DE635165C - Elektrisches Entladungsgefaess, insbesondere Gleichrichter fuer hohe Betriebsspannungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Entladungsgefäß, insbesondere auf einen Gleichrichter für hohe Betriebsspannungen, mit Glühkathode und einem Gas- oder Dampfinhalt von einem Druck in den Grenzen von einem Mikron und ι mm Quecksilber, wobei die kinetische Energie der Ionen bei normaler Spannung unterhalb der kinetischen Energie der Zerstäubungsspannung liegt.

Diese bekannten Entladungsgefäße haben gegenüber denen mit höheren Gasdrucken (1 mm bis ι cm HgS) den Vorteil, daß sie größere Leistungen, insbesondere auch bei hohen Spannungen zu führen vermögen, ohne daß die

'S Gefahr des Emissionsfähigwerdens der Anode und damit des Zusammenbrechens der Ventilwirkung oder Gleichrichterwirkung besteht, wie sie bei den Entladungsgefäßen mit höheren Gasdrucken beim Anlegen von hohen Spannungen unter Umständen vorhanden ist.

In den mit Gas oder Dampf gefüllten Entladungsgefäßen mit lichtbogenartiger Entladung, welche in dem obengenannten Druckbereich zwischen einem Mikron und einem Millimeter Quecksilbersäule arbeiten, tritt jedoch, sofern nicht besondere Maßnahmen getroffen sind, insbesondere bei hohen Leistungen wegen der großen freien Weglänge und der infolgedessen großen Geschwindigkeit der Ionen im Gas eine erhebliche Kathodenzerstörung auf, wodurch die Lebensdauer des Entladungsgefäßes stark verkürzt wird.

Um den zur Vermeidung dieser Kathodenzerstäubung erforderlichen niedrigen Spannungsabfall in derartigen Entladungsröhren auch bei größeren BelastungsstrÖmenundhoher Spannung zu gewährleisten, ist es notwendig, die Glühkathode so auszubilden, daß sie tatsächlich imstande ist, den maximalen Belastungsstrom als reinen Emissionsstrom zu liefern. Dazu muß die Kathode insbesondere aber auch dann imstande bleiben, wenn im Falle von Einschaltvorgängen oder vorübergehend auftretenden höheren Spannungsabfällen Ionen besonders großer Geschwindigkeit entstehen können, die durch ihr Bombardement leicht eine Zerstörung der Kathode herbeiführen.

Es genügt nun nicht allein, daß die Kathode eine große Emissionsfläche besitzt, um den erforderlichen Elektronenstrom zu liefern, sondern die aktive Schicht muß auch so stabil sein, daß sie auch beim vorübergehenden Auftreten sehr schneller Ionen diesen ohne weiteres standhalten kann und insbesondere keine punktf örmigen Er-

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hitzungen entstehen läßt, wie sie bei drahtförmigen Kathoden, bei denen die emittierende Schicht meist unter Verwendung einer besonderen Zwischenschicht, unmittelbar auf dem Heizdraht aufliegt, auftreten. Um diese Ä förmigen Erhitzungen, auf welche sich die |f ladung stets konzentriert und die infolgedessen· sehr bald zur Zerstörung der Kathode führen, weitestgehend auszuschalten, muß ein guter ίο Wärmeausgleich der Kathode vorhanden sein. Gegenstand der Erfindung ist nun eine Kathode für die eingangs erwähnten Entladungsgefäße, die einen hohen Emissionsstrom besitzt und dabei so ausgebildet ist, daß eine Zerstörung durch Zerstäubung oder auch punktförmige Erhitzungen weitgehend vermieden wird, so daß die Lebensdauer der Kathode außerordentlich groß ist.

Gemäß der Erfindung besteht die mit aktiver Schicht, vorzugsweise Erdalkalioxyd, überzogene, indirekt beheizte Glühkathode aus einem Metallrohr, welches mit die emittierende Fläche vergrößernden, eine Mehrzahl von Hohlräumen bildenden metallischen Ansätzen versehen ist. Vorzugsweise werden die metallischen Ansätze als mittels Flanschen an dem Metallrohr befestigten Scheiben ausgebildet, die sich senkrecht zur Achse des Metallrohres erstrecken. Die metallischen Ansätze sind ebenfalls mit aktiver. Schicht überzogen. Durch die massive, gut wärmeleitende Metallunterlage wird eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Wärme gewährleistet. Durch die Ausbildung der Hohlräume wird erreicht, daß die gesamte emittierende Fläche der Kathode auf möglichst kleinen Raum beschränkt wird, wobei sich die Innen- und die Außenflächen dieser Hohlräume an der Emission beteiligen können. Die Zusammendrängung der emittierenden Fläche auf einen kleinen Raum ist zur Sicherstellung eines guten Wärmeausgleichs ebenfalls von großer Bedeutung.

Die Verwendung von Hohlräumen hat weiterhin den Vorteil, daß das Material der emittierenden Schicht, wenn es trotz Verhütung der Zerstäubung doch noch abdampfen sollte, im wesentlichen innerhalb des Hohlraumes verbleibt und nicht auf die Anode gelangen kann. Im allgemeinen wird sich das von einer Fläche abdampfende Material auf der gegenüberliegenden Fläche des Hohlraumes wieder niederschlagen. Rückzündungen werden dadurch wirkungsvoll vermieden. Die erfindungsgemäße Katho'de eignet sich auch deshalb, von ihrer Fähigkeit, einen sehr großen gleichmäßig über die ganze Kathode verteilten Emissionsstrom zu liefern, abgesehen, gerade für besonders hohe Spannungen bei hohen Leistungen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Abbildungen der Zeichnung dargestellt. In Abb. ι bedeutet 4 die metallische Wandung eines Gleichrichtergefäßes für hohe Leistungen.

Die Anoden Γ und 2 bestehen vorzugsweise aus Graphit oder einem geeigneten Metall. 3 ist die Großflächenglühkathode, die in Abb. 2 nochmals „,gesondert gezeichnet ist. 5 Sj Das Entladungsgefäß besitzt eine Füllung ent- ^der aus einem Edelgas, wie Neon oder Argon, Vorzugsweise jedoch aus Quecksilberdampf von e'inem Druck, der im wesentlichen unterhalb ι mm HgS bleibt. In vielen Fällen wird es auch zweckmäßig sein, Natrium oder Kalium als ver- „ dampfbare Substanz in das Gefäß einzubringen. Die Metalldämpfe weisen den Vorteil eines sehr niedrigen Spannungsabfalles auf.

Die indirekt geheizte Kathode besteht aus einem Metallrohr 6 mit unter Verwendung von Flanschen angesetzten Ringscheiben 7. Die Scheiben erstrecken sich zweckmäßig senkrecht zur Rohrachse. Das Rohr 6, in welchem die aus Wolfram bestehende Heizspirale 5 angeordnet ist, ist allseitig geschlossen, wodurch die durch das Ansetzen der Entladung an dem Heizkörper bedingte" Zerstäubung des Wolframdrahtes vermieden ist.

Die Kathode kann in dem Metallgehäuse durch glasige Einschmelzstücke 8 und 9 befestigt werden, wobei der Heizstrom der Kathode mittels eines Leiters 10 durch die Hülse 11 hindurchgeführt wird. Die Heizspirale 5 ist mit der Kathode durch den Rohrteil 12 elektrisch und mechanisch verbunden. Das Rohr 6 dient in diesem Fall gleichzeitig als Rückleitung für den Heizstrom.

Das Rohr 6 und die Ansätze 7 bestehen aus einem sehr gut wärmeleitenden Metall, beispielsweise aus Nickel, und sind vollkommen mit aktivem Stoff, vorzugsweise Erdalkalioxyden, überzogen. Der Oxydüberzug wird sehr gleichmäßig und fest aufgebracht, so daß keine Gefahr besteht, daß einzelne zu schnelle Ionen das Oxyd allmählich abbröckeln können. Die gleichmäßige Wärmeverteüung, die durch die Ausbildung der Kathode gemäß der Erfindung gewährleistet wird, verhindert auch, daß irgendwo punktförmige Erhitzungen entstehen können, die zur Ausbildung eines Kathodenfleckes Anlaß geben könnten. Die lichtbogenartige Entladung wird sich vielmehr stets gleichmäßig über die gesamte Oberfläche der Kathode verteilen.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Elektrisches Entladungsgefäß, insbesondere Gleichrichter für hohe Betriebsspannungen, mit Glühkathode und einem Gas- oder Dampfinhalt von einem Druck in den Grenzen von einem Mikron und einem Millimeter Quecksilber, wobei die kinetische Energie der Ionen bei normaler Spannung unterhalb der kinetischen Energie der Zerstäubungsspannung liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die mit aktiver Schicht, vorzugsweise Erdalkalioxyd, überzogene, in-

   direkt beheizte Glühkathode ein Metallrohr ist, welches mit die emittierende Fläche vergrößernden, eine Mehrzahl von Hohlräumen bildenden metallischen Ansätzen versehen ist.
2. 2. Elektrisches Entladungsgefäß nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Ansätze als mittels Flanschen an dem Metallrohr befestigte Scheiben ausgebildet sind, die sich senkrecht zur Achse des Metallrohres erstrecken.
3. 3. Elektrisches Entladungsgefäß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das die zweckmäßig aus Wolfram bestehende Heizspirale enthaltende Metallrohr allseitig geschlossen ist, wodurch ein Ansetzen der Entladung an dem Heizkörper vermieden ist.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen

   RERUN'. GEDIUCKT IN DKR