DE479295C - Stromeinfuehrung in metallene Vakuumentladegefaesse, insbesondere in Quecksilberdampfgleichrichter - Google Patents

Description

Wenn bei einem metallenen Vakuumentladegefäß die Spannung zwischen Wandung und isoliert eingeführtem Stromleiter groß ist, so werden häufig Störungen beobachtet. Es entstehen Entladungen am Isoliermaterial. Diese können Kurzschlüsse und Undichtigkeiten zur Folge haben. Die Erscheinungen zeigen sich schon bei niedrigeren Spannungen, wenn der Gasdruck erhöht wird. Sie sind daher besonders störend, wo Gase oder Metalldämpfe am Stromdurchgange beteiligt sind, wie z. B. in Quecksilberdampfgleichrichtern.

Versuche zeigen, daß die gefährlichen Entladungen vorzugsweise von Stellen ausgehen, an denen das Isoliermaterial Leiterteile berührt. Solche Berührungsstellen treten immer auf. Sie lassen sich nicht vermeiden. Die vorliegende Erfindung zeigt, wie sie gegen Entladungen geschützt werden können.

ao Der Isolator trennt Leiterteile, welche unter verschiedener elektrischer Spannung, stehen. Über die Oberfläche des Isolators gibt es daher ein Spannungsgefälle. Dieses Spannungsgefälle wird an dem Teil der Oberfläche, der an das verdünnte Gas angrenzt, Entladungen zur Folge haben. Man kann nun dieses Spannungsgefälle auf eine Zone, deren Breite die mittlere freie Weglänge der Elektronen in dem verdünnten Gas größenordnungsweise nicht überschreitet, zusammendrängen. Dies läßt sich leicht in der Weise verwirklichen, daß die dem Gefäßinnern zugekehrte Seite des Isolators in geringem Abstand durch leitende Teile, z. B. Schirme oder Hülsen, überdeckt wird. Diese Schirme oder Hülsen haben zum Teil das Potential des Stromleiters, zum andern Teil das Potential des metallenen Gefäßes. Ohne sich gegenseitig zu berühren, stehen sich die leitenden Teile von verschiedener Spannung an der vorerwähnten schmalen Zone oder mehreren solchen Zonen gegenüber. Solche Anordnungen sind bekannt und können dazu dienen, Entladungen zu erschweren. Die Entladung wird nämlich auf diese Weise im Gasraum auf eine oder mehrere in Richtung der elektrischen Feldlinien schmale Zonen zusammengedrängt, so daß die Zusammenstöße der Ladungsteilchen mit den Teilchen des Gases selten werden. Die Entladespannung wird dann sehr hoch.

Diese bekannte Maßnahme allein genügt aber in vielen Fällen nicht, da es nicht allein auf die Vorgänge im Gas ankommt. Das Isoliermaterial . hat im allgemeinen eine sehr hohe Ionen- und Elektronenemission. Diese geladenen Teilchen beteiligen sich an der Entladung und können die Entladespannung bedeutend herabsetzen. Die Ionen- und Elektronenemission des Isohermaterials kann aber nur dann in

Erscheinung treten, wenn der Nachschub elektrischer Ladungen möglich ist. Wegen der schlechten elektrischen Leitfähigkeit ist das nur an solchen Stellen der Fall, wo der Isolator im Vakuum unmittelbar an leitende Teile angrenzt. Die Ionen oder Elektronen, welche die Isolatoroberfläche an denGasraum abgibt, können nämlich an derartigen Berührungspunkten aus den leitenden Teilen nachgeliefert werden. Aus ίο dieser Erkenntnis ergibt sich nun die den Gegenstand der Erfindung bildende Bauart für Stromeinführungen der vorerwähnten Art bei metallenen Vakuumentladegefäßen,insbesondere Quecksilberdampfgleichrichtern. Erfindungsgemaß sind nämlich die Zonen, auf welche das Spannungsgefälle konzentriert ist, um ein Vielfaches ihrer Breite von denjenigen Stellen wegverlegt, an denen das Isoliermaterial an Leiterteile angrenzt oder sie berührt. Trotz ihrer hohen Ionen- und Elektronenemission können die Isolierteile dann nicht beitragen zu einer Entladung in dem verdünnten Gas. In erster Linie wird man diese Maßnahmen anwenden auf den Isolator, der die dichte Einführung des Stromleiters bewerkstelligt. Seine Oberfläche, sofern sie an das verdünnte Gas angrenzt, soll in dieser Weise geschützt werden. Es können ferner Isolierkörper vorhanden sein, welche sich ganz im Vakuum befinden. Auch diese müssen in gleicher Weise geschützt werden, wenn die Stromeinführung höhere Spannungen aushalten soll.

Wenn es sich um sehr hohe Spannungen handelt, so kann es nötig werden, das Spannungsgefälle statt auf bloß eine auf mehrere schmale Zonen zu konzentrieren. Diese Zonen müssen unter sich Abstände haben, welche ein Vielfaches der Zonenbreite betragen, denn eine eventuelle Entladung in einer Zone soll die Entladespannung in den andern nicht beeinflussen. Auch müssen wieder alle diese Zonen von sämtlichen Berührungsstellen des Isoliermaterials mit Leiterteilen genügend weit entfernt sein. Die Entfernungen sollten mindestens ein Vielfaches der Zonenbreite betragen.

Die Abbildungen 1 und 2 zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung. In Abb. 1 ist G die metallene Wand des Vakuumentladegefäßes, E ist die Elektrode, L der stromzuführende Leiter, I der zylindrische Isolator. Seine Oberfläche, soweit sie dem Gefäßinnern zugekehrt ist, ist durch zwei metallene Fortsätzei*¹ und F₁ der Metallwandung einerseits und der Elektrode andererseits nahe überdeckt. Sie bilden also mit I einen schmalen Spalt UVS₁. Ein ähnlicher schmaler Spalt S besteht zwischen F und -F₁ selber. Da F mit der metallenen Wand und · F₁ mit der Elektrode in leitender Verbindung steht, wird das Spannungsgefälle zwischen G und E auf eine schmale Zone an der Isolatoroberfläche bei F konzentriert. Die Breite dieser Zone soll größenordnungsweise die mittlere Elektronenweglänge in dem verdünnten Gas nicht überschreiten. Die Zone bei V ist erfindungsgemäß um ein Vielfaches ihrer Breite wegverlegt von den im Vakuum befindlichen Berührungsstellen des Isolators mit Leiterteilen. Ferner ist durch diese Anordnung das Isoliermaterial gegen die Entladungen, welche normalerweise von der aktiven Oberfläche der Elektrode ausgehen, geschützt, denn Entladungsteilchen müssen durch den engen Spalt VS diffundieren, ehe sie an die Isolatoroberfläche gelangen können.

Abb. 2 zeigt eine ähnliche Anordnung wie Abb. i. Das Spannungsgefälle ist hier aber auf zwei schmale Zonen V und V₁ zusammengedrängt. Außer den FortsätzenFundF-L dient dazu noch der Ring R. Er wird durch den Isolator / getragen. V₁ und F₂ sind um ein Vielfaches ihrer Breite voneinander entfernt. Sie haben auch von den im Vakuum befindlichen Berührungsstellen X, X₁, X₂, X₃ zwischen Isolator und Metallteilen Abstände, welche vierfach größer sind als die Breite der Zonen.

Der Isolator J braucht nicht, wie in den Abb. ι und 2 dargestellt, zur Vakuumdichtung zu dienen. Er könnte auch ganz im Vakuum sein, und z.B. zur mechanischen Abstützung dienen.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Stromeinführung in metallene Vakuumentladegefäße, insbesondere in Quecksilberdampfgleichrichter, bei welcher das die Stromeinführung gefährdende Spannungsgefälle an den dem Gefäßinnern zugekehrten Oberflächen des Isoliermaterials auf eine oder mehrere Zonen zusammengedrängt ist, deren Breite in Richtung der elektrischen Feldlinien die mittlere freie Elektronenweglänge in dem verdünnten Gas oder Dampf größenordnungsweise nicht überschreitet, dadurch gekennzeichnet, daß diese Zonen um ein Vielfaches ihrer Breite von denjenigen Stellen wegverlegt sind, an denen das Isoliermaterial an Leiterteile angrenzt oder sie berührt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen