DE685535C

DE685535C - Einrichtung zur Vermeidung von Rueckzuendungen fuer Entladungsgefaesse mit Gas- oder Dampffuellung

Info

Publication number: DE685535C
Application number: DEA63853D
Authority: DE
Inventors: Dr Phil August Glaser
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1931-10-21
Filing date: 1931-10-21
Publication date: 1939-12-20
Also published as: US1995176A; GB414033A

Description

Einrichtung zur Vermeidung von Rückzündungen für Entladungsgefäße mit Gas- oder Dampffüllung Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Vermeidung von Rückzündungen für Entladungsgefäße mit Gas- oder Dampffüllung, insbesondere mit Glühkathode, bei denen die Steuerung des Vorwärtsstromes durch je eine zwischen jeder Anode und Kathode angeordnete Steuerelektrode erfolgt. Die Einrichtung gemäß der Erfindung unterscheidet sich von den bekannten Einrichtungen dieser Art dadurch, daß zwischen jeder Steuerelektrode und jeder Anode eine Hilfselektrode vorgesehen ist, die sich gegenüber der Kathode stets auf einem höheren Potential befindet als die ihr zugehörige Anode und über einen hohen Widerstand an Spannung gelegt ist. Spannung und Widerstand sind dabei so gewählt, daß in der positiven Halbperiode der Anodenwechselspannung ein nennenswerter Strom über die Hilfselektrode nicht fließt, also keine lichtbogenartige Entladung zwischen der Hilfselektrode und der Kathode eintreten kann, dagegen in der negativen Halbperiode der Anodenwechselspannung die aus der positiven Halbwelle derselben etwa .übriggebliebenen positiven Ionen von der Hilfselektrode aufgesaugt und abgeleitet werden können. Zur Aufladung der Hilfselektrode wird eine der Anodenspannung phasengleiche Wechselspannung verwendet, die zweckmäßig ebenfalls der Transformatorwicklung, die die Anodenspannung liefert, entnommen wird. Die Anordnung gemäß der Erfindung weist gegenüber den bekannten Einrichtungen den Vorteil auf, daß durch die Anordnung des Ionenfanggitters in der Nähe der Anoden eine besonders rasche Entionisierung dieses Raumes während der Sperrperiode erzielt werden kann. Durch das zwischen dem Steuergitter und der Anode angeordnete Entionisierungsgitter wird daher die Rückzündungsgefahr wesentlich herabgesetzt. Es hat sich gezeigt, daß das Steuergitter und das Entionisierungsgitter bei der Anordnung gemäß der Erfindung in besonders günstiger Weise zusammenwirken, so daß die Maschenweite des Eritionisierungsgitters bei gleichzeitiger Anwesenheit eines Steuergitters bedeutend größer bzw. seine Tiefe bedeutend kleiner sein kann als es sein müßte, wenn das Entionisierungsgitter allein für die Entionisierung des Anodenraumes sorgen müßte. Durch das Steuergitter wird nämlich erreicht, daß aus dem Ent- Ladungsraum vor dein Steuergitter praktisch keine Ladungsträger während der Sperrperiode in den Anodenraum gelangen. Dieser Vorteil wirkt sich auf den Wirkungsgrad besonders günstig aus, da der Liehtbogenabfall wesentlich zunimmt, wenn die Maschenweite des Gitters verkleinert bzw. seine Tiefe vergrößert wird. Ein weiterer Vorteil der Anordnung besteht darin, daß eine schnelle und wirkungsvolle, sich auf das Arbeiten der Steuerelektrode günstig auswirkende Ent-' ionisierung des Raumes vor der Anode erreicht -wird, ohne daß die Gefahr besteht, daß die an höher Spannung liegende Hilfselektrode selbst Kathode eines Rückzündungslichtbogens wird. Dies hat seinen Grund nicht nur darin, daß der über sie fließende Strom durch den ihr vorgeschalteten Widerstand begrenzt ist, sondern sie wird auch durch die z%vischen ihr und dem Entladungsraum angeordnete Steuerelektrode vor Rückzündungen geschützt.
Die Hilfselektrode ist vorteilhaft so ausgebildet, daß sie die Anode allseitig abschirmt. Auf ihrer der Stirnfläche der Anode gegenüberliegenden Seite ist die Hilfselektrode dann vorzugsweise Bitter- oder netzartig gestaltet. Die Hilfselektrode kann so geformt und angeordnet sein, daß sie den in der Sperrperiode auftretenden Crookesschen Dunkelraum an der Anode bzw. deren Seitenflächen wenigstens zum Teil ausfüllt bzw. die Ausbildung des Crookesschen Dunkelraumes dort so beschränkt, daß die Anode in der Sperrperiode nicht als Kathode einer Glimmentladung nach der Betriebskathode (als Anode) wirksam werden kann.
In jedem Falle saugt die Hilfselektrode die aus der positiven Halbperiode der Anodenwechselspannung zurückbleibenden positiven Ionen schnell ab.
In vielen Fällen wird es genügen oder gar vorteilhaft sein, die Hilfselektrode lediglich als ebenes Gitter, Netz oder blendenartig auszubilden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Abb. i dargestellt. i ist ein Entladungsgefäß mit Glühkathode und Gas- oder Dampffüllung. Die Füllung des Gefäßes kann beispielsweise aus einem Edelgas (Argon) oder aus Ouecksilberdampf bestehen. Die Glühkathode ist zweckmäßig als indirekt geheizte Großflächenkathode ausgebildet mit dem Heizkörper 3 und dem die emittierende Schicht tragenden Emissionskörper q.. Sie kann in geeigneter Weise von einer Strahlungsschutzvorrichtung zur Konzentrierung der Wärme umgeben sein. Der Heizkörper 3 ist über einen Transformator an eine Wechselstromquelle angeschlossen. Die Anodenspannung ist einem Transformator 6 entnommen, dessen Sekundärwicklung bei io angezapft und durch die Leitung i4. mit der Anode 2- verbunden ist und dessen Anschlußklemme 9 über den Belastungswiderstand ä an die Kathode 3, q. angeschlossen ist. Die Primärwicklung 7 des Transformators 6 wird ebenfalls vom Wechselstrom gespeist. Die Kathode q. und der Gasdruck des Gefäßes sowie die Elektrodenabstände sind vorteilhaft so gewählt, daß die Gas- oder Dampffüllung im wesentlichen zur Neutralisation der Raumladungen dienen und praktisch der gesamte Anodenstrom des Gefäßes von der Kathode d. geliefert werden kann und ferner dabei die kinetische Energie der positiven Ionen so gering ist, daß keine Zerstörung der emittierenden Schicht der Kathode durch Ionenbombardement eintreten kann.
Zur Vermeidung von Rückzündungen ist nun vor der Anode 2 eine Hilfselektrode 13 angeordnet und über die Leitung 18 und den Widerstand 12 an die Anzapfung i i der Sekundärwicklung des Transformators 6 angeschlossen, derart, daß die Hilfselektrode 13 jeweils ein höheres Potential gegen die Kathode q. besitzt als die Anode 2. Die an der Hilfselektrode 13 liegende Spannung bzw, die zwischen den Anzapfungen i o, i1 - liegende Spannung und der Widerstand 12 sind so gewählt, daß während der positiven Halbperiode der Anodenwechselspannung nur ein sehr geringer Strom zur Hilfselektrode 13 fließen und zwischen dieser und der Kathode q. keine lichtbogenartige Entladung zustande kommen kann, insbesondere infolge der Größe des Widerstandes 12, dagegen in der negativen Halbperiode der Anodenwechselspannung vorhandene, etwa von der positiven Halbperiode her übriggebliebene Ionen von der Hilfselektrode 13 über den Widerstand i2 abgesaugt werden. Durch geeignete Wahl der Größe der Potentialdifferenz zwischen Hilfsanode 13 und Anode 2 kann sichergestellt werden, daß dieses gewünschte Absaugen der positiven Ionen mit Sicherheit und mit der genügenden Schnelligkeit eintritt, sobald die Anodenwechselspannung durch den Wert o hindurchgeht. Der Widerstand 12 ist so hoch gewählt, daß in der positiven Halbperiode der Wechselspannung kein lichtbogenartiger Strom von der Kathode q. zur Hilfselektrode 13 fließen kann und dieser Strom nicht einmal den Charakter einer Glimmentladung bzw. die Größenordnung eines Glimmentladungsstromes annimmt. Andererseits ist der Widerstand 12, wie schon gesagt, zusammen mit der Spannungsdifferenz io und i i doch so bemessen, daß in der negativen Halbperiode der Wechselspannung sicher und schnell alle die positiven Ionen abgesaugt werden, die aus der positiven Halbperiode übriggeblieben sind.
Eine beispielsweise Ausführungsform der Hilfselektrode 13 ist in Abb. 2 dargestellt. Sie ist als eine Hülse 15 ausgebildet, die die Anode umgibt und auf der der Stirnfläche der Anode zugewendeten Seite durch ein Gitter oder Netz ig abgeschlossen ist. Der Zylinder 15 ist beispielsweise von Einschmelzdrähten 16, 17 getragen, von denen der eine (i7) sich in dem Zuführungsdraht iS nach außen fortsetzt.
In besonderen Fällen kann die Hilfselektrode ig, 15 so angeordnet sein, daß sie die Anode 2 in verhältnismäßig engem Abstand umgibt, so daß die Ausbildung eines Crookesschen Dunkelraumes vor der Anode und damit das Ansetzen einer Glimmentladung an dieser in der negativen Halbperiode der Wechselspannung schon durch ihre Anwesenheit verhindert ist und darüber hinaus noch in der dargelegten Weise dadurch, daß sie die etwa aus der positiven Halbperiode übriggebliebenen positiven Ionen absaugt. In anderen Fällen ist es zweckmäßig, die Hilfselektrode ig, 15 so auszubilden und anzuordnen, daß sie, von der Anode aus gerechnet, verhältnismäßig weit in die Entladungsbahn hineinragt, so daß auf möglichst großer Fläche das Absaugen von positiven Ionen in der negativen Halbperiode eintreten kann. Bezüglich der Gestaltung der Hilfselektrode liegen die verschiedenartigsten Ausführungsformen im Rahmen der Erfindung.
Außer der Hilfselektrode ist eine Steuerelektrode 5 vorhanden (s. Abb. i), die zur Steuerung des Entladungsstromes dient. Sie ist zwischen Hilfselektrode und Kathode angeordnet und beispielsweise als ein die Kathode allseitig umgebender, mit Durchbohrungen versehener Hohlkörper ausgebildet oder beispielsweise als ein Hohlzylinder, der die Entladungsbahn auf einem mehr oder weniger großen Teil ihrer Länge umgibt.
Das dargestellte Ausführungsbeispiel bezieht sich auf einanodige Kolben. In entsprechender Weise ist die Erfindung auf Kalben mit mehreren Anoden anzuwenden. Die Erfindung ist sowohl bei Entladungsgefäßen mit Glasgefäß als auch bei solchen mit Metallgefäß vorteilhaft zu benutzen, und zwar nicht nur bei Entladungsgefäßen mit Glüh--.=k,thode, sondern auch bei solchen mit andersc- 'e Kathoden, beispielsweise kalten (Al-1.:alikathoden) oder flüssigen Kathoden (Quecksilberkathode).

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur Vermeidung von Rückzündungen für Entladungsgefäße mit Gas- oder Dampffüllung, insbesondere mit Glühkathode, bei denen die Steuerung des Vorwärtsstromes durch je eine zwischen jeder Anode und Kathode angeordnete Steuerelektrode erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jeder Steuerelektrode und jeder Anode eine Hilfselektrode vorgesehen ist, die sich gegenüber der Kathode stets auf einem höheren Potential befindet als die ihr zugehörige Anode und über einen hohen Widerstand an Spannung gelegt ist.
2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektrode (i3) aus einem Gitter besteht.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektrode (i3) aus einer Metallhülse (i5), die die Anode umgibt, und einem das vordere Ende der Hülse abschließenden Gitter (i g) besteht (Abb. 2). q..
Einrichtung nach Anspruch i oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektrode (i3) sich in dem Crookesschen Dunkelraum an der Anode (2) befindet.
5. Einrichtung nach Anspruch i oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode (5) aus einem mit Durchbohrungen versehenen Hohlkörper besteht, der die Kathode allseitig umgibt.
6. Einrichtung nach Anspruch i bis q, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode (5) in Form eines Hohlzylinders einen mehr oder minder großen Teil der Entladungsbahn umgibt.