DE647156C

DE647156C - Electric discharge vessel with artificially heated glow cathode and mercury vapor filling

Info

Publication number: DE647156C
Application number: DES117396D
Authority: DE
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1934-09-18
Filing date: 1935-03-06
Publication date: 1937-06-30
Also published as: US2027241A

Description

Bei metalldampfgefüllten elektrischen Entladungsgefäßen ist es notwendig, die Temperatur der kondensierten Metallmenge möglichst rasch auf die für den Betrieb geeignete Höhe zu bringen, damit nicht die Lichtbogenspannung mangels einer ausreichenden Metalldampfmenge zu hoch wird. In diesem Falle nämlich würde bei Verwendung von Oxydkathoden ein schädliches Bombardement derIn the case of electrical discharge vessels filled with metal vapor, it is necessary to measure the temperature the amount of condensed metal to that suitable for operation as quickly as possible To bring height so that the arc voltage does not become too high due to a lack of sufficient metal vapor. In this case namely, a harmful bombardment of the

xo Emissionsschicht durch die Metallionen entstehen. Während es also zu dem erwähnten Zweck erwünscht ist, die Temperatur möglichst rasch zu steigern, muß anderseits verhindert werden, daß die Temperatur der kondensierten Metallmenge während des Betriebes zu hoch wird, da der dadurch erzeugte höhere Dampfdruck Teile des Metalls auf die Anode niederschlagen und somit eine sehr günstige Voraussetzung für Rückzündungen schaffen kann.xo emission layer created by the metal ions. While it is therefore desirable for the purpose mentioned to increase the temperature as quickly as possible, it must be prevented on the other hand be that the temperature of the condensed amount of metal is too high during operation, since the generated thereby higher vapor pressure parts of the metal precipitate on the anode and thus a very can create favorable conditions for re-ignition.

Es sind Entladungsgefäße bekannt, bei welchen eine übermäßige Erhitzung der kondensierten Metalldampfmenge dadurch verhindert wird, daß Mittel vorgesehen sind, welche die von der Glühkathode und vom Lichtbogen herrührende Wärme nur in beschränktem Maße auf das flüssige Queck· süber gelangen lassen. Bei diesen Entladungsgefäßen dauert es aber verhältnismäßig lange, bis beim Aufheizen der Glühkathode der notwendige Quecksilberdampfdruck erreicht wird, was mit den bereits erwähnten Nachteilen verbunden ist.Discharge vessels are known in which excessive heating of the condensed The amount of metal vapor is prevented by providing means which the heat originating from the hot cathode and the arc only to a limited extent Allow the measure to reach the liquid mercury. With these discharge vessels, however, it takes a relatively long time until the required mercury vapor pressure is reached when the hot cathode is heated, which is associated with the disadvantages already mentioned.

Die Erfindung ist 'darauf gerichtet, die Mittel zur Abschirmung des Quecksilber-Vorrats so auszubilden, daß dieser wohl gegen unerwünschte Erwärmung durch den Lichtbogen geschützt ist, die Wärmestrahlung der Kathode aber direkt auf das Quecksilber gelangen kann. Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß im Strahlengange zwischen der künstlich beheizten Kathode und dem Quecksilber Schirme angeordnet werden, welche mit Öffnungen derart versehen sind, daß auf den Quecksilbervorrat praktisch von der gesamten in Richtung auf ihn gestrahlten Wärme nur ein bestimmter, zur schnellen Beheizung des Quecksilbervorrates beim Anheizen der Glühkathode ausreichender, während des normalen Betriebes der Röhre den Quecksilbervorrat jedoch nicht unzulässig erwärmender Teil der direkten Wärmestrahlung der Glühkathode gelangt. Es kann also einerseits im Betriebe keine Überhitzung der kondensierten Metalldampfmenge durch den Lichtbogen stattfinden, anderseits wird aberThe invention is directed to the means for shielding the mercury supply to be trained so that this probably against undesired heating by the arc is protected, but the thermal radiation of the cathode reaches the mercury directly can. This is achieved according to the invention in that in the beam path between the artificially heated cathode and the mercury screens are arranged, which are provided with openings in such a way that that on the mercury supply practically all radiated in the direction of him Heat only a certain one, for quick heating of the mercury supply when heating up the hot cathode sufficiently, but not inadmissibly heating the mercury supply during normal operation of the tube Part of the direct thermal radiation from the hot cathode arrives. So on the one hand it can No overheating of the condensed amount of metal vapor during operation by the Arcs take place, but on the other hand will

beim Aufheizen der Glühkathode der notwendige Quecksilberdampfdruck sehr schnell erreicht. When the hot cathode is heated, the required mercury vapor pressure is reached very quickly.

In der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar stellt Fig. ι einen Längsschnitt durch ein elektrisches Entladungsgefäß, Fig. 2 einen Querschnitt dar. In der Zeichnung ist mit io das Entladungsgefäß und mit 11 ίο dessen unterer Teil bezeichnet. In dem unteren Teil 11 befinden sich die Einschmelzungen 12 und 13 für die Einführungsdrähte. Am anderen Ende des Entladungsgefäßes ist die Anode 14 angeordnet mit ihrem Einführungsdraht 15, der durch Glas zu einer Kappe 16 geführt ist oder zu anderen Verbindungsmitteln der Anode mit dem Stromkreis. Zwischen der Anode und dem unteren Teil des Gefäßes befindet sich die Kathode 17. Sie ao zeigt einen gewundenen Draht 18 mit einer topfähnlichen Hülle 19. Dieser Draht ist vorzugsweise mit einer Oxydschicht bedeckt, z. B. Barium-, Strontiumoxyd oder ähnlichen dafür geeigneten Oxyden. Das eine Ende des Kathodendrahtes ist mit dem Einführungsdraht 20 verbunden, der durch die Einschmelzung 13 geführt ist. Das andere Ende des Drahtes ist mit der Hülle 19 verbunden, die ihrerseits mit dem Einführungsdraht 21 in Verbindung steht, der durch die Einschmelzung 12 geführt ist. Die Hülle 19 verhindert eine übermäßige Abstrahlung von der Kathode. Sie kann eine oder mehrere Wände neben einem Deckel 32 besitzen, der mit einem Ausschnitt für den Durchtritt der Elektronen versehen ist. Das Innere des Gefäßes ist während des Betriebes mit Quecksilberdampf gefüllt, der sich bei 22 im unteren Teil 11 des Entladungsgefäßes kondensiert. Die Menge des Kondensats 22 wird größer, wenn das Entladungsgefäß nicht in Betrieb ist und nimmt ab, sobald das Entladungsgefäß in Betrieb gesetzt worden ist. Wie bereits erwähnt, ist es erwünscht, einen genügenden Dampfdruck des Metalls unmittelbar nach Inbetriebnahme des Entladungsgefäßes zu haben, ohne daß der Dampfdruck während des Betriebes zu hoch wird. Um das Entladungsgefäß möglichst rasch in Betrieb bringen zu können, ist eine Öffnung 23 von bestimmten Abmessungen im Boden der topfähnlichen Hülle 19, die den Draht 18 umgibt, vorgesehen. Außerdem werden ein oder mehrere Schirme 24 und 25 im unteren Teil des Entladungsgefäßes angebracht, wie in der Zeichnung dargestellt ist. Diese Schinne 24 und 25 können aus geeignetem Material, wie beispielsweise Nickel, bestehen und sind zweckmäßig an einem der Einführungsdrähte 20 oder 21 an den Stellen 26 und 27 durch Schweißen befestigt. Diese Schirme 24 und 25 haben Öffnungen 28 und 29, die sich senkrecht unter der Öffnung 23 befinden und die gleiche Ausdehnung haben. Zweckmäßig sind die Schirme 24 und 25 von den Wänden des Entladungsgefäßes etwas entfernt, damit das kondensierte Metall nicht auf den Metallschirmen liegenbleibt, sondern in den unteren Teil des Entladungsgefäßes tropfen kann.In the accompanying drawing, an embodiment of the invention is shown, namely, FIG. 1 shows a longitudinal section through an electrical discharge vessel, FIG. 2 represents a cross section. In the drawing, the discharge vessel is indicated with io and with 11 ίο denotes the lower part. The seals are located in the lower part 11 12 and 13 for the insertion wires. At the other end of the discharge vessel is the Anode 14 arranged with its lead-in wire 15, which passes through glass to a cap 16 or to other means of connecting the anode to the circuit. Between the anode and the lower part of the vessel is the cathode 17. You ao shows a coiled wire 18 with a pot-like sheath 19. This wire is preferred covered with an oxide layer, e.g. B. barium, strontium oxide or the like for it suitable oxides. One end of the cathode wire is connected to the insertion wire 20, which is passed through the seal 13. The other end of the wire is connected to the sheath 19, which in turn is connected to the insertion wire 21 is in connection, which is passed through the melt 12. The sheath 19 prevents excessive radiation from the cathode. You can have one or more walls in addition to a cover 32, which with a cutout is provided for the passage of the electrons. The inside of the vessel is filled with mercury vapor during operation, which is at 22 in the lower Part 11 of the discharge vessel condenses. The amount of condensate 22 becomes larger when the discharge vessel is not in operation and decreases as soon as the discharge vessel is in operation has been put into operation. As already mentioned, it is desirable to have a sufficient vapor pressure of the metal immediately to have after commissioning the discharge vessel without the vapor pressure becomes too high during operation. To put the discharge vessel into operation as quickly as possible to be able to bring, is an opening 23 of certain dimensions in the bottom of the pot-like Sheath 19 surrounding the wire 18 is provided. In addition, an or several screens 24 and 25 attached in the lower part of the discharge vessel, as in FIG Drawing is shown. This channel 24 and 25 can be made of suitable material, such as for example nickel, exist and are convenient on one of the lead-in wires 20 or 21 attached at points 26 and 27 by welding. These screens 24 and 25 have openings 28 and 29, which are located vertically below the opening 23 and the have the same extent. Appropriately, the screens 24 and 25 from the walls of the Discharge vessel slightly removed so that the condensed metal does not touch the metal screens remains, but can drip into the lower part of the discharge vessel.

Bei Inbetriebnahme des Entladungsgefäßes wird der Draht 18 heiß, und eine begrenzte Menge der Wärmestrahlung wird durch die Öffnungen 23, 28 und 29 direkt auf das flüssige Quecksilber am Boden des unteren Teiles gerichtet. Hierdurch wird es erhitzt, so daß sich ein für die Bildung des Lichtbogens zwischen der Kathode 17 und der Anode 14 genügender Metalldampfdruck im Entladungsgefäß befindet. Die Schirme 24 und 25 verhindern aber eine Wärmebestrahlung des kondensierten Metalls von den übrigen Teilen des Entladungsgefäßes vom Lichtbogen her und vermeiden dadurch eine übermäßige Temperatursteigerung der Metallmenge. Dadurch bleibt der Dampfdruck in einer erträglichen Grenze und verursacht keinen Metallniederschlag auf der Anode, der die Gefahr von Rückzündungen mit sich bringen würde.When the discharge vessel is put into operation, the wire 18 becomes hot, and a limited one The amount of heat radiation is transmitted through the openings 23, 28 and 29 directly to the liquid mercury directed at the bottom of the lower part. This heats it up, so that a for the formation of the arc between the cathode 17 and the Anode 14 is sufficient metal vapor pressure in the discharge vessel. The umbrellas 24 and 25 prevent heat radiation of the condensed metal from the remaining parts of the discharge vessel from Create an electric arc, thereby avoiding an excessive increase in the temperature of the amount of metal. As a result, the vapor pressure remains within a tolerable limit and does not cause metal deposits on the anode, the would bring the risk of re-ignition.

Die Erfindung ist auch anwendbar für Gefäße mit einem oder mehreren Gittern. So ist beispielsweise in der Zeichnung bei 30 ein Gitter dargestellt, das zwischen die Kathode und die Anode zur Steuerung des Entladungsstromes gebracht ist. Die Erfindung ist auch deshalb für gittergesteuerte Metalldampfgefäße geeignet, weil der aus einer überndäßigen Temperatur des Metalls folgende Metalldampfdruck die Steuereigenschaften eines gittergesteuerten Metalldampfgleichrichters ändert. Das kondensierte Metall ist übrigens auch gegen die Wärmestrahlung von jedem Gitter her abgeschirmt.The invention can also be used for vessels with one or more grids. So is shown for example in the drawing at 30, a grid between the cathode and the anode is brought to control the discharge current. The invention is therefore also suitable for grid-controlled metal steam vessels suitable because the result of an excessive temperature of the metal Metal vapor pressure the control properties of a grid controlled metal vapor rectifier changes. The condensed metal is also shielded from the thermal radiation from each grid.

Die Erfindung bezieht sich auch auf r; andere Kathodenkonstruktionen als die in der Zeichnung dargestellten. So kann beispielsweise die Kathode aus einer :Drahtwindung entweder in der gleichen Richtung, wie in der Zeichnung dargestellt, oder in einer dazu rechtwinkligen Anordnung bestehen. Die Erfindung umfaßt auch Anordnungen, die eine größere oder kleinere Anzahl der in der Zeichnung dargestellten Schutzschirme aufThe invention also relates to r; cathode constructions other than those shown in the drawing. For example, the cathode can consist of a wire winding either in the same direction as shown in the drawing, or in an arrangement at right angles thereto. The invention also includes arrangements which have a larger or smaller number of the protective screens shown in the drawing

weisen.point.

Claims

Patent claims:

i. Electrical discharge vessel with artificially heated hot cathode, mercury vapor filling and with means that die'von the hot cathode and the light iao heat generated by the arc only to a limited extent on the liquid mercury

silver supply arrive, let, characterized that the means consist of screens placed in the beam path between the "cathode and the mercury supply, which are provided with openings in such a way that on the mercury supply practically from the entire in the direction of only a certain amount of heat radiated from it, for the rapid heating of the mercury supply when the hot cathode is heated up, the supply of mercury is sufficient during normal operation of the tube but not impermissibly heating part of the direct thermal radiation from the hot cathode.

2. Electrical discharge vessel according to claim i, characterized in that the screens are made of metal and expediently on one of the electrode leads are attached.

1 sheet of drawings