden, die zugleich infolge des Anliegens
der äußeren Röhre 7 an der limenwand von i auch der Elektrode 6
eine
feste, zentrische tage gibt. Auf diese Weise wird ein langer, von der Elektrode
6
nach der Elektrode4 führender Gleitentladungsweg geschaffen, der Isolationsstörungen
mit Sicherheit ausschließt; denn bei dieser Ausführung kann sich ein Gleitfunk#en
zwischen den Elektroden an der Berührungsstelle von 7 und i deswegen nicht
ausbilden, weil ein solcher Funken stets das Vorhandensein einer oft äußerst dünnen,
leitenden Verbindungsschicht voraussetzt. Eine solche leitende Verbindungsschicht
auf der Oberfläche des Glases kann sich aber bei der angegebenen Ausführung deswegen
nicht bilden, weil der verhältnismäßig lange -und sehr schmale, ringförrnige Schutzraum.,
der zwischen den beiden konachsialen Teilen des Körpers 7 geschaffen ist,
das Eindringen zerstäubten Elektroclenmetälls in seinen oberen Teil wirksam verhütet.
Dadurch ist die Entstehung einer leitenden Brücke zwischen den Elektroden ausgeschlossen.
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Durch,d*ese Anordnung ergibt sich zugleich ein großer fabrikatorischer
Vorteil, indem man den Tei17 mitsamt der vorbereiteten Elektrode 5, 6 bei
der Herstellung der Vakuumsicherung in die zylindrische, untennoch offene Röhre
i als Ganzes bequem einschieben und sodann zunächst mittels der Einquetschung des
Drahtes bei 2 befestigen kann.
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Bei der beschriebenen Ausführungsform ist zugleich das innere der
beiden den Elektrodenträger bildenden Rohre als Raum zur Aufnahme eines Vorrates
von Elektrodenmetall 8 (Abb. --» benutzbar. Zweckmäßig hat 8 die Form
einer von Glas oder einem anderen Material umschlossenen »Patrone«, d:e die vorgeschriebene
1\Erldestmen,-e des verhältnismä.11,ig leicht schmelzbaren Elektrodenmetalls enthält.
Diese Patrone8 sitzt mit ihrer unteren Verjüngung auf zwei leichten Einkröpfungen
des metallischen Trag- und Stromzuleitungsbügels 5 auf und wird durch d:ese
in der gezeichneten Lage festgehalten. Sie wird in den Elektrodenträger vor dem
Darüberziehen des Isolierteiles7 über den Bügel 5 eingelegt und nach Aufsetzen
des Verschlußkörbchens 6 und H,erumb*:egen der unteren Ausläufer von
5 mit dem Ganzen in die Röhre i eingeschoben und bei 2 festgeschmolzen. Die
Verteilung des Metallvorrates von 8
erfolgt dann zweckmäßig in indifferenter
Gasatmosphäre oder im Vakuum durch Erhitzen bis über -den Schmelzpunkt des Metalls,
wodurch dasselbe herabtropft und teils von dem Körbchen 6 aufgefangen und
festgehalten wird (in den Maschen des Gewebes), teils auf den Boden der Röhre i
gelangt, wo es mit der Stromzuführung 4 in Kontakt kommt und so einen elektrodischen
Bodenkörper herstellt. Eine derartige Anordnung hat zugleich den Vorteil beträchtlich
niedriger Zündspanilung, zumal nachdem sich das am Boden befindliche Elektrodenmaterial
durch Zerstäubung auf den unteren Teil der Innenwand von i ausgebreitet hat. Die
so hergestellten Röhren zeigen den Vorteil großer Einfachheit in der Fabrikation,
hoher Isolationsfähigkeit unterhalb der Zündspannung auch nach längerer Einwirkung
des Lichtbogens und guter Ausnutzung des beschränkten Raumes der Röhre. Zum Evakuieren
dient ein an passender Stelle angesetzter Rohrstutzen, der später abgeschmolzen
wird; dieser ist in der Zeichnung der Einfachheit halber fortgelassen. Es ist zweckmäßig,
obwohl nicht unbedingt erforderlich, daß das äußert Rohr des Isolierteiles
7 kürzer gema#-lit wird als das innere Rohr-, welches am unteren Ende die
Elektrode 6 trägt. Dadurch wird nämlich eine günstigere elektzostatische
Anordnung für die-Zündung erzieit, indem 6 der mit Metallbeschlag b-,deckten
Innenwand von i frei gegenübeisteht und so eine genügend große Fläche für den Eintritt
von Kraftlinien wirksam ausgenutzt wird.
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Die Entladungsröhren vorstehend beschriebener Ausführung werden zum
Zwecke der Benutzung an beiden Enden mit Sockeln versehen, die zweckmäßig über den
zylindrischen Teil des Rohres'i teilweise hinübergreifen.