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Insbesondere zum Aussenden von Strahlen dienende elektrische Hochdruckmetalldampfentladungsröhre
Gegenstand des Patents 655 005 ist eine insbesondere zum Aussenden von Strahlen
dienende Hochdruckrnetalläampfentladuxegsröhre, die dadurch gekennzeichnet ist,
daß die Röhre einen an den Entladungsraum grenzenden Hilfsraum aufweist, in dem
sich eine Gasfüllung und einet Flüssigkeit befinden, die einen die kälteste Stelle
des Entladungsraumes bildenden Teil der Wand dieses Raumes berührt, und daß der
Hilfsraum derart ausgebildet ist, daß der Dampf der Flüssigkeit, wenn letztere durch
die von der Entladung entwickelte Wärme zum Sieden gebracht wird, auf einem Wandteil
des Hilfsraumes kondensiert, der nicht mit der Wand des Entladungs.ralunes zusammenfällt,
während das Kondensat zu dem Flüssigkeitsvorrat zurückfließt.
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Ein Teil, der von der Entladung erzeugten Wärme wird durch die Trennwand
hindurch auf die Flüssigkeit übertragen, die beim Betrieb der Röhre auf ihrer Siedetemperatur
bleibt. Der entwickelte Dampf führt Wärme ab und gibt diese Wärme beim Kondensieren
an die Wand des Hilfsraumes ab, von wo die Wärme an die Umgebung weitergeleitet
wird. Da der Entladungsrauen so ausgebildet ist, daß die Trennwand zwischen denn
Entladungsraum und dem Hilfsraum die kälteste Stelle des Entladungsraumes bildet,
wird die Temperatur dieser Stelle und damit der Dampfdruck im Entladungsraum bei
SAchwankung der Belastung auf einem sich nur wenig ändernden Wert gehalten.
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Es wurde gefunden, daß, auch wenn die Temperatur der Flüssigkeit im
Hilfsraum genau dieselbe bleibt, die den Dampfdruck im Entladungsraum bestimmende
Temperatur der diesem Raten zugewendeten Seite der Trennwand für verschiedene Stellungen
der Röhre nicht immer konstant ist, was durch den sich ändernden Temperaturabfall
in dieser Trennwand verursacht wird. In vers,chiedenen Betriebsstellungen der Röhre
ist derjenige Teil der von der Entladung erzeugten Wärme, der durch die Trennwand
hindurch zu der Flüssigkeit im Hilfsraten geführt wird, im allgemeinen verschieden.
Grenzt der Hilfsraum z. B.. an eine Stirnseite eines zylindrischen Entladungsraumes,
so wirrt bei waagerechter Anordnung dieses Entladungsraumes weniger Wärme durch
die Trennwand fließen als, bei einer senkrechten Stellung des Entladungsraumes,
bei der der Hilfsraum sich
oberhalb des Entladungsraumes befindet,
was verschiedene Temperaturdifferenzen zwischen den beiden Oberflächen der Trennwand
zur Folge hat.
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Um nein die möglichen Unterschiede im Temperaturabfall in der Trennwand
zu verringern, wird letztere gemäß der Erfindung mindestens teilweise aus Metall
hergestellt. Metall hat eine bessere Wärmeleitfähigkeit als Quarz und Glas, und
demzufolge wird der Temperaturabfall in der Trennwand, falls dieser ganz oder teilweise
aus Metall besteht, verhältnismäßig gering sein, so daß auch die bei verschiedenen
Stellungen der Röhre auftretenden Änderungen dieses Temperaturabfalles wesentlich
kleiner sind als bei Benutzung einer Trennwand aus. Quarz oder Glas.
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Die Trennwand kann z. B. ganz oder teilweise aus einer an das Glas
odor Quarz der Röhrenwand angeschmolzenen Metallscheibe bestehen. Auch ist es möglich,
in der aus Glas oder Quarz bestehendem Trennwand ein oder mehrere Metalldrähte einzuschmelzen,
die mit ihren Enden in den Entladungsraum bzw. den Hilfsraum hineinragen.
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Zwischen der Trennwand und der Entladungsbahn, kann ein Metallschirm
angeordnet werden, der gemäß einer Weiterbildung der Erfiiidwng mit dem metallenen
Teil der Trennwand in gut wärmeleitender Verbindung steht. Dieser Schirm fängt ehe
anso wie der im Hauptpatent beschriebene Schirm das bei bestimmten Stellungen der
Röhre möglicherweise von der Trennwand herunterfallende Metall ab und kann auch
die Trennwand vor unmittelbarer Berührung mit im Entladungsraum auftretenden Konvektionsströmen
schützen. Überdies wird der Vorteil erreicht, da;ß der Temperaturunterschied zwischen
der Trennwand und dem Metallschirm nur gering ist. Ein großer Temperaturunterschied
kann nämlich zur Folge haben, daß, wenn bei dazu geeigneten Stellungen der Röhre
flüssiges Metall von der Trennwand auf den Schirun fällt, eine kurz dauernde Erhöhung
des Dampfdruckes im Entladungsraum auftritt.
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Zwischen diesem Metalisichirm und der Entladungsbahn kann gegebenenfalls
nochein zweiter Schirm angeordnet werden, der dann nicht bezweckt, das Metall abzufangen,
sondern die im Entladungsraum auftretenden Konvektionsströme vom Metallschirm abzuhalten.
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Zweckmäßig wird der metallene Teil der Trennwand und der metallene
Schirm zu einem nach der Entladungsbahn hin offenen Hohlkörper vereinigt.
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Bei der im Hauptpatent dargestellten Entladungsröhre verdrängt der
von der Flüssigkeit im Hilfsraum entwickelte Dampf die Gasfüllung nach dem von der
Trennwand abgewandten Teil des Hilfsraumes. Bei ver-.schied,en.en Stellungen der
Röhre und versehiedener Wärmezufuhr zu der siedenden Flüssigkeit kann das Maß dieser
Zusammendrängung des Gases verschieden sein, wo-'dÜrch der auf der Flüssigkeit stehendeDruck
und demzufolge die Siedetemperatur der Flüssigkeit sich einigermaßen ändert.
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Es ist empfehlenswert, im Raum zwischen der Trennwand und dem Schirm,
der sich zwischen dieser Trennwand und der Entladungsbahn befinden kann, Gegenstände
anzuordnen, welche die Bewegungsfreiheit des an der Trennwand kondensierten Metalls
verringern. Hierdurch wird die Entfernung dieses Metalls von der Trennwand erschwert,
wodurch die Möglichkeit, daß das Metall zu derart heißen Stellen fließen kann, daß
eine kurz dauernde Erhöhung des Dampfdruckes im Entladungsraum auftritt, verringert
wird.
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In dem Raum zwischen Trennwand und Schirm können z. B. dünne Metalldrähte,
die die Form eines Knäuels haben können, angeordnet werden, oder die Trennwand kann
durch einen nach der Entladungsbahn hin vorspringenden Rand umgeben sein, der das
Wegfließen des, Metallkondensats längs der Wand verringert.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann der Hilfsraum an der
Außenseite mit einem Kühlkörper versehen werden, der derart angeordnet ist, daß
der sich zwischen der siedenden Flüssigkeit und der Befestigungsstelle des Kühlkörpers
befindliche Teil des Hilfsraumes wesentlich kleiner ist als der übrige Teil des
Hilfsraumes. Das Verhältnis wird vorzugsweise höchstens 1:q. gewählt. Hierdurch
wird bewirkt, daß der Dampf vornehmlich auf demjenigen Teil der Wand des Hilfsraumes
kondensiert, an dem der Kühlkörper befestigt ist, und daß nur eine geringe Gaszusammendrängung
stattfindet, deren Maß sich nicht oder nur sehr wenig ändert.
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Die Zeichnung stellt einen Teil von drei gemäß der Erfindung verbesserten
Hochdruckmetalldampfentladungsröhren nach dem Hauptpatent dar.
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Bei der aus Quarz bestehenden Röhre nach Fig. z ist in der Trennwand
zwischen.. dem Hilfsraum 2 und dem Entladungsraum q. ein zylindrischer Hohlkörper
22 aus Wolfram mittels Übergangsgläsern mit abgestuften Ausdehnungskoeffizienten
eingeschmolzen. Dieser Hohlkörper steht mit dem Innern der Entladungsröhre durch
die öffnung 23 in Verbindung, so da.ß der in dem Hilfsraum vorspringende Teil 24
des Hohlkörpers einen Teil der Trennwand zwischen Entladungsraum und Hilfsraum bildet,
so daß das Kondensat
des im Entladungsraum vorhandenen Metalls sich
an der dem Entladungsraum abgewendeten Seite; des Teiles 24 der Trennwand bildet.
- Die Wärmeleitfähigkeit des, Wolframhohlkörpers ist groß, so daß der Temperaturabfall
in dem metallenen Teil der Trennwand gering ist.
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Der in der Richtung der Glühkathode vorspringende Teil 25 des Wolframhohlkörpers
bildet :einen Schirm zwischen der Trennwand und .der Entladungsbahn, der das von
dem Wandteil 24 herunterfallende Metall abfängt. Da der als Schirm wirkende Teil25
mit dem metallenen Teil 24 der Trennwand .ein Ganzes bildet, werden die Temperaturunterschiede
zwischen den Teilen 24 und 25 nur gering sein.
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An der Stelle 26 sind'um den Hilfsraum i zwei metallische
Bügel 27 geklemmt, die mit einer Anzahl Kühlflächen 28 versehen sind. Diese
Bügel mit Kühlflächen sind in Fig. 2 gesondert dargestellt. Diese Kühlflächenkönnen
in bekannter Weise mehr oder weniger auseinandergebogen werden, wodurch das Wärmeebgabevermögen
des Kühlkörpers geändert werden kann. Er wird derart ausgestaltet, daß der Dampf
des Quecksilbers 5 vornehmlich an den von dem Ring 27 iurlgehenen Teil der Wand
kondensiert. Der Hilfsraum 2 ist weiter derart ausgebildet, daß der Inhalt desjenigen
Teiles des Hilfsraumes, der sich zwischen der Befestigungsstelle der Kühlvorrichtung
und dem Quecksilber 5 befindet, viele Male kleiner ist als der Inhalt des übrigen
Teiles des Hilfsraumes.
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Fig.3 zeigt ein Ende einer Entladungsröhre, in dem außer dem aus Quarz
bestehenden Schirm 15 noch ein metallener Schirm 29 vorhanden ist, der aus Wolfram
besteht und mechanisch verbunden ist mit dem Wolframstäbchen 3o, das luftdicht durch
die Trennwand geführt ist und in das Quecksilber 5 hineinragt. Der Schirm 29 ist
schalenförmig gestaltet und liegt mit seinem Rande nicht gegen die Quarzwand an,
so daß .ein ringförmiger Spalt zwischen dem Schirm und der Wand gebildet ist, durch
den hindurch der Quecksilberdampf des Entladungsraumes die Trennwand .erreichen
kann.
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Die Entladungsröhre, deren eines Ende in Fig.4 dargestellt ist, entspricht
im Wesen völlig der Röhre nach den Fig. i und 2 des Hauptanspruches. Sie zeigt nur
einen nach der Entladungsbahn hin vorspringenden Rand 31, der die Trennwand zwischen
dem Entladu@ngsräum und dem Hilfsraum umgibt und das Herunterfließen des an der
Trennwand kondensierten Metalls des Entladungsraumes erschwert.