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Entladungsgefäß mit künstlich beheizbarer Glühkathode und einem dampfbildenden
Stoff Quecksilberdampfgleichrichter mit künstlich beheizbarer Glühkathode benötigen
vor Inbetriebnahme eine Anheizzeit, die dazu dient, durch Erwärmung des Bodenquecksilbers
mittels der Wärmestrahlung der Glühkathode,den zum Betreiben der Röhre notwendigen
Dampfdruck zu erzeugen. Die Anodenspannung darf erst dann eingeschaltet werden,
wenn der Dampfdruck so hoch geworden ist, daß die Entladung nur noch weniger als
22 Volt benötigt. Ist der Quecksilberdampfdruck zu gering, so erhält man höhere
Spannungsabfälle, die laut H u 11 dazu führen, daß. die Kathode durch die aufprallenden
Ionen zerstört wird.
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Die Röhre darf anderseits nicht so eng gebaut sein, daß im Betrieb
der Quecksilberdampfdruck durch zu starke Erwärmung der kältesten Stelle der Röhre
so hoch wird, daß Rückzündungen möglich werden. DerDampfdruck soll, solange die
Röhre in Betrieb ist, die dem Temperaturintervall von 15 bis 35° entsprechenden
Werte nicht über- bzw. unterschreiten.
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Somit ergeben sich für die Röhre als Konstruktionsmerkmal die folgenden
zwei sich teilweise widersprechenden Forderungen: das Bodenquecksilber einerseits
so weit von der Glühkathode entfernt zu halten, daß bei der größtmöglichen Erwärmung
der Röhre, z. B. im Sommer oder in eng geschlossenen. Anlagen, mit Sicherheit keine
Rückzündung durch zu hohen Dampfdruck auftreten kann, anderseits aber wiederum das
Bodenquecksilber so nahe bei der Kathode anzuordnen, daß die Anheizzeit der Röhre
einen für normale Betriebsverhältnisse zulässigen Zeitwert nicht überschreitet.
Da die erste Forderung die wichtigere ist, muß man derzeit mit ziemlich langen Anheizzeiten
vorlieb nehmen.
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Die Erfindung beseitigt diese Schwierig-]zeit.
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Erfindungsgemäß wird bei .einem Entladun,gsgefäß mit künstlich beheizbarer
Glühleathode und einem dampfbildenden Stoff, der durch die Wärmestrahlung .der Glühkathode
beheizt wird und in dessen Dampf die 'Entladung übergeht, an einer Stelle, die beim
Anheizen der Glühkathode durch die Wärmestrahlung der Glühkathode wesentlich schneller
erwärmt wird als die .den Vorrat an dampfbildendem Stoff betriebsmäßig aufweiseude
Stelle, eine Hilfsvorrichtung vorgesehen, die beire Anheizen der Glühkathode so
viel von dem dampfbildenden Stoff enthält, wie zur schnellen Bildung eines dem betriebsmäßig
herrschenden Dampfdruck entsprechenden Druckes in dem Entladungsraum der Röhre und
zur Aufrechterhaltung dieses Druckes bis zur hinreichenden Dampfbildung an der den
Vorrat an dampfbildendem Stoff betriebsmäßig aufweisenden Gefäßstelle notwendig
ist. Dieser
Forderung wird z. B. .ein kleines dornförmiges Röhrchen
,gerecht, das in der Nähe der Kathode in die Glaswand eingeschmolzen wird (Abb.
I, Ziffer 2). Infolge der Kathodennähe'-wird das Ansatzröhrchen schnell erwär Beim
Wegfall der Wärmequelle dagegen, a'' nach dem Abschalten der Röhre, wird der von:.
allen Seiten. mit Luft umgebene Dorn schnell abgekühlt.
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Der Erfindungsgedanke macht von dieser Tatsache Gebrauch, daß in Entladungsgefäßen
größerer Ausdehnung in Wirklichkeit nicht überall der Druck der kältesten Stelle
herrscht, sondern daß im Laufe von Um@destil-, lationen des Quecksilbers von einer,
wärmeren zur nächstkühleren Stelle vorübergehend lokal höhere Dampfdrücke auftreten
können.
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Verfolgen wir nun an Hand der Zeichnung die Vorgänge bei einem erfindungsgemäßen
mit dem Dürnfortsatz versehexien Rohr. Im Betriebszustand ist alles Quecksilber
an die Stelle I destilliert, die vorteilhaft gleichzeitig die betriebsmäßig kälteste
Gefäßstelle ist, und es herrscht im Gleichgewichtszustand der Dampfdruck, welcher
der Temperatur dieses Bodenquecksilbers entspricht. Schalten wir die Röhre aus,
so kühlt sich am leichtestier der Dornansatz 2@ ab, da er am meisten von Luft umströmt
ist. Die kälteste Stelle I dagegen wird sich infolge ihrer größeren Wärmekapazität,
auch bedingt durch den äußeren Sockel, langsamer abkühlen: Die Folge davon ist,
daß sich' das während des Betriebes verdampfte Quecksilber vorwiegend im Ansatz
2 kondensiert.
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Wird nun die Röhre wieder in Betrieb genömmen, so erhitzt sich der
in der Nähe der Kathode angebrachte Dorn zuerst so stark, daß das in ihm kondensierte
Quecksilber verdampft, bevor .an der kältesten Stelle i die Erwärmung so weit fortgeschritten
ist, daß ein zur Unterhaltung eines Lichtbogens von unter 22 Volt genügend großer
Dampfdruck entsteht. Beim Anheizen der Röhre überlagern sich also jetzt zwei Effekte:
I. der langsame Dampfdruckanstieg durch langsame Erwärmung der Stelle I, auf Grund
dessen erst einte längere Anheizzeit vor Einschalten der Anodenspannung notwendig
wäre, 2. die schnellerfolgende Verdampfung des Quecksilbers im Dornansatz 2, die
zu dem gewünschten Dampfdruck im Entladungsraum! der Röhre führt. Der Dornansatz
muß dabei so bemessen und an solcher Stelle der Röhre angebracht sein, daß der aus
ihm erzeugte Quecksilberdampf den Entladungsraum der Röhre so lange .auf dem gewünschten
Dampf-,druck hält, bis das Bodenquecksilber selbst so warm geworden ist, daß es
den gewünschten Dampfdruck erzeugt. Die Lage und Größe des Dornansatzes kann für
jede Röhrenform und -größe empirisch so gefunden werden, daß diese Bedingung erfüllt
ist. So läßt sich z. B. durch ein kleines Thermoelement diejenige ,;S.telle der
äußeren Glaswand ermitteln, die
| ch beim Anheizen der Kathode am schnellsten |
| wärmt. Hier ist der beste Platz für das |
iansatzröhrchen, dessen Länge undInnendurchmesser von Fall zu Fall empirisch ermittelt
werden muß.
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Der Dampfdruck im Entladungsraum steigt also dann kurz nach dem Einschalten
stark an, so daß die Anodenspannung wesentlich früher, als .es ohne Dornansatz möglich
ist, angelegt werden kann. Durch den Gleichgewichtszustand zwischen dem aus dem
Dornansatz verdampfenden Quecksilber und dem sich an den kälteren Stellen der Röhre
wieder kondensierenden Quecksilber wird der Dampfdruck im Entladungsraum eine Zeitlang
in dem gewünschten Bereich aufrechterhalten. Er sinkt erst dann ab, wenn das letzte
Quecksilber aus dem Dornansatz verschwunden ist. Inzwischen hat sich aber das Bodenquecksilber
an der kältesten Stelle der Röhre so weit erwärmt, daß der Gesamtdampfdruck der
Röhre in dem gewünschten Druckbereich angekommen ist. Demnach ergänzen sich im Entladungsraum
die langsam bis zur Sättigung ansteigende Dampfdruckkurve, herrührend von Stelle
I, und die steil ansteigende und dann absinkende Dampfdruckkurve, herrührend von
Stelle 2. Das Ergebnis ist ein Dampfdruck, der steil ansteigt und dann den gewünschten
Dampfdruckbereich nicht mehr verläßt.
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Durch die Erfindung wird also eine kurze Anheizzeit der Röhre erreicht,
ohne daß die Rückzündungssicherheit beeinträchtigt wird: