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Quecksilberschaltröhre Es sind Quecksilberschaltröhren mit biegsamen
Außenleitungen und von der Stirnwand der Röhre umpreßten Einführungsdrähten bekannt.
Bei solchen Röhren macht es Schwierigkeiten, die Verbindungsstellen der Einführungsdrähte
mit den biegsamen Außenleitungen so herzustellen, daß sie den auftretenden erheblichen
Beanspruchungen gewachsen sind und unerwünschte Unterbrechungen und Beschädigungen
nicht mehr auftreten können.
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Dies ist der Zweck der Erfindung, der dadurch erreicht wird, daß die
Röhre mit einem herausragenden Stumpf versehen wird, gegen den sich ein Füllröhrchen
anlegt, das in die Stirnwand der Röhre mit eingepreßt ist und in bei Schaltröhren
an sich bekannter Weise zwischen den Einführungsdrähten verläuft. Die Verbindungsstellen
der Einführungsdrähtg und der biegsamen Außenleitungen werden durch ein Schutzmittel,
z. B. eine Manschette oder eine plastische Masse, festgehalten, das die Außenleitungen,
die Einführungsdrähte und dieRöhrenstirnwand umfaßt.
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Gemäß weiterer Erfindung sind auf der Röhrenstirnwand Rippen eingepreßt,
in die je ein Einführungsdraht eingebettet ist, während die Außenleitungen zurückgebogen
und in den Vertiefungen zwischen den Rippen durch die Manschette festgehalten werden.
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Die Außenleitungen, die an den Verbindungsstellen mit den Einführungsdrähten
in einer Linie mit diesen liegen, können hinter diesen Verbindungsstellen seitlich
abgebogen sein, während die Abbiegungen ebenso wie die Verbindungsstellen innerhalb
der plastischen Masse liegen.
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Es ist neu und wesentlich für die Erfindung, daß sowohl die Einführungsdrähte
als auch das Füllröhrchen, d. h. mit anderen Worten alle in das Röhreninnere eintretenden
Organe, von der einen Abschlußwand der Röhre, durch die sie treten, ringsherum umpreßt
sind, derart, daß sie unter Fortfall besonderer Sockel nur in dieser Abschlußwand
eingebettet sind. Hierdurch wird der Aufbau und damit auch die Herstellung solcher
Röhren ganz erheblich vereinfacht. Dies ist aber bei der Herstellung der Quecksilberschaltröhren
als Massenartikel auf maschinenmäßigem Wege von sehr großer Bedeutung, da ihre Erzeugung
wesentlich erleichtert wird.
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Durch die Erfindung wird ferner erreicht, daß eine zusätzliche Abstützung
der herausragenden Einführungsdrahtenden so erfolgt, daß die Gesamtanordnung als
solche einen auf diese Drähte übertragenen seitlichen Zug aushalten kann, der sonst
die Stirnwand der Schaltröhre zerbrechen -würde. Des -weiteren wird eine zusätzliche
Verstärkung oder Stütze für die biegsamen Außenleitungen an einer Stelle geschaffen,
an der sie mit den Einführungsdrähten verbunden ist, so daß dadurch die gesamte
Apparatur sowohl einem in beliebiger Richtung auf die biegsamen Leitungen wirkenden
Zug als auch ein scharfes Umbiegen der letzteren auszuhalten vermag,
durch
die ihre Verbindung mit den Einführungsdrähten sonst gebrochen oder zumindest gelockert
würde. Diese Zugbeanspruchungen können beim Betrieb der Schaltröhre und beim Anschluß
der freien Enden der Außenleitungen sehr leicht eintreten.
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In den Zeichnungen ist der Gegenstand der Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen
.dargestellt.
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Abb. i zeigt die Schaltröhre in waagerechtem Schnitt, wie sie nebst
ihrem Füllröhrchen von der Stütze für die Einführungsdrähte getragen wird, vor ihrer
Erwärmung.
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Abb. 2 ist ein der Abb. i entsprechender Schnitt durch die Schaltröhre
nach der Erwärmung ihres offenen Endes und nach der Zusammenpressung der Seitenwandungen
zum Abschluß dieses Endes.
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Abb. 3 ist eine der Abb. 2 entsprechende Ansicht, bei der jedoch das
Füllröhrchen bereits abgeschlagen und sein Stumpf zugeschmolzen ist.
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Abb. q. entspricht Abb. 3, wobei jedoch die eingeschmolzenen Einführungsdrähte
an die Außenleitungen angeschlossen sind.
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Abb. 5 ist eine Seitenansicht der Abb. q.. Abb.6 ist ein waagerechter
Schnitt einer anderen Ausführungsform.
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Abb. 7 ist eine Endansicht einer weiteren Ausführungsform mit abgeändertem
Anschluß der Außenleitungen.
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Abb.8 ist ein waagerechter Schnitt durch die Schaltröhre nach Abb.
7.
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Abb.9 ist eine der Abb. 7 entsprechende Endansicht einer weiteren
Ausführungsform. Abb. io ist ein waagerechter Schnitt durch die Schaltröhre nach
Abb. 9.
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Abb. i i ist eine Draufsicht auf die Schaltröhre nach Abb. io.
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Abb. 12 ist ein waagerechter Schnitt in Richtung der Linie 12-i2 der
Abb. 13 einer weiteren Ausführungsform.
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Abb. 13 und 1¢ ist eine End- und eine Seitenansicht der Schaltröhre
nach Abb. 12. Abb. i 5 ist eine der Abb. 13 entsprechende Darstellung, die den Anschluß
der Außenleitungen zeigt.
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Abb. 16 ist eine Seitenansicht der Abb. 15. Abb. 17 ist eine Seitenansicht
einer anderen Ausführungsform.
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Abb. 18 ist eine Draufsicht auf die Abb. i 7, bei der die Außenleitungen
angeschlossen sind und die Teile der Rohrwandungen weggebrochen sind, um das Innere
zu zeigen.
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Abb. i9 ist eine Endansicht der Abb. 18. Abb. 20 ist eine Endansicht
einer weiteren Ausführungsform.
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Abb. 21 ist eine Seitenansicht der Abb. 20. Abb. 22 ist eine Endansicht
einer weiteren Ausführungsform.
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Abb. 23 ist eine Seitenansicht der Abb. 22. Gemäß der Erfindung wird
eine Birne i verwendet, die in einer Form erblasen worden ist. Sie besitzt zylindrische
Seitenwände und einen rechtwinklig verlaufenden Abschluß, wie aus der Birne in Abb.
i zu entnehmen ist. Auf diese Weise bleiben die Abmessungen bei den verschiedenen
Birnen stets die gleichen. Die Elektroden?- bestehen aus einem nicht amalgamierenden
Metall und sind zweckmäßigerweise mit den Einführungsdrähten 3 verschmolzen. Diese
sind derartig ausgebildet, daß sie in bekannter Weise zusammen mit den Wandungen
des Birnenkörpers einen dichten Abschluß darstellen. Die Birne i wird bei ihrer
Verarbeitung von beweglichen Klammern i" erfaßt, während die Drähte 3 in geeigneter
Lage auf einem feststehenden Block lb der Vorrichtung zurechtgelegt werden. Die
Vorrichtung ist zur Beheizung der Birnenwände an deren offenen Ende eingerichtet.
Sobald dort ein plastischer Zustand erreicht ist, werden sie um die eingelegten
Drähte herum zusammengepreßt und bilden dabei einen flachen Endabschluß (Abb. z
und q.). Die Vorrichtung ist soweit in der Glasbearbeitungstechnik bekannt und wird
daher nicht näher beschrieben.
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Die Erfindung besteht weiter darin, daß ein dünnes Füllröhrchen 5
aus Glas für die Birne i zur Verwendung gelangt. Dieses Röhrchen wird so im Block
lb gehalten, daß es parallel zu und zwischen den Drähten 3 liegt; dabei erstreckt
es sich mit seinem einen Ende über die Blockoberfläche so weit hinaus, daß es mit
dem Innern der Birne i in Verbindung treten kann, nachdem deren plastisches offenes
Ende um die Drähte 3 und das herausragende Röhrchen herumgepreßt worden ist. Um
zu vermeiden, daß die erwärmten plastischen Bestandteile des Birnenkörpers etwa
das Füllröhrchen 5 verstopfen, wenn sie erstarren, so wird ein Draht 6 in der aus
Abb. i ersichtlichen Weise während des Zusammenpressens des Birnenendes in das Röhrchen
eingesteckt. Im Bedarfsfalle kann statt des Drahtes ein weiteres Röhrchen genommen
werden. In diesem Falle kann dann durch dieses zweite Röhrchen Luft eingeblasen
werden, um die Birne nach erfolgter Pressung fertig zu formen; das Einblasen von
Luft kann auch durch das Loch geschehen, das nach der Entfernung des massiven Drahtes
entsteht. Die zugeschmolzene Birne wird hierauf von der Vorrichtung abgenommen (Abb.
2), die Luft aus ihrem Innern entfernt und so viel Ouecksilber und träge Gase eingelassen,
wie erforderlich erscheint. Dies geschieht durch das Füllröhrchen 5, das hierauf
abgeschlagen wird. Das stehenbleibende Ende wird bei 7 unmittelbar oberhalb des
Birnenverschlusses 4 zugeschmolzen.
Hierauf werden zweckmäßigerweise
aus geflochtenen Litzen hergestellte Außenleitungen 8, die in üblicher Weise isoliert
sind, über die aus der Birne herausstehenden Enden der Einführungsdrähte 3 geschoben
(Abb.4). Cber jede der Leitungen 8 wird sodann eine Manschette 8' aus Isoliermaterial
gestreift, bis sie in Berührung mit dem Glasabschluß ,I der Birne kommt. Die Manschetten
sind gerade so weit bemessen, daß sie über die Leitungen 8 ohne Spielpassen, und
befestigen dadurch deren Verbindungen mit den Drähten 3. jedoch kann an dieser Stelle
eine andersartige Verbindung bekannter Ausführung verwendet werden. Hierauf wird
eine zweite Isoliermanschette 9 über die äußeren Enden der bereits durch die Manschetten
8' bedeckten Verbindungen geschoben; diese Manschette umfaßt auch die Außenseite
des Verschlusses 4. der Birne. Die Einführungsdrähte 3 und der Stumpf des Füllröhrchens
liegen so zueinander, daß die isolierten Enden der Leitungen 8 gegen diesen Stumpf
7 anliegen. Wird nun die Manschette 9 aufgestreift, so werden die Verbindungen zwischen
den Drähten 3 und 8 durch die Manschette gehalten und versteift, derart, daß die
Zugkräfte, welche die Drähte 8 gegen die Drähte 3 abzubiegen suchen, von der Manschette
9 aufgenommen werden und die Verbindung zwischen beiden Drähten nicht gefährden.
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Die oben beschriebene Ausführungsform zum Stützen und Versteifen der
genannten Drahtverbindungen ist zwar besonders zweckmäßig, jedoch kann das gleiche
Ergebnis, bei dem die Verbindungen gegen den Stumpf 7 angelegt werden, auch im Sinne
der Erfindung auf andere Art und Weise erreicht werden.
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Ausführungsbeispiele davon sind in Abb. 6 bis i i dargestellt.
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In Abb. 6 verlaufen die Außenleitungen 8 in der Verlängerung der Einführungsdrähte
3, während sie in Abb. 7 rechtwinklig zur Ebene dieser Drähte 3 abgebogen sind und
parallel miteinander verlaufen. In der Abb. 9 dagegen gehen die Drähte 8 in einander
entgegengesetzten Richtungen auseinander und liegen in der Ebene der Drähte 3.
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Die isolierende Manschette 9 gibt zwar eine befriedigende Stütze für
die Drahtverbindungen, jedoch ist sie bei einem Leitungsverlauf, wie in den Abb.
7 und 8 dargestellt, schwierig anzubringen. In diesem Falle wird eine plastische
Substanz io aus nicht leitendem Material um die in Frage kommenden Drahtverbindungen
und zwischen sie gebracht sowie zwischen das Füllröhrchen und den Abschluß d. der
Birne.
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Diese Masse wird im Laufe der Zeit hart und trägt sodann die Verbindungen.
Als Material für diesen Zweck kommt Siegellack, Bakelit oder ein anderes nicht leitendes
Bindemittel in Frage. Es ist hervorzuheben, daß das Bindemittel nicht nur die Enden
der Leitungen 8 und den Stumpf 7 umgeben sollen, vielmehr ist es wünschenswert,
daß es auch den Abschluß ,4 der Birne umhüllt und die Spitze des Stumpfes 7 völlig
abdeckt, wie aus den Abb. 8, i o und i i zu entnehmen ist.
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Bei den bisher verwendeten Schaltröhren wurde selbst nach der Einführung
der Elektroden erst das Füllröhrchen zum Einbringen von Quecksilber und trägen Gasen
ausgezogen. Wenn dieses Röhrchen nach der Füllung abgeschlagen wurde, so blieb immer
noch ein Stumpf stehen, der eine Stelle von sehr geringem Widerstand darstellte.
Infolgedessen .erfolgten dort sehr leicht Brüche, und dadurch wurden die Schaltröhren
unbrauchbar.
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Bei den in den Abb. 12 bis 16 dargestellten Ausführungsformen der
Erfindung ist eine Glasbirne i vorhanden. Diese ist mit ihrem offenen Ende über
die Einführungsdrähte 2b und 3 sowie über das Füllröhrchen 7 geschoben worden. Nach
der Erwärmung der Birnenwände sind diese zusammengepreßt worden, um in der oben
beschriebenen Weise die Drähte 2b und 3 und das Röhrchen 7 einzuschmelzen.
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In diesem Ausführungsbeispiel sind die Drähte paarweise angeordnet.
Die beiden das obere Paar bildenden Drähte 2b liegen parallel zueinander und sind
in das massive zusammengepreßte Endeq. der Birne parallel und oberhalb zu deren
Längsachse eingeführt. Kurz hinter dem Birnenabschluß q. sind sie innerhalb der
Röhre aufeinander zu gebogen und verlaufen sodann abwärts, um in einen Napf i i
aus Isoliermaterial einzutauchen. Das untere Paar 3 der Drähte verläuft ebenfalls
parallel zueinander und zur Längsachse der Birne, liegt jedoch unterhalb derselben.
Kurz hinter dem Birnenabschluß sind die beiden Drähte 3 innerhalb der Röhre zu einer
Schlinge geformt, die den Napf trägt, und zwar in einer etwas geneigten Lage, derart,
daß seine Öffnung schräg abwärts gegen das gegenüberliegende Birnenende gerichtet
ist. Die beiden Drähte 3 erstrecken sich hierauf parallel zur Unterseite der Birne
bis zu einem Punkt, der unterhalb ihres senkrechten Längsmittelpunktes liegt.
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Wenn im vorstehenden von Einführungsdrähten 2, und 3 schlechthin
die Rede gewesen ist, so bezieht sich dieser Ausdruck selbstverständlich auch auf
die übliche Konstruktion von Einführungsdrähten mit Elektroden.
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Eine Besonderheit der Erfindung, wie sie in Abb. i2 bis 16 dargestellt
ist, besteht in
der Ausbildung des Birnenverschlusses. Das Füllröhrchen
7 ist so angeordnet, daß es den Birnenabschluß in Richtung seiner Mittellinie .durchsetzt;
.die Ebenen des oberen wie auch unteren Paares derEinführungsdrähte 2b bzw. 3 liegen
parallel zueinander zu der erwähnten Mittellinie der Birne. Wie aus Abb.
13 hervorgeht, haben sämtliche Einführungsdrähte gleiche Entfernung von dieser
Mittellinie. Wie bereits erwähnt, wird das anfangs offene Ende der Birne erwärmt,
bis es plastisch wird, und dann um die Einführungsdrähte und das Füllröhrchen herumgepreßt.
Im vorliegenden Falle werden die plastischen Teile des offenen Birnenendes zur Form
eines Kreuzes zusammengepreßt, wie aus Abb. 13 hervorgeht. Infolgedessen bilden
die rechtwinklig und Bleichweit zueinander liegenden Rippen 13 Einbettungen für
das Füllröhrchen und je einen Einführungsdraht. Dergestalt sind diese Teile in der
gleichen Weise in die Birne eingeschmolzen wie vorher; nur ist das Füllröhrchen
in der Mitte des Verschlusses der Birne eingeschmolzen, während jeder Einführungsdraht
von einer radialen Rippe 13 umgeben ist. Zwischen je zwei Rippen 13 befindet sich
jedesmal eine rechtwinkelförmige Einbuchtung 12. Wie aus Abb. 14 hervorgeht, ist
jeder der Drähte 2b bzw. 3 etwas aus dem Abschluß der Birne herausgeführt, und das
abgeschlagene Ende des Füllröhrchens 7 ragt noch etwas weiter heraus als die Drahtenden.
Die Außenleitungen 8, welche ebenfalls wie oben aus geflochtener Litze bestehen
können, sind einzeln mit den Einführungsdrähten verbunden, indem jedesmal ein Draht
in ein Litzenende eingesteckt und mit ihm verlötet ist. Nachdem die Leitungen festgemacht
worden sind, werden sie über den Rippen 13 umgebogen. Die anschließenden Teile der
Zuleitungen 8 liegen somit innerhalb der rechtwinkelförmigen Einbuchtungen 12 neben
den Rippen (Abb, 15 und 16). Über den Birnenabschluß wird sodann eine Manschette
9" aus beliebigem Material gestreift, die die äußeren Enden der radialen Rippen
gerade berührt; sie hält sich entweder durch ihre eigene Spannung oder durch das
Bindemittel, das die Zuleitungen 8 befestigt (Abb. 15 und 16).
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Die Abb.17 bis 19 stellen eine Quecksilberschaltröhre mit drei Drähten
dar. Ein Paar der Einfiihrungsdrähte 2a verläuft in gleicher Weise wie die Drähte
2b der Abb. 12. Ein dritter, einzelner Draht 3" ist unterhalb der mittleren Längsebene
der Birne i eingeführt, hierauf nach oben gebogen, sobald er den Birnenabschluß
durchquert hat, und hierauf wieder abwärts gegen das gegenüberliegende Ende der
Birne geführt. Der Draht 3a ist so gewunden, daß er den Napf i i trägt, und
zwar derart, daß die obere Seite des Napfes schräg auf das gegenüberliegende Ende
der Birne zu gerichtet ist. Der Draht 3a ist hierauf weiter parallel zum Boden der
Birne bis nahe an ihr gegenüberliegendes Ende geführt, dann aufwärts gebogen und
um einen zweiten Napf i i" aus Isoliermaterial geschlungen, derart, daß dessen Oberseite
schräg abwärts gegen die gegenüberliegende Birnenseite verläuft. Hierauf ist der
Draht 3a wieder abwärts gebogen und verläuft parallel zum Boden der Birne zurück
zum ersten Napf i i, woselbst er an seinen vorderen 'Teil angeschlossen ist. Bei
dieser Ausführungsform wird das offene Ende der Birne i in plastischem Zustand um
das Füllröhrchen 7 gepreßt, um drei radiale Rippen 13a zu ergeben, die jede für
sich einen Einführungsdraht 2a bz-W- 3a aufnehmen. Einer der beiden oberen Drähte
2" ist innerhalb der Röhre rechtwinklig nach unten abgebogen, um in den Napf i i
einzutauchen, und der andere Draht2a ist so weit verlängert, daß er oberhalb des
zweiten Napfes iia abwärts gebogen werden kann, um in diesen einzutauchen. Die Außenleitungen
8 sind mit den freien Enden der Drähte 2" bzw. 3" in der gleichen Weise, wie vorstehend
geschildert, verbunden.
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Die Abb. 2o und 21 zeigen die Anwendung der Erfindung auf eine' Schaltröhre
mit vier Zuführungsdrähten 16, 17, 18, ig, die parallel mit der Längsachse der Birne
deren Verschluß durchqueren. Wie aus Abb.2o hervorgeht, liegen sie jedoch in rechtwinklig
aufeinander stehenden Ebenen. Der unterste Draht 18 ist ungefähr bis zur Mitte der
Birne geführt. Der oberste Draht 16 erstreckt sich nahezu bis zum unteren Ende der
Birne und ist dort rechtwinklig bis zum Boden der Birne abgebogen. Die beiden Einführungsdrähte
17 und ig liegen in einer Ebene, die senkrecht auf der Ebene der Drähte 16 und 18
steht. jeder dieser beiden Drähte 17 und ig ragt in die Birne hinein und ist rechtwinklig
gegen den Boden abgebogen. Die Umkehrpunkte der Drähte sind so gewählt, daß, wie
aus Abb. 21 hervorgeht, die vier Endpunkte der Drähte gleich weit voneinander entfernt
sind.
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Die in den Abb.22 und 23 dargestellte Ausführungsform ähnelt der nach
den Abb.2o und 21, mit der Ausnahme, daB der unterste Einführungsdraht 18 in einer
erweiterten Elektrode 2o aufhört, die neben dem Birnenabschluß liegt. Die beiden
Drähte 17 und ig, die in einer auf der Ebene der Drähte 16 und 18 senkrechten Ebene
liegen, sind beide in ungefähr der gleichen Entfernung vom Birnenverschluß nach
unten abgebogen. Der oberste Einführungsdraht 16 ist ebenfalls mit einer erweiterten
Elektrode 2 i versehen
und ist ungefähr in der Mitte der Birne
nach unten geführt, dergestalt, daß die Enden der Einführungsdrähte 17 und i9 nahezu
gleich weit von den beiden Elektroden 2o und 21 entfernt sind (Abb.23). Die Außenleitungen
sind in der gleichen Weise, wie vorher beschrieben, mit den herausstehenden Teilen
der Einführungsdrähte verbunden; sie sind umgebogen und in der in den Abb. 15 und
16 dargestellten Weise von einer Manschette umgeben.
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Das Arbeiten solcher O_uecksilberschaltröhren ist bekannt. Aus Abb.
21 ergibt sich z. B., daß beim Kippen des Rohres die Quecksilbermenge 15
gegen den Birnenverschluß fließt und die untere Elektrode bzw. den untersten Einführungsdraht
18 bedeckt. Die anderen drei Drahtenden werden frei, so daß der Strom unterbrochen
wird. Wird die Röhre in entgegengesetztem Sinne umgelegt, so fließt das Quecksilber
nach der entgegengesetzten Seite der Birne, und die drei Stromkreise werden nacheinander
geschlossen, je nachdem das Quecksilber mit den Enden der verschiedenen Drähte 17,
19, 16 in Berührung kommt.
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Die Quecksilberschaltröhre nach der Erfindung bietet außer den obengenannten
noch den Vorteil, daß an Stelle von Glasröhren Glasbirnen verwendet werden können.
An Stelle von Glasröhren zur Erzeugung von Quecksilberschaltern, bei denen das Rohr
an beiden Enden abgeschlagen wird, ist die Verwendung von Birnen erstrebenswert,
da sie in Vorrichtungen erblasen werden können, die eine gleichmäßigere Formgebung
ermöglichen und weniger Material benötigen als bei der Herstellung aus Rohrlängen.
Bei den Schaltröhren der früheren Bauart war es auch notwendig, das Rohrende zu
einem Füllröhrchen auszuziehen, und zwar unter einer Verjüngung, die zusätzliche
Arbeitsgänge notwendig machte.
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Bei der Schaltröhre nach der Erfindung ist dagegen das einzige Glas,
das verwendet wird, die aus Blasvorrichtung kommende Birne und ein Stück von geradem
Glasrohr, das als Füllröhrchen dient. Falls notwendig, kann eine Perle in eine Elektrode
eingeschmolzen werden. Das ganze aus Elektroden, Füllröhrchen und Birne bestehende
Aggregat wird in einem Arbeitsgang zusammengefügt. Dadurch werden große Ersparnisse
bei der Herstellung erzielt, da zur Erzeugung der Schaltröhren selbsttätig wirkende
Einrichtungen verwendet werden können. Infolge der Konstruktion der einzelnen Teile
läßt sich auch eine Normung der Fabrikation leicht durchführen. Dieses war bisher
in dem Maße noch nicht möglich.