DE627553C

DE627553C - Rectifier tubes with arc discharge between one or more anodes and a glow cathode

Info

Publication number: DE627553C
Application number: DEN31474D
Authority: DE
Inventors: Johannes Gijsbertus Wil Mulder
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1931-01-26
Filing date: 1931-01-27
Publication date: 1936-03-18

Description

Gleichrichterröhre mit Bogenentladung zwischen einer oder mehreren Anoden und einer Glühkathode Die Erfindung betrifft eine Entladungsröhre mit einer oder mehreren Anoden und einer Glühkathode, zweckmäßig einer Oxydkathode als Elektronenquelle. Die Füllung der Entladungsröhre besteht ganz oder teilweise aus einem Dampf, z. B. Quecksilberdampf, oder aus einem Gemisch von Dämpfen, die aus im Kathodenraum befindlichen Substanzen entwickelt werden, mit oder ohne Zusatz eines -oder mehren: r Gase.Rectifier tube with arc discharge between one or more Anodes and a hot cathode The invention relates to a discharge tube with a or several anodes and a hot cathode, expediently an oxide cathode as the electron source. The filling of the discharge tube consists wholly or partly of a vapor, e.g. B. mercury vapor, or from a mixture of vapors emanating from the cathode compartment existing substances are developed, with or without the addition of one or more: r gases.

Entladungsröhren dieser Art werden in sehr vielen Fällen zum Gleichrichten von Wechselstrom benutzt, obgleich sie auch für andere Zwecke Verwendung finden.Discharge tubes of this type are used for rectification in very many cases used by alternating current, although they are also used for other purposes.

Die Erfindung bezweckt bei derartigen Entladungsröhren die schon für mehrere zehntausend Volt und Zehner von Amperen gebaut werden, die Lebensdauer der Glühkathode zu vergrößern, da diese besonders bei mit hohen Spannungen betriebenen Entladungsröhren dadurch erheblich abgekürzt wird, daß bei solchen Entladungsröhren, um unerwünschte Entladungen zu vermeiden, die Dampfspannung sehr niedrig gehalten werden muß, was die Zerstäubung der Kathode fördert.The invention aims at such discharge tubes already for tens of thousands of volts and tens of amps are built, the life of the Increase the size of the hot cathode, as this is particularly important when operated at high voltages Discharge tubes is considerably shortened by the fact that with such discharge tubes, in order to avoid undesired discharges, the vapor tension was kept very low must be, which promotes the sputtering of the cathode.

Die Entladungsröhre gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen Anode und Kathode bestehende Entladung durch einen oder mehrere Räume für den Dampf hindurchgeht, die durch Metallrohre kleinen Durchmessers, die gleichzeitig Wandabschnitte des Entladungsrohres bilden, mit ihnen verbunden sind und eine solche Weite besitzen, daß sich in ihnen der im Kothodenraumerzeugte Dampf kondensiert. Hierdurch wird erreicht, daß im Kathodenraum ein verhältnismäßig hoher Druck aufrechterhalten werden kann, der ein zu starkes Zerstäuben der Kathode verhindert, während der Druck im Anodenraum sehr niedrig ist, da der. Dampf vor dem Erreichen dieses Raums kondensiert wird. Obgleich bei den nachstehend beschriebenenAusführungsformennur von einer einzigen Anode die Rede ist, ist es klar, daß die gleichen Grundsätze angewendet werden können, wenn mehrere Anoden vorhanden sind.. Hierbei kann der Weg zu jeder Anode mit -.einem besonderen Kondensationsraum oder mit besonderen Kondensationsräumen versehen werden, oder :es können auch ein oder mehrere Kondensationsräume verwendet werden, die für alle Entladungsstrecken gemeinsam sind.The discharge tube according to the invention is characterized in that the discharge existing between anode and cathode through one or more Spaces for the steam to pass through, made by small diameter metal pipes, the at the same time form wall sections of the discharge tube, are connected to them and have such a width that the steam generated in the cothodal space is in them condensed. This ensures that a relatively high level in the cathode compartment Pressure can be maintained to prevent excessive sputtering of the cathode, while the pressure in the anode compartment is very low, since the. Steam before reaching this space is condensed. Although only in the embodiments described below When speaking of a single anode, it is clear that the same principles can be used when there are several anodes Way to each anode with a special condensation space or with a special one Condensation chambers can be provided, or: one or more condensation chambers can also be used can be used, which are common for all discharge paths.

Bei Entladungsröhren von der zum Steuern von schwachen Strömen mit Hilfe eines Steuergitters bestimmten Art zum Empfangen oder Verstärken von Signalen wurde. bisher schon zwischen Anode und Kathode Kondensation eines in der Entladungsröhre vorhandenen Dampfes angewendet, und zwar in dem Fall, in dem !eine gasförmige Kathode verwendet wurde. Hierbei werden die Elektronen für die Hauptentladung. einer in einem dämpfgefüllten Raum auftretenden Hilfsentladung entzogen. Die Kondensation _ soll in diesem Fall lonisatian in dem Raum, in dem das Steuergitter enthalten ist, ganz verhindern, da sonst die Steuerung ummöglich wird.In the case of discharge tubes, it is also used to control weak currents A certain type of control grid is used to receive or amplify signals became. So far there has been condensation in the discharge tube between anode and cathode existing Steam is applied in the case in which! A gaseous cathode was used. This is where the electrons are responsible for the main discharge. withdrawn from an auxiliary discharge occurring in a steam-filled room. The condensation _ should in this case be lonisatian in the room in which the control grid is contained is to be prevented completely, otherwise the control will be impossible.

Wie oben angegeben, ist gemäß. der Erfindung ein Kondensationsraum für den Metalldampf vorgesehen. Die Entladungsröhre besteht also abwechselnd aus engeren und weiteren Teilen. Es ist bekannt, daß infolge der Verengungen der Röhrenwandung die Zündung sehr erschwert wird. Diesem Übelstand ist dadurch abgeholfen, daß, wie schon angegeben, . die Wandung der Entladungsrehte einen oder mehrere enge Metalla`bschbitte enthält und der zwischen zwei aufeinanderfolgenden f.etallenien Wähdäbschnitten d;:r Entladungsröhre Hegende Raum so weit ausgebildet ist, daß sich in ihm der Dampf kondensiert. Obgleich bei den Entladungsröhren gemäß der Erfindung künstliche Kühlmittel für den Kondensationstauen wichtig seift können, sind diese bei der beschriebenen Ausführungsform überflüssig. Ferner empfuehlt es sich, die Entladungsröhre derart zu gestalten; daß der Verbindungsweg zwischen Kathode und Anode ein -oder mehrere Male zweckmäßig scharf abgebogen ist. Zu diesem Zweck kann die Entladungsröhre aus einere Kathodenraum und einem oder mehreren neben diesem ]@athodenraum angeordneten Kondensationsräumen bestehen; dabei ist oberlilb dies letzten Kondensationsraums ein Anodenraum vorgesehen, und die Räume sind aufeinanderfolgend durch Ansatzrohre für den Durchgang der Entladung verbunden. Wegen der Knicke in der Entladungsstrecke können schnelle positive Ionen aus dem Anodenraum schwer die Kathode erreichen, so d-aß die Gefahr des Zerstäubers des Glühdrahts infolge des Aufpralls von Ionen verringert ist. Außerdem Nverden fliese Ionen dadurch in ihrer Bewegung gebremst, daß der Druck in der Richtung der Kathode zunimmt. Das Knicken. der Entladungsstrecke ist weiter deshalb wichtig, 'weil die Druckverschiedenheit in den verschiedenen Abteilen erhöht wird, da die Dampfströmung ihre Richtung ändern muß.As stated above, according to. the invention a condensation space intended for metal vapor. So the discharge tube consists alternately of narrower and wider parts. It is known that as a result of the constrictions in the tube wall the ignition becomes very difficult. This problem is remedied by the fact that how already stated,. the wall of the discharge turned one or more narrow metal spaces and that between two consecutive f.etallenien Wähdäbschnitte d;: r Discharge tube Hegende space is formed so far that in it the steam condensed. Although the discharge tubes according to the invention are artificial coolants for the build-up of condensation, these are important for the described Embodiment superfluous. It is also advisable to use the discharge tube in this way to design; that the connection path between cathode and anode is one or more Times is appropriately turned sharply. For this purpose, the discharge tube can be turned off one cathode compartment and one or more next to this cathode compartment Condensation rooms exist; the last condensation space is above purple an anode space is provided, and the spaces are successive by extension pipes connected for the passage of discharge. Because of the kinks in the discharge path it is difficult for fast positive ions from the anode compartment to reach the cathode, so d-ate the danger of atomizing the filament as a result of the impact of ions is decreased. In addition, the movement of these ions is slowed down by this, that the pressure increases in the direction of the cathode. The buckling. the discharge path is also important because 'because the pressure difference in the various Compartment is increased because the steam flow must change direction.

Die Kondensationsiräurne und der Kathodenraum sind zweckmäßig nicht nur durch die Rühre . für die Entladung, sondern auch am unteren. Ende durch Rückstr omleitungen für das Kondensat aufieinanderfolgend verbunden. Diese Rückstromleitungen können vorteilhaft mit einem oder mehreren Böigen versehen werden, -damit das Zurückfli@eßeri des Kondensats, gebremst wird. Wenn das Zurückfließen nicht allmählich erfolgt, tritt jeweils in dem Augenblick, in dem ein Tropfen Kondensat zurückströmt, eine Erhöhung des Dampfdrucks auf.The condensation acid and the cathode compartment are not appropriate just by stirring. for discharge but also at the bottom. End by backstring lines for the condensate connected one after the other. These reverse current lines can advantageously be provided with one or more gusts, so that the Rückfli @ eßeri of the condensate, is braked. If the backflow is not gradual, occurs at the moment when a drop of condensate flows back, one Increase in vapor pressure.

Bei seiner anderen Ausführungsform sind der Kathodenraum, die Kondensationsräume und der Anodenraum übereinander angebracht. Hierbei sind eine .öder mehrere Kappen vorgesehen, die verhindern, daß das nach dem Kathodenraum zurückströmende Kondensat mit der Kathode in Berührung kommt.In its other embodiment, the cathode space is the condensation space and the anode compartment attached one above the other. Here are one or more caps provided that prevent the condensate flowing back to the cathode compartment comes into contact with the cathode.

Ferner sind zweckmäßig die Teile der Entladungsröhre, in denen das flüssige Kondensat enthalten ist, mit einer oder mehreren Verengungen oder Einbiegungen versehen. hierdurch wird ein höher Stand des FlüssigkeitsspIegels erreicht, .obgleich die insgesamt vorhandene Menge beschränkt bleibt.Furthermore, the parts of the discharge tube in which the liquid condensate is contained, with one or more constrictions or bends Mistake. This means that the liquid level is higher, even though the total amount available remains limited.

Die Erfindung ist in der Zeichnung an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert. läig, i zeigt eine Ausführungsform, bei welcher der Kathodenraum und der Kondensationsraum nebeneinander angeordnet sind. F%g.2 zeigt eine Entladungsröhre, bei der die verschiedenen Räume sich übereinander beß,udenf.The invention is shown in the drawing in a few exemplary embodiments explained in more detail. läig, i shows an embodiment in which the cathode compartment and the condensation space are arranged side by side. F% g.2 shows a discharge tube, in which the different rooms were on top of each other, udenf.

In Fig. 3 ist eine andere Ausführungsfarm einer derartigen Entladungsröhre dargestellt. In Fig. i ist im Kathodenraum i auf einem Fuß 2 eine Glühkathode 3 angeordnet. Die Kathode besteht aus einem Stückchen aufgerollten Drahtnetzes il, dessen aufeinanderfolgende Windungen Beinen gewissen Zwischenraum aufwdisen; die Windungen einer Heizspirale sind um den ganzen Körper herumgelegt. Der Körper ist innen und außen mit einem Stoff von großer Emissions£ähigkeit überzogien. Eine solche Kathode hat eine starke Emission.Fig. 3 shows another embodiment of such a discharge tube shown. In FIG. I there is a hot cathode 3 on a foot 2 in the cathode compartment i arranged. The cathode consists of a piece of rolled up wire mesh the successive turns of which have a certain space between the legs; the Coils of a heating coil are wrapped around the whole body. The body is inside and outside covered with a substance of great emissivity. Such Cathode has a strong emission.

Am Boden dies Kathodenraums befindet sich eine Menge Quecksilber 5. Der Kathodenraum steht durch ein Rohr b mit dem Kondensationsraum 7 in Verbindung. Das R-ohr ö besteht aus Chromeisen und ist zu beiden Seien am Glas der Entladungsröhre angeschmolz-en. Ferner stehen die Räume i und 7 durch die Röhrte 8 :nvteinander in Verbindung, so äaß sie ein kommunizierendes Gefäß für das Quecksilber bilden.There is a lot of mercury 5 at the bottom of this cathode compartment. The cathode space is connected to the condensation space 7 through a pipe b. The tube consists of chrome iron and is on both sides of the glass of the discharge tube melted-on. Furthermore, the rooms i and 7 are through the tube 8: nvt each other in connection, they form a communicating vessel for the mercury.

In entsprechender Weise steht der KondensatIonsraum y durch ein Chrvmeisenrohr 9 mit dem Anodenraum io in Verbindung. Die Anode i i ist beispielsweise auf eine Chromeisenplatte t 2 aufgesetzt, die ringsum am Glas der Röhre angeschmolzen ist und mit der die Stromzuführungsleitung verbunden wird.In a corresponding manner, the condensation space y is connected to the anode space io through a chrome-plated iron pipe 9. The anode i i is placed on a chrome iron plate t 2, for example, which is melted all around the glass of the tube and to which the power supply line is connected.

Infolge dies Vorhandenseins der Glühhode 3 in Kathiodenraum i ist die T emperatur dort und dementsprechend auch die Dampfspamiung des Quecksilbers - ziemlich hoch. .Der Quecksilberdampf, der sich vom Kathodenraum zum Anodenraum ifl bewegt. kondensiert sich jedoch im Raum;. Dieser Raum bleibt stets verhältnismäßig kühl. da er sich in großer Entfernung von der Glühkathode befindet und eine große Fläche hat, so daß ein Temperaturausgleich mit der Umgebung leicht erfolgen kann. Das kondensierte Quecksilber kann durch die Röhre 8 zum Kathodenraum zurückströmen. Ein U-förmig gebogener Teil i q. bremst die Bewegung, so daß schwingende Bewegungen der Flüssigkeit und damit bedingte Druckschwankungen vermieden werden. Im Anodenraum herrscht somit sein sehr niedriger Druck, so daß die Gefahr eines ilberschlags auf ein Mindestmaß gebracht wird.As a result of this, the incandescent electrode 3 is present in the cathode space i the temperature there and accordingly also the Steam spam of mercury - quite high. The mercury vapor emanating from the cathode compartment moved to the anode compartment ifl. however, condenses in space. This space remains always relatively cool. since it is at a great distance from the hot cathode is located and has a large area, so that a temperature equalization with the environment can be done easily. The condensed mercury can through the tube 8 to the cathode compartment flow back. A U-shaped bent part i q. brakes the movement so that swaying Movements of the liquid and the resulting pressure fluctuations are avoided. In the anode space there is thus its very low pressure, so that the risk of a rollover is kept to a minimum.

jeder der Räume i und 7 ist mit einer Einwölbung 13 versehen,. die einen Kern bildet. . Der Quecksilberstand ist infolgedessen hoch, und trotzdem ist die Gesamtmenge Quecksilber gering. Gleichzeitig wird im Raum i trotz der geringen Menge Quecksilber eine große Fläche der Erhitzung durch die Kathode 3 ausgesetzt. E ach of the rooms i and 7 is provided with a concavity 13 ,. which forms a core. . As a result, the mercury level is high, and yet the total amount of mercury is low. At the same time, despite the small amount of mercury, a large area is exposed to the heating by the cathode 3 in space i.

An die Rohre 6 und 9 kann eine geeignete Spannung angelegt werden, so daß die Zündspannung erheblich erniedrigt werden kann. Die zu diesem Zwecke geeignete Spannung liegt meistens zwischen derjenigen der Anode und derjenigen der Kathode. Diese Spannung kann z. B. einer besonderen Sekundärspule auf dem Heizstromtransformator entnommen werden.A suitable voltage can be applied to tubes 6 and 9, so that the ignition voltage can be lowered considerably. The one suitable for this purpose The voltage is mostly between that of the anode and that of the cathode. This voltage can e.g. B. a special secondary coil on the heating current transformer can be removed.

Ferner kann man durch Anlegen einer Gleichspannung zwischen Anode und Kathode und einer Wechselspannung an die Rohre 6 und 9 einen Gleichstrom in :einen Wechselstrom umwandeln.Furthermore, by applying a DC voltage between the anode and cathode and an alternating voltage to the tubes 6 and 9 a direct current in : convert an alternating current.

In Fig. a sind entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern wie in Fig. i bezeichnet. Der Hauptunterschied gegenüber der Ausführungsform nach Fig. i besteht darin, daß die Entladungsstrecke keinen Knick aufweist, sondern die verschiedenen Räume in einer Geraden übereinander angebracht sind. Wenn das im Kondensationsraum ; kondensierte Quecksilber beim Herabtröpfeln auf die Glühkathode gelangen würde, würde dies bald eine angreifende Einwirkung auf diese Kathode an den Stellen herbeiführen, an denen sich zufällig Quecksilber befindet. Das Chromeisenrohr 6 ist nun innen mit zwei ans dem gleichen Metall bestehenden, nach oben eng zulaufenden Rohren 15 und 16 versehen. Das im Raum 7 kondensierte Quecksilber gelangt nun in der Hauptsache zwischen das Rohr 15 und die Wand der Entladungsröhre und strömt von dort abwärts über die Wand des Rohres 6, um darauf über die Außenseite des Röhres 16 herabzutröpfeln. Das Rohr 16 bildet eine Kappe oberhalb der Glühkathode, so daß ein Abtriefen von Quecksilber auf die ICathode verhüttet wird.In Fig. A, corresponding parts are denoted by the same reference numerals as in Fig. I. The main difference compared to the embodiment according to FIG. I is that the discharge path has no kink, but the various spaces are arranged one above the other in a straight line. If that in the condensation room; condensed mercury would get onto the hot cathode as it drips down, this would soon have a corrosive effect on this cathode at the points where mercury happens to be. The chrome iron pipe 6 is now provided on the inside with two pipes 1 5 and 16 which are made of the same metal and taper upwards. The mercury condensed in space 7 now mainly reaches between the tube 15 and the wall of the discharge tube and from there flows downwards over the wall of the tube 6 in order to trickle down over the outside of the tube 16. The tube 16 forms a cap above the hot cathode, so that the dripping of mercury onto the cathode is smelted.

Die lxeschrieb,enen Rohre 15 und 16 haben unter Umständen den Nachteil, daß mit ihnen in Berührung kpmmende Quecksilbertropfen verdampfen, da die Rohre eine hohe Temperatur haben. Dies bewirkt plötzliche Druckerhöhungen. Um diesen Nachteil abzuschwächen, könnte man die Teile 15 und 16 z. B. aus Quarz herstellen. Eine andere Möglichkeit ist in Fig.3 dargestellt. Das kondensierte Quecksilber wird hier durch die Umlaufleitung-i7 zum Raum i zurückgeführt. Eine Kappe "i 8 kann bei einer solchen Bauart außerdem zum Schutz der Schweißstelle i9 gegen übermäßige Erhitzung wichtig sein. Ferner kann eine solche Kappe die Zündung noch verbessern. Ähnliche Dienste leistet auch die Kappe 16 in Fig. z.The lxeschrieb, enes tubes 1 5 and 1 6 may have the disadvantage that evaporate in contact with them kpmmende mercury drop, since the tubes have a high temperature. This causes sudden increases in pressure. To mitigate this disadvantage, you could use the parts 1 5 and 1 6 z. B. made of quartz. Another possibility is shown in Fig.3. The condensed mercury is returned to room i through circulation line-i7. A cap "i 8 may be important to protect the weld i9 against excessive heating in such a design as well. Furthermore, such a cap can improve the ignition moment. Similar services also makes the cap 1 6 in Fig. Z.

Verschiedene andere Ausführungsformen sind möglich, ohne daß von dem Grundgedanken der Erfindung abgegangen wird. 13eispielsweise brauchen die Kondensationsräume 7 nicht wie bei den dargestellten Ausführungsbeispielen einen Teil der Entladungsstrecke zu bilden, sondern sie können sich. auch in einiger Entfernung von ihr befinden und durch eine Röhre mit ihr in Verbindung stehen. Auch braucht diese Röhre nicht in die Mitte zwischen Anode und Kathode einzumünden, sondern die Mündung kann auch der Anode :oder der Kathode näher liegen.Various other embodiments are possible without this Basic idea of the invention is departed. For example, the condensation rooms need 7 not part of the discharge path, as in the illustrated exemplary embodiments to form but they can get up. also at some distance from her and communicate with it through a pipe. Also this tube does not need open in the middle between anode and cathode, but the mouth can also the anode: or closer to the cathode.

Außer einem Dampf können noch ein oder ihehrere Gase, zweckmäßig Edelgase, in der RÖhre vorhanden sein.In addition to a steam, one or more gases, expediently noble gases, be present in the tube.

Entladungsröhren nach der Erfindung werden z. B. für Spannungen , von i oo Kilovolt und für Entladungsströme von i Ampere ausgebildet, und die Lebensdauer kann einige Tausend Stunden betragen. Es können diese Werte jedoch wesentlich gesteigert werden.Discharge tubes according to the invention are z. B. for voltages, of i oo kilovolts and designed for discharge currents of i amperes, and the service life can be a few thousand hours. However, these values can be increased significantly will.

Claims

PATENT CLAIMS i. Rectifier tube with arc discharge between one or more anodes and a hot cathode, expediently an oxide cathode, as an electron source and .einer filling, which is wholly or partially composed of a vapor, e.g. B. mercury vapor, or a mixture of vapors that are generated in the cathode compartment, characterized; that, between the anode compartment and cathode compartment by metal tubes of small diameter, which at the same time form wall sections of the discharge tube, a space of such a width is provided that the vapor generated in the cathode compartment condenses in it. -a. Rectifier tube according to Claim i, characterized in that the connecting path between cathode and anode is bent one or more times. 3. Rectifier tube according to claim z, characterized in that the angles at which the connecting path between anode and cathode is bent are acute. q .. rectifier tube according to claim 2 or 3, characterized in that one. or more condensation spaces are arranged next to the cathode space and the anode space is provided above the last condensation space and that the individual spaces are successively connected by narrow metal pipes for the passage of the discharge are. 5. Rectifier tube according to one of claims i to q., Characterized gekennaeichnet that the condensation chambers and the cathode chamber are connected to each other not only by the tubes for the discharge, but also at the lower end by return lines for the condensate. 6. Rectifier tube according to claim i, in which the cathode compartment, the condensation compartments and the anode compartment are mounted one above the other, characterized by one or more caps which prevent the condensate flowing back to the cathode compartment from coming into contact with the cathode. 7. rectifier tube according to claim 5 or 6, characterized in that the return flow lines for the condensate are provided with one or more bends. B. rectifier tube according to one of the preceding claims, characterized in that the parts of the discharge tube in which the liquid condensate is contained are provided with a bulge.