DE467674C - Rectifier, consisting of a discharge vessel with a glow cathode - Google Patents

Rectifier, consisting of a discharge vessel with a glow cathode

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DE467674C
DE467674C DEA28673D DEA0028673D DE467674C DE 467674 C DE467674 C DE 467674C DE A28673 D DEA28673 D DE A28673D DE A0028673 D DEA0028673 D DE A0028673D DE 467674 C DE467674 C DE 467674C
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J17/00Gas-filled discharge tubes with solid cathode
    • H01J17/50Thermionic-cathode tubes
    • H01J17/52Thermionic-cathode tubes with one cathode and one anode

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Description

In der Patentschrift 440 044 ist ein aus einem Entladungsgefäß bestehender Glühkathodengleichrichter beschrieben, dessen Glühkathode aus Wolfram oder einem anderen Metall besteht, welches bei Temperaturen von mindestens 2 ooo° C noch nicht schmilzt, und deren Zerstäubung durch eine Füllung von Stickstoff, Argon oder Quecksilber von hinreichend hohem Gasdruck (zweckmäßig einige Millimeter bis einige Zentimeter) verhütet oder verringert wird. Es wurde nun gefunden, daß in einem derartigen Entladungs-■ gefäß eine merkliche Erniedrigung des Spannungsabfalles im Lichtbogen erzielt werden kann, wenn im Gefäß geringe Mengen eines Stoffes, wie z. B. Calcium und die verwandten Erdalkalimetalle, Magnesium, oder nichtmetallische Absorptionsmittel, wie ζ. Β. Phosphorpentoxyd, untergebracht sind, weleher, während er auf die Gasfüllung chemisch nicht einwirkt, auf Verunreinigungen der letzteren chemisch einwirkt und mit ihnen Verbindungen von vernachlässigbar niedrigem Dampfdruck bildet. Im Fall einer Füllung des Gleichrichters mit Argon scheinen die gefährlichsten gasförmigen Verunreinigungen, die den Spannungsabfall im Lichtbogen zu vergrößern trachten, Wasserdampf, Wasserstoff und Stickstoff zu sein.Patent specification 440 044 describes a hot cathode rectifier consisting of a discharge vessel described, whose hot cathode consists of tungsten or another metal, which at temperatures of at least 2,000 ° C has not yet melted, and its atomization by a filling of Nitrogen, argon or mercury at a sufficiently high gas pressure (some Millimeters to a few centimeters) is prevented or reduced. It has now been found that in such a discharge vessel there is a noticeable reduction in the voltage drop can be achieved in the arc if small amounts of a substance such. B. Calcium and the relatives Alkaline earth metals, magnesium, or non-metallic absorbents, such as ζ. Β. Phosphorus pentoxide, which are while it does not act chemically on the gas filling, acts chemically on impurities in the latter and with them Forms compounds of negligibly low vapor pressure. In the case of a filling of the Rectifiers with argon seem to be the most dangerous gaseous contaminants try to increase the voltage drop in the arc, water vapor, hydrogen and to be nitrogen.

Der chemisch aktive Stoff, welcher auf die schädlichen gasförmigen Verunreinigungen der Gasfüllung oder schädliche, in den Elektroden oder in der Gefäßwand enthaltene Gase einwirkt, kann durch die Kathode verdampft werden, wenn sie bei Stromdurchgang zum Glühen gebracht wird, oder er kann einfach in irgendeiner geeigneten Weise im Gefäß untergebracht sein. Beispielsweise kann metallisches Calcium oder Magnesium in Form von schmalen Streifen oder Drähten auf einen der Zuführungsdrähte der Kathode, und zwar nahe zur Kathode, geschoben oder gewickelt sein, so daß sie durch Erwärmung von Seiten des Lichtbogens oder der Glühkathode verdampfen. Der chemische Zusatz kann auch innerhalb des Entladungsgefäßes in einer dünnwandigen Glaskapsel untergebracht sein, welche nach dem Abschmelzen der Röhre durch Schütteln zerbrochen wird.The chemically active substance that reacts to harmful gaseous impurities the gas filling or harmful gases contained in the electrodes or in the vessel wall acts, can be evaporated through the cathode if it is in the passage of current to the Glow is brought, or it can simply be in any suitable way in the vessel be housed. For example, metallic calcium or magnesium can be in the form from narrow strips or wires to one of the lead wires of the cathode, namely close to the cathode, pushed or wrapped so that it is heated by the sides evaporate from the arc or the hot cathode. The chemical additive can also be used within the discharge vessel in one thin-walled glass capsule, which after melting the tube broken by shaking.

Bei einer Füllung von Stickstoff ist vor-When filling with nitrogen,

zugsweise Phosphorpentoxyd zur Aufnahme von Wasserdampf und anderen gasförmigen Verunreinigungen geeignet. Bei Füllungen mit einatomigen Gasen, z. B. Argon, Neon, Krypton, Xenon oder Helium, eignet sich besonders Calcium, Magnesium, oder ein verwandtes Metall. Calciumdampf absorbiert alle Gase mit Ausnahme der sehr inerten einatomigen Gase. Doch kann auch Phosphorpentoxyd erfolgreich zur Reinigung einer einatomigen Gasfüllung im Gefäß sebst benutzt werden. Phosphorpentoxyd beseitigt aus der Argonfüllung Wasserstoff, Wasserdampf und bis zu einem gewissen Grade auch Stickstoff. Ein Teil des Pentoxydes wird durch den Wasserstoff reduziert und bildet Wasserdampf, welcher dann durch das restliche Pentoxyd absorbiert wird und gummiartige Phosphorsäure von sehr niedrigem Dampfdruck bildet.preferably phosphorus pentoxide to absorb water vapor and other gaseous forms Suitable for impurities. When filling with monatomic gases, e.g. B. argon, neon, Krypton, xenon or helium, calcium, magnesium, or a related one is particularly suitable Metal. Calcium vapor absorbs all gases with the exception of the very inert monatomic ones Gases. However, phosphorus pentoxide can also be used successfully to purify a single-atom gas filling in the vessel itself will. Phosphorus pentoxide removes hydrogen and water vapor from the argon filling and to some extent nitrogen. Part of the pentoxide becomes reduced by the hydrogen and forms water vapor, which then by the rest Pentoxide is absorbed and forms gummy phosphoric acid of very low vapor pressure.

Die vorteilhafte Wirkung, die durch die gemäß der Erfindung anzuwendenden Reinigungsmittel erzielt wird, darf nicht mit der chemischen Reinigung des Füllgases vor seiner' Einführung in das Entladungsgefäß verwechselt werden. Der innerhalb des Entladungsgefäßes mit seiner Gasfüllung in Berührung gebrachte, chemisch einwirkende Stoff hat außer der Reinigung der Gasfüllung im Be- - 30 ginn des Betriebes noch die Wirkung, dauernd Spuren schädlicher Gase zu absorbieren, die während des Betriebes von den Elektroden und der Gefäßwand abgegeben werden. 'Ersichtlich aktiviert der Lichtbogen die gasförmigen Verunreinigungen, so daß sie sich mit dem chemischen Dampf innerhalb der Röhre leichter verbinden.The beneficial effect of the cleaning agents to be used according to the invention achieved, must not start with the chemical cleaning of the filling gas before its' Introduction to the discharge vessel can be confused. The one inside the discharge vessel in contact with its gas filling Any chemically active substance brought in has, in addition to cleaning the gas filling, in the - At the start of operation, the effect of continuously absorbing traces of harmful gases are released from the electrodes and the vessel wall during operation. 'Obvious The arc activates the gaseous contaminants so that they can interact with the chemical vapor within the Connect the tube more easily.

Durch die Anwendung der letzteren kann der Spannungsabfall auf die Hälfte und in manchen Fällen noch mehr verringert werden im Vergleich zu Entladungsgefäßen, deren Gasfüllung vor der Einführung in das Entladungsgefäß in der sorgfältigsten Weise nach den bekannten chemischen Methoden gereinigt worden ist. Beispielsweise wurde bei einem 6-Ampere-Gleichrichter mit einer in der gewöhnlichen Weise gereinigten Argonfüllung ein Spannungsabfall von 30 bis 40 Volt gefunden, welcher auf ungefähr 10 Volt verringert wurde, wenn gemäß der Erfindung Phosphorpentoxyd in das Entladungsgefäß eingeführt wurde. In ähnlicher Weise wurde bei einer 6-Ampere-Röhre, die eine in der üblichen Weise gereinigte Neonfüllung von etwa halbem Atmosphärendruck enthielt, ein Spannungsabfall von ungefähr 50 Volt, dagegen nach Einführung von metallischem Calcium nur ein solcher von ungefähr 20 Volt gefunden. Applying the latter can reduce the voltage drop to half and in in some cases even more reduced compared to discharge vessels, their Gas filling before introduction into the discharge vessel in the most careful manner has been purified using known chemical methods. For example, one 6 amp rectifier with one in the ordinary Wise purified argon filling found a voltage drop of 30 to 40 volts, which was reduced to about 10 volts when in accordance with the invention phosphorus pentoxide was introduced into the discharge vessel. Similarly, with a 6 amp tube, the one in the usual Way purified neon filling of about half atmospheric pressure contained a voltage drop of about 50 volts, on the other hand, after the introduction of metallic calcium, only one of about 20 volts was found.

Eine noch weitergehende Verringerung des Spannungsabfalles im Lichtbogen kann dadurch erzielt werden, daß die Anode selbst ganz oder zum Teil aus einem chemisch sehr aktiven Metall besteht, z. B. Calcium:, Magnesium oder Titan.This can result in an even further reduction in the voltage drop in the arc be achieved that the anode itself consists wholly or partly of a chemically very active metal, for. B. Calcium: Magnesium or titanium.

Ein Ausführungsbeispiel für ein Entladungsgefäß der letzteren Art ist in der Abbildung dargestellt. Das Gefäß 1 besteht aus einem Glas von geringer Ausdehnung, z. B. aus Natrium-Magnesium-Brosilikat-Glas. Die Kathode 2 besteht aus einem sehr hitzebeständigen Stoff, z. B. AVolfram, Tantal, . Kohlenstoff o. dgl. Die Anode 3 besteht aus metallischem Calcium, Magnesium, Titan oder einem anderen Metall, welches sich gegenüber den Gasen, außer den Edelgasen, chemisch sehr aktiv verhält. Der Kathode wird Strom durch die Drähte 4 und 5 zugeführt, der Anode durch den Draht 6. Diese Drähte sind in der üblichen Weise in die Füße-7 und 8 eingeschmolzen. Die Kathode besitzt vorzugsweise einen Glühkopf 9 von etwas größerem Durchmesser, wie in der Zusatzpatentschrift 442 276 beschrieben ist. Die Röhre wird zunächst entlüftet und dann mit einem einatomigen Gas bis zu einem beträchtlichen Druck gefüllt. Die Wahl des Anodenmaterials macht es unnötig, bei der Entlüftung so große Sorgfalt wie bisher anzuwenden. Der Gasdruck schwankt je nach der Art des Entladungsgefäßes und go seiner Aufgabe; er kann einige Millimeter Hg bis etwa Atmosphärendruck betragen. Bei der beschriebenen Anordnung kann der Spannungsverlust bis auf 4 oder S Volt herabgedrückt werden.An exemplary embodiment for a discharge vessel of the latter type is shown in the figure shown. The vessel 1 consists of a glass of small size, e.g. B. made of sodium magnesium brosilicate glass. The cathode 2 consists of a very heat-resistant Fabric, e.g. B. A tungsten, tantalum,. Carbon or the like. The anode 3 consists of metallic calcium, magnesium, titanium or any other metal that opposes each other the gases, apart from the noble gases, are chemically very active. The cathode gets electricity through the wires 4 and 5 are fed to the anode through the wire 6. These wires are in the fused into feet 7 and 8 in the usual way. The cathode preferably has a glow head 9 of slightly larger diameter, as described in the additional patent specification 442,276. The tube is first vented and then filled with a monatomic gas to a considerable pressure. the Choosing the anode material makes it unnecessary to take as much care as before when venting apply. The gas pressure fluctuates depending on the type of discharge vessel and its task; it can be a few millimeters of Hg to about atmospheric pressure. With the arrangement described, the voltage loss be pushed down to 4 or 5 volts.

Die vorteilhafte Wirkung der Erfindung möge durch folgende Beispiele erläutert werden, die sich auf Entladungsgefäße mit Calciumanode beziehen. Bei einer Argonfüllung von einem Druck von ungefähr S bis 12 cm Hg konnte bei weißglühender Kathode ein 8 - Ampere - Lichtbogen mit einem Spannungsabfall von 10,4 Volt erzeugt werden. Nach dreistündigem Betriebe war der Spannungsabfall auf 7,8 Volt gesunken. Bei einem 20-Ampere-Lichtbogen wurde ein anfänglicher Spannungsabfall von 6,9 Volt beobachtet, welcher nach dreistündigem Betrieb auf 4,5 Volt gesunken war. In einer in der üblichen Weise gereinigten Neonfüllung von ungefähr 1I4 Atmosphärendruck wurde, für einen 10-Ämpere-Lichtbogen anfänglich ein Spannungsabfall von ungefähr 58 Volt beobachtet, welcher in etwa 40 Minuten auf ungefähr 12,5 Volt sank.The advantageous effect of the invention should be illustrated by the following examples, which relate to discharge vessels with calcium anodes. With an argon filling at a pressure of approximately 1/2 to 12 cm Hg, an 8 ampere arc with a voltage drop of 10.4 volts could be generated with an incandescent cathode. After three hours of operation, the voltage drop had dropped to 7.8 volts. An initial voltage drop of 6.9 volts was observed with a 20 ampere arc, which had dropped to 4.5 volts after three hours of operation. In a purified in the usual manner neon fill of about 1 I 4 atmospheric pressure, a voltage drop of approximately 58 volts, for a 10-Ämpere arc initially observed, which sank in about 40 minutes to about 12.5 volts.

Ein weiterer Vorteil der Benutzung von Anoden aus chemisch sehr aktiven Metallen besteht in der außerordentlich niedrigen Span- . nung, die für das Zünden des Lichtbogens erforderlich ist. Beispielsweise kann in Verbindung mit einer Kathode, deren Temperatur 25000C beträgt, ein 15-Ampere-LichtbogenAnother advantage of using anodes made of chemically very active metals is their extremely low chip resistance. voltage required to ignite the arc. For example, a 15 ampere arc can be used in conjunction with a cathode whose temperature is 2500 ° C.

mit einer Spannung von nur 14 Volt gezündet werden.can be ignited with a voltage of only 14 volts.

Es sei bemerkt, "daß die hier beschriebenen Mittel an sich bereits zur Herstellung eines hohen Vakuums bzw. zur Reinigung von Gasresten in Vakuumröhren bekannt sind. Auch ist bekannt, daß durch diese Reinigung j der Gasreste der Kathodenfall stark herabgemindert wird, z. B. in Argon bis auf 120 Volt (s. Rot t gar dt, Annalen der Physik, 4. Folge, Band 33, 1910, Seite 1185). Im vorliegenden Fall werden diese Mittel bei dem Gleichrichter nach dem Hauptpatent angewendet, dessen gesamter Spannungsabfall bereits bedeutend niedriger als der ebengenannte Kathodenfall von 120 Volt ist, und dieser Spannungsabfall noch weiter bedeutend erniedrigt, wodurch dieser Gleichrichter in besonders zweckmäßiger Weise weitergebildetIt should be noted "that the means described here are in themselves already used to produce a high vacuum or for cleaning gas residues in vacuum tubes are known. It is also known that j the gas residues of the cathode fall is greatly reduced, z. B. in argon up to 120 volts (see red t gar dt, annals of the Physics, 4th episode, volume 33, 1910, page 1185). In the present case, these means are applied to the rectifier according to the main patent, whose total voltage drop is already significantly lower than the aforementioned cathode drop of 120 volts, and this voltage drop is further significantly reduced, making this rectifier in trained in a particularly expedient manner

ao wird.ao will.

Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Gleichrichter, bestehend aus einem Entladungsgefäß mit Glühkathode nach Patent 440 044, dadurch gekennzeichnet, daß in anderweitig bekannter Weise in dem Gefäß eine geringe Menge eines Stoffes vorhanden ist, welcher auf die Gasfüllung chemisch nicht einwirkt, dagegen auf Verunreinigungen der letzteren einwirkt und mit ihnen Verbindungen von sehr niedrigem Dampfdruck bildet, z. B. Phosphorpentoxyd bei Stickstoffüllung oder Erdalkali und ähnliche Metalle bei Füllung mit einatomigen Gasen.1. Rectifier, consisting of a discharge vessel with hot cathode according to Patent 440 044, characterized in that in otherwise known manner in the vessel a small amount of one Substance is present which does not have any chemical effect on the gas filling, on the other hand acts on impurities of the latter and forms with them compounds of very low vapor pressure, e.g. B. Phosphorus pentoxide with nitrogen filling or alkaline earth and similar metals Filled with monatomic gases. 2. Gleichrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, -daß in anderweitig bekannter Weise die Anode selbst aus Calcium, Magnesium, Titan oder einem ähnlichen Metall besteht.2. Rectifier according to claim 1, characterized in that in otherwise As is known, the anode itself consists of calcium, magnesium, titanium or a similar metal. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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